Descubren un mecanismo sorprendente que acelera la reacción de intermedios Criegee con vapor de agua

Recientes investigaciones han revelado un nuevo y sorprendente mecanismo en la reacción de los intermedios Criegee (CIs) con el vapor de agua en la atmósfera. Estos compuestos, formados cuando el ozono reacciona con alquenos, son fundamentales para la generación de radicales hidroxilo, conocidos como los «agentes de limpieza» de la atmósfera, así como para la formación de aerosoles que afectan el clima y la calidad del aire. En particular, el intermedio sin-CH₃CHOO es de gran relevancia, representando entre el 25% y el 79% de todos los CIs, dependiendo de la estación del año.

Hasta ahora, se creía que el sin-CH₃CHOO se descomponía principalmente a través de un proceso de auto-descomposición. Sin embargo, un estudio publicado en Nature Chemistry, liderado por un equipo de la Academia China de Ciencias, ha evidenciado que la reacción de este intermedio con el vapor de agua es aproximadamente 100 veces más rápida de lo que los modelos teóricos habían predicho anteriormente.

Mecanismo de «roaming» y sus implicaciones

Los investigadores utilizaron técnicas láser avanzadas para medir experimentalmente la tasa de reacción entre el sin-CH₃CHOO y el vapor de agua, descubriendo así un tiempo de reacción significativamente más corto. Para entender la razón detrás de esta aceleración, construyeron una superficie de energía potencial de alta precisión y realizaron cálculos dinámicos en un espacio de 27 dimensiones. Este enfoque condujo al descubrimiento de un «mecanismo de roaming», impulsado por interacciones dipolo-dipolo entre las moléculas.

En lugar de seguir un camino de mínima energía directa, las moléculas «deambulan» cerca unas de otras, lo que aumenta considerablemente la probabilidad de reacción. Este nuevo camino de reacción basado en el agua es igual de importante que el proceso de auto-descomposición que se creía dominante bajo condiciones atmosféricas típicas. Esta revelación sugiere que la visión convencional sobre la descomposición unimolecular del sin-CH₃CHOO debe ser revisada, lo que podría tener un impacto significativo en la elaboración de modelos más precisos sobre el cambio climático y la calidad del aire.

Además de su relevancia en la ciencia atmosférica, el «mecanismo de roaming» podría tener implicaciones de amplio alcance en campos como la química de combustión y la astroquímica, donde las interacciones a larga distancia juegan un papel crucial en la dinámica de las reacciones químicas.