Jump to navigation

Logo RUB
  • Corona-Infos
  • Studium
  • Forschung
  • Transfer
  • News
  • Über uns
  • Einrichtungen
 
MENÜ
  • RUB-STARTSEITE
  • News
  • Wissenschaft
  • Studium
  • Transfer
  • Leute
  • Hochschulpolitik
  • Kultur und Freizeit
  • Vermischtes
  • Servicemeldungen
  • Serien
  • Dossiers
  • Bildergalerien
  • Presseinformationen
    • Abonnieren
  • RUB in den Medien
    • Abonnieren
  • Rubens
    • Printarchiv
  • Rubin
    • Abonnieren
    • Printarchiv
  • Archiv
  • English
  • Redaktion
  • Serviceangebote
    • Für RUB-Mitglieder
    • Für Pressevertreter
    • Sonstige Services
    • Social Media
  • Aktionen

Newsportal - Ruhr-Universität Bochum

Presseinformation
Sternenhimmel
Die Chemie im interstellaren Raum hat das Team vom Exzellenzcluster Resolv untersucht.
© RUB, Lehrstuhl für Astrophysik
Chemie

Wie sich Säuren im ultrakalten interstellaren Raum verhalten

Säuren neigen dazu, ein Proton abzugeben. Unter Weltallbedingungen zeigen sie allerdings ein komplexeres Verhalten.

Wie Säuren bei extrem tiefen Temperaturen mit Wassermolekülen interagieren, haben Bochumer Forscherinnen und Forscher vom Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation (Resolv) gemeinsam mit Kooperationspartnern aus Nimwegen untersucht. Mit spektroskopischen Analysen und Computersimulationen gingen sie der Frage nach, ob Salzsäure (HCl) unter Bedingungen, wie sie im interstellaren Raum herrschen, ihr Proton abgibt oder nicht. Die Antwort war weder Ja noch Nein, sondern abhängig davon, in welcher Reihenfolge das Team Wasser- und Salzsäuremoleküle zusammenbrachte.

Die Ergebnisse beschreibt die Gruppe um Prof. Dr. Martina Havenith, Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, und Prof. Dr. Dominik Marx, Lehrstuhl für Theoretische Chemie, von der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit dem Team um Dr. Britta Redlich von der Radboud University, Nimwegen, in der Zeitschrift Science Advances, online vorab veröffentlicht am 7. Juni 2019.

Verstehen, wie sich komplexe Moleküle bildeten

Trifft Salzsäure unter normalen Bedingungen, zum Beispiel bei Zimmertemperatur, auf Wassermoleküle, dissoziiert die Säure sofort: Sie gibt ihr Proton (H+) ab, es bleibt ein Chloridion (Cl-) übrig. Ob der gleiche Prozess auch bei extrem tiefen Temperaturen unter zehn Kelvin – also unter minus 263,15 Grad Celsius – stattfindet, wollte das Forschungsteam herausfinden. „Wir möchten wissen, ob es unter den extremen Bedingungen im interstellaren Raum die gleiche Säure-Base-Chemie gibt, die wir von der Erde kennen“, erklärt Martina Havenith, Sprecherin des Exzellenzclusters Resolv. „Die Ergebnisse sind entscheidend, um verstehen zu können, wie sich komplexere chemische Moleküle im All gebildet haben – noch lange bevor die ersten Vorläufer für Leben entstanden.“

Um die extrem tiefen Temperaturen im Labor nachzustellen, ließen die Forscher die chemischen Reaktionen in einem Tropfen aus superflüssigem Helium ablaufen. Die Vorgänge verfolgten sie mit einer besonderen Form der Infrarot-Spektroskopie, welche Molekülschwingungen mit niedrigen Frequenzen detektieren kann. Dazu braucht es einen Laser mit besonders starker Leuchtkraft, wie er in Nijmegen zur Verfügung steht. Computersimulationen erlaubten den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die experimentellen Ergebnisse zu interpretieren.

Auf die Reihenfolge kommt es an

Zunächst gaben die Forscher zu dem Salzsäure-Molekül nacheinander vier Wassermoleküle hinzu. In diesem Prozess dissoziierte die Salzsäure, sie gab ihr Proton an ein Wassermolekül ab, es entstand ein Hydroniumion. Das übrig gebliebene Chloridion, das Hydrioniumion und die drei weiteren Wassermoleküle bildeten ein Cluster.

Erzeugten die Forscher jedoch zunächst einen eis-ähnlichen Cluster aus den vier Wassermolekülen und gaben dann die Salzsäure hinzu, erhielten sie ein anderes Ergebnis: Das Salzsäure-Molekül dissoziierte nicht; das Proton blieb am Chloridion gebunden.

Hinweis: Beim Klick auf den Play-Button wird eine Verbindung mit einer RUB-externen Website hergestellt, die eventuell weniger strengen Datenschutzrichtlinien unterliegt und gegebenenfalls personenbezogene Daten erhebt. Weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung. – Die datenschutzfreundliche Einbettung erfolgt via Embetty.

„Unter den Bedingungen, wie sie in interstellaren Wolken herrschen, kann es also zur Dissoziation von Säuren kommen, es muss aber nicht notwendigerweise passieren – die beiden Prozesse sind quasi zwei Seiten derselben Medaille“, fasst Martina Havenith zusammen.

Keine einfache Chemie im Weltall

Die Forscher gehen davon aus, dass sich das Ergebnis auch auf andere Säuren übertragen lässt, also das Grundprinzip der Chemie bei ultrakalten Bedingungen darstellt. „Die Chemie im Weltall ist also keineswegs einfach, sie könnte sogar komplexer sein als die Chemie unter planetaren Bedingungen“, sagt Dominik Marx. Denn es komme nicht nur auf die Mischungsverhältnisse der reagierenden Substanzen an, sondern auch auf die Reihenfolge, in der sie zueinandergegeben werden. „Dieses Phänomen muss bei künftigen Experimenten und Simulationen unter ultrakalten Bedingungen bedacht werden“, so der Forscher.

Förderung

Die Arbeiten wurden finanziell unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC1069, EXC2033) und von der Europäischen Union im Rahmen des Horizon-2020-Programms (Laserlab-Europe, EU-H2020 654148).

Originalveröffentlichung

Devendra Mani et al.: Acid solvation versus dissociation at “stardust conditions”: reaction sequence matters!, in: Science Advances, 2019, DOI: 10.1126/sciadv.aav8179

Pressekontakt

Prof. Dr. Martina Havenith
Lehrstuhl Physikalische Chemie II
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 28249
E-Mail: pc2office@rub.de

Prof. Dr. Dominik Marx
Lehrstuhl für Theoretische Chemie
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 28083
E-Mail: dominik.marx@theochem.rub.de

Veröffentlicht
Dienstag
11. Juni 2019
08.31 Uhr
Von
Julia Weiler (jwe)
Share
Teilen
Das könnte Sie auch interessieren
Lars Schäfer
Golden Spike Award

Wie biologische Nanotransporter Medikamente aus Zellen herausschleusen

Lars Borchardt
Auszeichnungen

Zwei ERC-Grants in der Chemie

Zwei Forscher
Werkstoffforschung

Metallorganische Netzwerke werden flexibel

Derzeit beliebt
Schneebdeckte Berge
Sportmedizin

Wenn die Luft dünn wird

Rektor Axel Schölmerich bei einem Zoom-Meeting
DIGITALE PREISVERLEIHUNG

Auszeichnungen für herausragende Abschlussarbeiten

Linkshänder
Hirnforschung

Wie viele Menschen wirklich Linkshänder sind

 
Mehr Wissenschaft
Ressort
 
Zur Startseite
News
  • A-Z
  • N
  • K
Logo RUB
Impressum | Kontakt
Ruhr-Universität Bochum
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

Datenschutz
Barrierefreiheit
Impressum
Schnellzugriff
Service und Themen
Anreise und Lagepläne
Hilfe im Notfall
Stellenangebote
Social Media
Facebook
Twitter
YouTube
Instagram
Seitenanfang y Kontrast N
Impressum | Kontakt