Un protocollo sperimentale per lo studio di minerali effetti sulle trasformazioni organiche idrotermale
Summary
Terra-abbondanti minerali svolgono i ruoli importanti nei sistemi idrotermali naturali. Qui, descriviamo un metodo affidabile e conveniente per l’indagine sperimentale delle interazioni organico-minerale in condizioni idrotermali.
Abstract
Organico-minerale interazioni ampiamente si verificano in ambienti idrotermali, quali sorgenti termali, geyser sulla terra e le sorgenti idrotermali nell’oceano profondo. Ruoli dei minerali sono fondamentali in molti processi geochimici organici idrotermali. Tradizionale metodologia idrotermale, che include l’utilizzo di reattori in acciaio inox, titanio, platino o oro, è associata solitamente con il costo elevato o effetti catalitici metallici indesiderati. Recentemente, c’è una crescente tendenza per utilizzando i tubi di quarzo o silice fusa vetro convenienti e inerti negli esperimenti idrotermali. Qui, forniamo un protocollo per compiere esperimenti idrotermali in organico-minerale in tubi di silice, e descriviamo i passi essenziali nella preparazione dei campioni, messa a punto sperimentale, separazione di prodotti e analisi quantitativa. Inoltre dimostriamo un esperimento utilizzando un composto organico di modello, nitrobenzene, per mostrare l’effetto di un minerale contenente ferro, magnetite, sulla sua degradazione sotto una determinata condizione idrotermale. Questa tecnica può essere applicata per studiare complessi organo-minerali idrotermali interazioni in un sistema di laboratorio relativamente semplici.
Introduction
Ambienti idrotermali (cioè, mezzi acquosi ad elevate temperature e pressioni) sono onnipresenti sulla terra. La chimica idrotermale di composti organici gioca un ruolo essenziale in una vasta gamma di impostazioni geochimiche, come organici bacini sedimentari, serbatoi di petrolio e la biosfera profonda1,2,3. Le trasformazioni di carbonio organico in sistemi idrotermali si verificano non solo in puro mezzo acquoso ma anche con materiali inorganici disciolti o solidi, quali minerali abbondanti a terra. Minerali sono stati trovati per drammaticamente e selettivamente influenza la reattività idrotermale di vari composti organici,1,4,5 ma come identificare gli effetti minerali in complessi sistemi idrotermali rimane ancora una sfida. L’obiettivo di questo studio è quello di fornire un protocollo sperimentale relativamente semplice per studiare minerali effetti sulle reazioni organiche idrotermale.
Gli studi di laboratorio delle reazioni idrotermali utilizzano tradizionalmente robusti reattori che sono fatti di oro, titanio o in acciaio inox6,7,8,9. Ad esempio, sacchi d’oro o le capsule sono stati favorevolmente utilizzati, perché l’oro è flessibile, e permette la pressione del campione deve essere comandato da pressurizzazione dell’acqua esternamente, che evita la generazione di una fase di vapore all’interno del campione. Tuttavia, questi reattori sono costosi e potrebbero essere associati con potenziali effetti catalitici metallo10. Quindi, è assolutamente necessario trovare un metodo alternativo con basso costo ma di alta affidabilità per questi esperimenti idrotermali.
Negli ultimi anni, provette di vetro al quarzo o silice fusa sono state applicate più frequentemente al idrotermale esperimenti11,12,13. Rispetto al prezioso oro o titanio, vetro di quarzo o silice è notevolmente più economico, ma anche il materiale forte. Ancora più importante, tubi al quarzo hanno indicato gli effetti catalitici poco e può essere come inerte come l’oro per le reazioni idrotermali11,14. In questo protocollo, descriviamo un metodo generale per lo svolgimento di esperimenti organico-minerale idrotermali su piccola scala in tubi di silice con pareti spesse. Vi presentiamo un esperimento di esempio utilizzando un composto di modello (cioè, nitrobenzene) in presenza/assenza di un minerale di ossido di ferro (cioè, magnetite) in una soluzione idrotermale di 150 ° C, al fine di mostrare l’effetto minerale, anche per dimostrare la efficacia di questo metodo.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo studio, abbiamo utilizzato il nitrobenzene con minerale magnetite come esempio per dimostrare come valutare minerali effetti sulle reazioni organiche idrotermale. Anche se gli esperimenti vengono eseguiti in tubi di vetro di silice, risultati altamente riproducibili sono osservati negli esperimenti magnetite, vale a dire, 30.3 ± 1,4% nella conversione di nitrobenzene, che suggerisce l’efficacia e l’affidabilità di questo protocollo di idrotermale. Negli esperimenti no-minerale, la conversione di nitr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo il gruppo H.O.G presso la Arizona State University per lo sviluppo della metodologia iniziale di questi esperimenti idrotermali, e in particolare, ringraziamo I. Gould, Shock E., L. Williams, C. Gordana, H. Hartnett, K. Fecteau, K. Robinson e C. Bockisch, per loro orientamento e assistenza disponibile. Yang Z. e X. Fu erano finanziate da fondi di avvio da Oakland University a z Yang.
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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