İçeriğe geç
Makaleler

Kimyasal Bağın Oluşumu İlk Kez Gözlemlendi

·

Bilim insanları X-ray görüntüleme yöntemini kullanarak iki atomun bir molekül olmak üzere bir araya gelişi sırasında zayıf kimyasal bağ kurma ve kurmaya geçiş aşamalarını görüntülemeyi başardı.

Bu temel gelişme, geçtiğimiz hafta Science Express dergisinde yayımlandı. Uzun bir süredir imkansız olduğu düşünülen bu gelişme ,kimyasal etkileşimlerin ve reaksiyonların nasıl meydana geldiğini açıklıyor; enerji açığa çıkaran kimyasal reaksiyonlar dizayn etmenin ve yeni ürünler ortaya çıkaran reaksiyonların verimini artıracak bir gelişme olarak sunuluyor.

Tüm kimyanın temel çekirdeği bu kimyasal reaktivitenin kontrolü ve anlaşılmasıdır” diyor araştırmayı yürüten Anders Nilsson, ” Ama, çok az molekülün oluşumunda bu geçiş hali görülebildiğinden, kimse bu güne kadar gözlem yapmanın mümkün olduğunu düşünmüyordu.

Karbonmonoksit(CO) molekülünün tepkimeye giren bileşenleri (solda), bir karbon atomu(C - Siyah) ve bir oksijen atomu(O - kırmızı) ve hemen sağlarında tek bir oksijen atomu.
Karbonmonoksit(CO) molekülünün tepkimeye giren bileşenleri (solda), bir karbon atomu(C – Siyah) ve bir oksijen atomu(O – kırmızı) ve hemen sağlarında tek bir oksijen atomu.

Araştırma  SLAC’s Linac Coherent Light Source (LCLS ) ‘da yapıldı. Son derece zekice bir kurgu; şöyle ki: geri tepen X-ray lazer ışınları atomları ve molekülleri aydınlatabilecek kadar kısa aynı zamanda da kimyasal tepkimeleri daha önce imkansız olan bir şekilde izlemeyi sağlayacak kadar da hızlı.

Araştırmacılar LCLS (Linac Elverişli Işın Kaynağı) kullanarak katalitik bir dönüştürücüde gerçekleşen araba egzozundan çıkan CO (karbonmonoksit) in nötrleşmesi tepkimesine eş bir tepkimeyi çalıştılar. Katalizörün yüzeyinde gerçekleşen tepkime, CO ve oksijen atomunun bir araya gelmesi ve yanyana sabitlenmesiyle meydana gelen karbondioksit oluşumu olarak gözlemlendi.
SLAC deneylerinde, araştırmacılar karbonmonoksit ve oksijen atomlarını rutenyum katalizorün üzerine tutturdu ve optik lazerden çıkan bir ışınla tepkimenin gerçekleşmesini uyardı.

Işın etkisi katalizörü 3000 santigrat derecenin üzerine kadar ısıtıyor ve tutturulmuş molekül ve atomların tepkimeyi gerçekleştirecek şekilde titreşmesini sağlıyor.

Ekip tepkimeyi LCLS’den çıkan X-ray lazer ışınları kullanarak gözlemledi.Bu şekilde tepkime sırasındaki değişiklikler, kurulan zayıf bağlar, elektron düzeni ve atomların konumları femtosaniyeler içinde – saniyenin katrilyonda biri- gözlemlendi.

Öncelikle oksijen atomları  daha sonra karbonmonoksit molekülleri aktif hale geçiyor ve titreşmeye başlıyor. Saniyenin katrilyonda biri zaman sonra ise çarpışmaya ve karbondioksit oluşturmaya başlıyorlar.

Araştırmacılar, bir çok reaksiyon girdisinin geçiş aşaması olmasını  ve sadece küçük bir kısmının kararlı karbondioksit oluşturuyor olmasını son derece şaşırtıcı buluyorlar Geri kalanının oluşturduğu karbondioksit ise tekrar bileşenlerine ayrılıyor.

“Bu olay bir misketi yukarı doğru yuvarlamaya benziyor, attıklarınızın çoğu yukarıya kadar çıksa bile geri yuvarlanacaktır. Bir çok reaksiyonu izledik ama sadece bir kaç tanesi kararlı son ürün oluşturabildi. Buradaki durumu anlamlandırmak için daha çok fazla çalışma gerekiyor.” diyor Nilsson.

Araştırma bir çok açıdan çok yeni ve teorik fizikçiler için hiç bilinmeyen bir alan yaratıyor.

Ekip çoktan endüstriyel değeri olan diğer kimyasalların oluşumundaki geçiş evrelerini gözlemlemeye başladı bile. Araştırma, yeni katalizörler ve moleküller geliştirmek için bilimsel alt yapıyı hazırlamak adına son derece önemli gelişmeler olarak değerlendirildi.

Kaynak  : Bilimfili, Phys.org, SLAC National Accelerator Laboratory

 

İlgili Yazılar