कार्बनिक जलतापीय रूपांतरणों पर खनिज प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक प्रायोगिक प्रोटोकॉल
Summary
पृथ्वी प्रचुर मात्रा में खनिजों प्राकृतिक जलतापीय प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । यहां, हम जलतापीय शर्तों के तहत कार्बनिक खनिज बातचीत की प्रायोगिक जांच के लिए एक विश्वसनीय और लागत प्रभावी विधि का वर्णन ।
Abstract
कार्बनिक खनिज बातचीत व्यापक रूप से जलतापीय वातावरण में होने वाली हैं, जैसे हॉट स्प्रिंग्स, भूमि पर गेसेर्स, और गहरे समुद्र में जलतापीय वेंट । खनिजों की भूमिका कई जलतापीय कार्बनिक geochemical प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण हैं । पारंपरिक जलतापीय पद्धति है, जो सोने, टाइटेनियम, प्लेटिनम, या स्टेनलेस स्टील के बने रिएक्टरों का उपयोग भी शामिल है, आम तौर पर उच्च लागत या अवांछित धातु उत्प्रेरक प्रभाव के साथ जुड़ा हुआ है । हाल ही में, वहां लागत प्रभावी और निष्क्रिय क्वार्ट्ज का उपयोग करने या जलतापीय प्रयोगों में सिलिका ग्लास ट्यूबों जुड़े के लिए एक प्रवृत्ति बढ़ रही है । यहां, हम जैविक-सिलिका ट्यूबों में खनिज जलतापीय प्रयोगों बाहर ले जाने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं, और हम नमूना तैयारी, प्रयोगात्मक सेटअप, उत्पादों जुदाई, और मात्रात्मक विश्लेषण में आवश्यक कदम का वर्णन । हम भी एक मॉडल कार्बनिक यौगिक, nitrobenzene, एक विशिष्ट जलतापीय हालत के तहत अपनी गिरावट पर एक लोहे से युक्त खनिज, मैग्नेटाइट के प्रभाव को दिखाने के लिए, का उपयोग कर एक प्रयोग प्रदर्शित करता है । इस तकनीक को एक अपेक्षाकृत सरल प्रयोगशाला प्रणाली में जटिल कार्बनिक-खनिज जलतापीय बातचीत का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है ।
Introduction
जलतापीय वातावरण (यानी, ऊंचा तापमान और दबाव पर जलीय मीडिया) पृथ्वी पर सर्वव्यापी हैं । कार्बनिक यौगिकों के जलतापीय रसायन विज्ञान geochemical सेटिंग्स की एक विस्तृत श्रृंखला में एक आवश्यक भूमिका निभाता है, जैसे कार्बनिक अवसादी घाटियों, पेट्रोलियम जलाशयों, और गहरे जैव मंडल1,2,3। जलतापीय प्रणालियों में कार्बनिक कार्बन परिवर्तनों को न केवल शुद्ध जलीय मध्यम लेकिन यह भी भंग या ठोस अकार्बनिक पदार्थों के साथ, पृथ्वी प्रचुर मात्रा में खनिजों के रूप में होते हैं । खनिज नाटकीय रूप से पाया गया है और चुनिंदा विभिंन कार्बनिक यौगिकों,1,4,5 के जलतापीय जेट प्रभाव लेकिन कैसे जटिल जलतापीय प्रणालियों में खनिज प्रभाव की पहचान करने के लिए अभी भी एक चुनौती के रूप में रहता है । इस अध्ययन का लक्ष्य जलतापीय कार्बनिक प्रतिक्रियाओं पर खनिज प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक अपेक्षाकृत सरल प्रायोगिक प्रोटोकॉल प्रदान करना है ।
जलतापीय प्रतिक्रियाओं के प्रयोगशाला अध्ययन परंपरागत रूप से मजबूत रिएक्टरों है कि सोने, टाइटेनियम, या स्टेनलेस स्टील6,7,8,9से बना रहे हैं का उपयोग करें । उदाहरण के लिए, सोने के बैग या कैप्सूल एहसान किया गया है, क्योंकि सोने लचीला है, और यह नमूना दबाव ज़ोर पानी बाह्य द्वारा नियंत्रित किया जा करने के लिए अनुमति देता है, जो नमूना अंदर एक भाप चरण पैदा करने से बचा जाता है. हालांकि, इन रिएक्टरों महंगा है और संभावित धातु उत्प्रेरक प्रभाव10के साथ संबद्ध किया जा सकता है । इसलिए, इन जलतापीय प्रयोगों के लिए कम लागत पर उच्च विश्वसनीयता के साथ एक वैकल्पिक पद्धति खोजना अनिवार्य है.
हाल के वर्षों में, प्रतिक्रिया क्वार्ट्ज या जुड़े सिलिका कांच के बने ट्यूबों अधिक बार जलतापीय प्रयोगों के लिए लागू किया गया है11,12,13. कीमती सोने या टाइटेनियम की तुलना में, क्वार्ट्ज या सिलिका ग्लास काफी सस्ता है, लेकिन यह भी मजबूत सामग्री । इससे भी महत्वपूर्ण बात, क्वार्ट्ज ट्यूबों थोड़ा उत्प्रेरक प्रभाव दिखाया है और के रूप में जलतापीय प्रतिक्रियाओं11,14के लिए सोने के रूप में निष्क्रिय हो सकता है । इस प्रोटोकॉल में, हम मोटी दीवारों सिलिका ट्यूबों में छोटे पैमाने पर जलतापीय कार्बनिक खनिज प्रयोगों के संचालन के लिए एक सामान्य विधि का वर्णन । हम एक १५० डिग्री सेल्सियस जलतापीय समाधान में एक लोहे की ऑक्साइड खनिज (यानी, मैग्नेटाइट) की उपस्थिति में एक मॉडल यौगिक (यानी, nitrobenzene) का उपयोग कर एक उदाहरण प्रयोग वर्तमान, खनिज प्रभाव दिखाने के लिए, के रूप में अच्छी तरह के रूप में प्रदर्शित करने के लिए इस विधि की प्रभावशीलता ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अध्ययन में, हम एक उदाहरण के रूप में खनिज मैग्नेटाइट के साथ nitrobenzene का इस्तेमाल किया प्रदर्शन कैसे जलतापीय कार्बनिक प्रतिक्रियाओं पर खनिज प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए । हालांकि प्रयोगों छोटे सिलिक?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम इन जलतापीय प्रयोगों की प्रारंभिक पद्धति के विकास के लिए एरिजोना राज्य विश्वविद्यालय में H.O.G. समूह धंयवाद, और विशेष रूप से, हम धंयवाद ग्लाउड, ई. शॉक, एल विलियंस, सी. Glein, एच Hartnett, के. Fecteau, के. रॉबिंसन, और सी Bockisch, के लिए उनके मार्गदर्शन और सहायक सहायता । जेड यांग और एक्स. फू ऑकलैंड विश्वविद्यालय से जेड यांग को स्टार्टअप फंड द्वारा वित्त पोषित किया गया ।
Materials
| 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 |
References
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