الأرض-وفرة المعادن تلعب أدواراً هامة في النظم الحرارية المائية الطبيعية. وهنا يصف لنا طريقة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة للتحقيق التجريبي للتفاعلات العضوية المعدنية تحت ظروف حرارية مائية.
وتحدث التفاعلات العضوية المعدنية على نطاق واسع في البيئات المائية الحرارية، مثل الينابيع الساخنة، السخانات على الأرض، والفتحات الحرارية المائية في أعماق المحيطات. أدوار معادن الحاسمة في العديد من العمليات الجيوكيميائية العضوية الحرارية المائية. منهجية الحرارية المائية التقليدية، التي تشمل استخدام مفاعلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والبلاتين، الذهب أو التيتانيوم، عادة ما يرتبط بتكلفة عالية أو آثار حفاز معدنية غير مرغوب فيها. في الآونة الأخيرة، وهناك اتجاه متزايد لاستخدام فعالة من حيث التكلفة وخاملة الكوارتز أو السليكا فوسيد زجاج الأنابيب في التجارب الحرارية المائية. هنا، نحن نقدم على بروتوكول لإجراء تجارب العضوية المعدنية الحرارية المائية في أنابيب والسليكا، ويصف لنا الخطوات الأساسية في إعداد العينة والإعداد التجريبية، وفصل المنتجات، وتحليل كمي. كما نبدي تجربة استخدام مركب عضوي نموذجي، النتروبنزين، لإظهار تأثير معدن المحتوية على الحديد، أكسيد الحديد الأسود، في تدهورها تحت شرط معين الحرارية مائية. يمكن تطبيق هذه التقنية لدراسة التفاعلات الحرارية المائية العضوية المعدنية المعقدة في نظام مختبرية بسيطة نسبيا.
البيئات المائية الحرارية (أي، وسائل الإعلام مائي عند درجات الحرارة المرتفعة والضغط) في كل مكان على وجه الأرض. الكيمياء الحرارية للمركبات العضوية دوراً أساسيا في مجموعة واسعة من الإعدادات الجيوكيميائية، مثل الأحواض الرسوبية العضوية وخزانات النفط في أعماق المحيط الحيوي1،2،3. تحدث تحولات الكربون العضوي في النظم المائية الحرارية ليس فقط في وسط مائي نقي بل أيضا مع المواد غير العضوية الذائبة أو الصلبة، مثل المعادن وفرة الأرض. تم العثور على المعادن بطريقة انتقائية بشكل كبير والتأثير مفاعليه الحرارية المائية لمختلف المركبات العضوية،1،،من45 ولكن كيف يمكن تحديد آثار المعدنية في النظم الحرارية المائية المعقدة لا يزال يشكل تحديا. والهدف من هذه الدراسة تقديم بروتوكول تجريبي بسيط نسبيا لدراسة الآثار المعدنية على التفاعلات العضوية الحرارية المائية.
الدراسات المختبرية للتفاعلات الحرارية المائية عادة استخدام مفاعلات القوى التي تصنع من الذهب أو التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ6،7،،من89. على سبيل المثال، أكياس الذهب أو كبسولات مشجعا للغاية استخدمت، لأن الذهب يتسم بالمرونة، ويتيح الضغط عينة للتحكم بواسطة الضغط على المياه خارجياً، الذي يتجنب توليد مرحلة بخار داخل العينة. ومع ذلك، هذه المفاعلات غالية الثمن ويمكن أن تترافق مع احتمال الآثار الحفازة معدنية10. ومن ثم فمن الضروري إيجاد طريقة بديلة مع منخفضة التكلفة ولكن عالية الموثوقية لهذه التجارب الحرارية المائية.
في السنوات الأخيرة، طبقت رد فعل أنابيب مصنوعة من الزجاج الكوارتز أو السيليكا فوسيد أكثر تواترا للتجارب الحرارية المائية11،،من1213. بالمقارنة مع الذهب الثمينة أو التيتانيوم، زجاج الكوارتز أو السيليكا أرخص كثيرا ولكن أيضا المواد قوية. الأهم من ذلك، أظهرت القليل من الآثار الحفازة أنابيب الكوارتز ويمكن أن تكون خاملة، كالذهب ل التفاعلات الحرارية المائية11،14. في هذا البروتوكول، يصف لنا طريقة عامة لإجراء تجارب العضوية المعدنية الحرارية المائية الصغيرة الحجم في أنابيب والسليكا السميكة. نحن نقدم تجربة مثال استخدام مجمع نموذجي (أي الوقت) في الوجود/عدم وجود معدن أكسيد الحديد (أي، أكسيد الحديد الأسود) في حل الحرارية 150 درجة مئوية، بغية إظهار تأثير المعدنية، كذلك فيما يتعلق بإثبات فعالية هذا الأسلوب.
في هذه الدراسة، ونحن استخدام النيترو بنزين مع المعدنية أكسيد الحديد الأسود كمثال لشرح كيفية تقييم الآثار المعدنية على التفاعلات العضوية الحرارية المائية. على الرغم من أن التجارب التي تجري في أنابيب زجاجية صغيرة والسليكا، لوحظت النتائج استنساخه بدرجة عالية في تجارب أكسيد الحديد الأسود، …
The authors have nothing to disclose.
ونحن نشكر مجموعة خنزير في جامعة ولاية أريزونا لتطوير المنهجية الأولى لهذه التجارب الحرارية المائية، وعلى وجه الخصوص، ونحن نشكر غولد أولاً وصدمة هاء، ل. ويليامز، جلين جيم، هارتنت H.، فيكتو ك.، ك. روبنسون وبوكش جيم، لما إرشاد ومساعدة مفيدة. ومولت بأموال بدء التشغيل من جامعة أوكلاند يانغ Z. يانغ Z. و X. Fu.
Chemicals: | |||
Dichloromethane | VWR | BDH23373.400 | |
Dodecane | Sigma-Aldrich | 297879 | |
Nitrobenzene | Sigma-Aldrich | 252379 | |
Fe2O3 | Sigma-Aldrich | 310050 | |
Fe3O4 | Sigma-Aldrich | 637106 | |
Supplies: | |||
Silica tube | |||
Vacuum pump | WELCH | 2546B-01 | |
Vacuum line | |||
Oven | Hewlett Packard | 5890 | |
Thermocouple | BENETECH | GM1312 | |
Gas chromatography | Agilent | 7820A |