Residentes em algumas áreas do mundo em desenvolvimento estão lidando atualmente com níveis perigosos de poluição do ar. Pesquisa recente, co-liderado pelo Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), está levando a uma nova compreensão de um produto químico essencial capaz de decompor alguns dos principais poluentes atmosféricos.

Stephen Klippenstein de Argonne e seus colaboradores da Universidade da Pensilvânia examinaram o intermediário Criegee, um óxido de carbonila que consiste em moléculas capazes de quebrar o dióxido de enxofre e o dióxido de nitrogênio. Os cientistas acreditam que essas moléculas contribuem para problemas de saúde.

"Um acordo surpreendentemente próximo de nosso trabalho teórico e dados experimentais está fornecendo importantes insights sobre a dinâmica das reações químicas, "disse Klippenstein.

De acordo com Klippenstein, esta pesquisa aprimora modelos para a química atmosférica. O trabalho da equipe também valida uma importante teoria para prever a reatividade química.

O trabalho permite aos pesquisadores entender a dissociação - ou a separação de uma molécula em átomos - de um intermediário Criegee prototípico de uma nova maneira. "Esta pesquisa demonstra nossa compreensão de tunelamento em um sistema molecular que é de vital importância para a compreensão da química atmosférica, "disse Klippenstein, um ilustre companheiro na Divisão de Ciências Químicas e Engenharia de Argonne que realizou os cálculos teóricos.

Os pesquisadores mostraram que o tunelamento mecânico quântico aumenta muito a taxa de produção de radicais hidroxila em reações de ozonólise de alceno, que cortam ligações múltiplas sob condições atmosféricas.

Os radicais hidroxila são importantes por causa de seu papel na quebra de muitos poluentes, embora em grandes concentrações, eles também contribuem para a formação de poluição atmosférica.

A equipe de pesquisa, que inclui Marsha Lester e Amy Green, da Universidade da Pensilvânia, resultados alavancados de trabalhos anteriores. Esse trabalho mostrou como combinar experimentos baseados em laser com teoria de alto nível, uma marca registrada de Argonne, poderia permitir aos pesquisadores compreender melhor a dissociação intermediária Criegee.

A equipe teve sucesso usando deuteração, ou a substituição de átomos de deutério por átomos de hidrogênio, para estudar como a hidroxila é produzida. As propriedades químicas dos átomos de deutério são idênticas às dos átomos de hidrogênio, mas porque eles são duas vezes maiores em massa, eles têm uma velocidade de tunelamento muito mais lenta.

Os pesquisadores usaram química sintética para produzir moléculas deuteradas, o que lhes permitiu substituir os átomos de hidrogênio em diferentes formas, deixando todo o resto inalterado.

A equipe descreveu os resultados em um artigo publicado recentemente intitulado "A deuteração seletiva ilumina a importância do tunelamento na decomposição unimolecular de intermediários Criegee para produtos de radicais hidroxila."