Découverte d’un nouveau type de substance extrêmement réactive dans l’atmosphère

Nouveau type de substance extrêmement réactive dans l'atmosphère

Réaction : ROO + OH → ROOOH (atomes d’oxygène en rouge). Crédit : Université de Copenhague

Pour la première fois, une toute nouvelle classe de composés chimiques super-réactifs a été découverte dans des conditions atmosphériques. Des chercheurs de l’Université de Copenhague, en étroite collaboration avec des collègues internationaux, ont documenté la formation de ce que l’on appelle des trioxydes, un composé chimique extrêmement oxydant qui affecte probablement à la fois la santé humaine et notre climat mondial.

Le peroxyde d’hydrogène est un composé chimique. Tous les peroxydes ont deux atomes d’oxygène attachés l’un à l’autre, ce qui les rend hautement réactifs et souvent inflammables et explosifs. Ils sont utilisés pour tout, du blanchiment des dents et des cheveux au nettoyage des plaies, et même comme carburant de fusée. Mais on trouve aussi des peroxydes dans atmosphère.

Ces dernières années, il y a eu des spéculations quant à savoir si les trioxydes—composants chimiques avec trois atomes d’oxygène attachés les uns aux autres, et donc encore plus réactifs que les peroxydes, se retrouvent également dans l’atmosphère. Mais jusqu’à présent, cela n’a jamais été prouvé sans équivoque.

“C’est ce que nous avons maintenant accompli”, déclare le professeur Henrik Grum Kjærgaard, du département de chimie de l’Université de Copenhague. Kjærgaard est l’auteur principal de l’étude, qui vient d’être publiée dans La science. “Les types de composés que nous avons découverts sont uniques dans leur structure. Et, parce qu’ils sont extrêmement oxydants, ils apportent très probablement une multitude d’effets que nous n’avons pas encore découverts.”

Les hydrotrioxydes (ROOOH), comme on les appelle, sont une toute nouvelle classe de composés chimiques. Des chercheurs de l’Université de Copenhague (UCPH), ainsi que des collègues du Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) et du California Institute of Technology (Caltech), ont démontré que ces composés se forment sous conditions atmosphériques.

Les chercheurs ont également montré que des hydrotrioxydes se forment lors de la décomposition atmosphérique de plusieurs substances connues et largement émises, dont l’isoprène et le sulfure de diméthyle.

“Il est assez significatif que nous puissions maintenant montrer, par l’observation directe, que ces composés se forment réellement dans l’atmosphère, qu’ils sont étonnamment stables et qu’ils sont formés à partir de presque tous les composés chimiques. Toutes les spéculations doivent maintenant être mises au repos”, a-t-il déclaré. dit Jing Chen, un Ph.D. étudiant au Département de chimie et deuxième auteur de l’étude.

Les hydrotrioxydes se forment lors d’une réaction entre deux types de radicaux. Les chercheurs s’attendent à ce que presque tous les composés chimiques forment des hydrotrioxydes dans l’atmosphère et estiment que leur durée de vie varie de quelques minutes à quelques heures. Cela les rend suffisamment stables pour réagir avec de nombreux autres composés atmosphériques.

Vraisemblablement absorbé dans les aérosols

L’équipe de recherche pense également que les trioxydes sont capables de pénétrer dans de minuscules particules en suspension dans l’air, appelées aérosols, qui présentent un risque pour la santé et peuvent entraîner des maladies respiratoires et cardiovasculaires.

“Ils entreront très probablement dans les aérosols, où ils formeront de nouveaux composés avec de nouveaux effets. Il est facile d’imaginer que de nouvelles substances se forment dans les aérosols qui sont nocives si elles sont inhalées. Mais une enquête plus approfondie est nécessaire pour traiter ces effets potentiels sur la santé”, dit Henrik Grum Kjærgaard.

Bien que les aérosols aient également un impact sur le climat, ils sont l’une des choses les plus difficiles à décrire dans les modèles climatiques. Et selon les chercheurs, il y a une forte probabilité que les hydrotrioxydes aient un impact sur le nombre d’aérosols produits.

“Comme la lumière du soleil est à la fois réfléchie et absorbée par les aérosols, cela affecte l’équilibre thermique de la Terre, c’est-à-dire le rapport de la lumière du soleil que la Terre absorbe et renvoie dans l’espace. Lorsque les aérosols absorbent des substances, ils se développent et contribuent à la formation de nuages, ce qui affecte la Terre. le climat aussi », explique le co-auteur et Ph.D. étudiante, Eva R. Kjærgaard.

L’effet du composé doit être étudié plus avant

Les chercheurs espèrent que la découverte des hydrotrioxydes nous aidera à en savoir plus sur les effets des produits chimiques que nous émettons.

“La plupart des activités humaines conduisent à l’émission de substances chimiques dans l’atmosphère. Ainsi, la connaissance des réactions qui déterminent la chimie atmosphérique est importante si nous voulons être en mesure de prédire comment nos actions affecteront l’atmosphère à l’avenir”, déclare le co-auteur. et postdoc, Kristan H. Møller.

Cependant, ni lui ni Henrik Grum Kjærgaard ne s’inquiètent de la nouvelle découverte : « Ces composés ont toujours existé, nous ne les connaissions tout simplement pas. Mais le fait que nous ayons maintenant la preuve que les composés se forment et vivent pendant un certain temps signifie qu’il est possible d’étudier leurs effets de manière plus ciblée et de réagir s’ils s’avèrent dangereux », déclare Henrik Grum Kjærgaard.

“La découverte suggère qu’il pourrait y avoir beaucoup d’autres choses dans l’air que nous ne connaissons pas encore. En effet, l’air qui nous entoure est un énorme enchevêtrement de réactions chimiques complexes. En tant que chercheurs, nous devons garder l’esprit ouvert si nous voulons nous améliorer pour trouver des solutions », conclut Jing Chen.


L’amplification de la lumière accélère les réactions chimiques dans les aérosols


Plus d’information:
Torsten Berndt et al, Formation d’hydrotrioxyde (ROOOH) dans l’atmosphère, La science (2022). DOI : 10.1126/science.abn6012. www.science.org/doi/10.1126/science.abn6012

citation: Nouveau type de substance extrêmement réactive découverte dans l’atmosphère (26 mai 2022) récupéré le 27 mai 2022 sur https://phys.org/news/2022-05-extremely-reactive-substance-atmosphere.html

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