碳酸氢铵在高温高压下的化学反应及其对生命起源的潜在意义

发布时间：2022-01-21 07:27

　　化学进化论认为生命起源的第一步是:在早期地球环境中,无机小分子自发生成有机小分子,从而为生命基础物质一氨基酸和蛋白质的形成提供基本物质保障。在这一过程中,这些生命基础物质可能是通过深海热液中的无机物在高温高压条件下自发进行化学反应合成的。因此,高压在生命起源第一步中可能扮演过一个重要的角色。我们的最新研究结果表明,一些多碳链烃类有机分子可以由简单的无机小分子经过高温高压合成,从而为生命有机分子的形成提供了基础。在本实验中,我们选用包含C、H、O、N四种生命基本元素的无机物碳酸氢铵作为起始物质,在给定2或4GPa初始压力下,利用红外吸收光谱对其在高温高压下的化学反应进行原位测定。红外实验结果表明,随着温度上升到～150°℃后,红外光谱发生显著的不可逆的变化,而当温度和压力降至常温常压后,红外光谱再次发生新的巨大变化。结合该化学反应体系的气相色谱-质谱实验结果,我们发现该反应体系在～150℃时开始生成以不饱和有机物为主的混合物,然后在温度压力都降至室温室压后,这些混合物又转变为饱和的碳氢类化合物的混合物一液体石蜡（CxHy）。该反应过程可模拟地球早期深海热液环境中无机分子向有机分子的转化,... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１：碳酸氢铵晶体以及结构式??

２．１样品信息??在本课题中，我们选取的是一种广泛存在于自然界的无机盐一碳酸氢铵（ＮＨ４ＨＣ０３）。??我们直接从阿拉丁试剂官网处购买了?５００?ｇ纯度为９９．９９％的碳酸氢铵，如图２．１。该实??验样品是一种白色颗粒状晶体（斜方或单斜晶系）％，具有刺鼻的氨臭味，在避免与强酸、??强碱和氧化剂接触的情况下，它在常温常压和干燥的空气中能够稳定存在。但是，碳酸??氢铵具有热不稳定性，在常压下加热到６０°Ｃ左右就会急速分解成氨气、二氧化碳和水。??工业上生产碳酸氢铵的过程一般由两部分组成ｆ３８＇４０］：第一，ＮＨ３＋Ｈ２０?＝?ＮＨｙＨ２０；第??二，ＮＨｒＨ２０＋Ｃ０２＝ＮＨ４ＨＣ０３。不同生产方法之间的区别在于过程中使用的干燥分离??手段以及原料不同。??ｎｈ４＋??ＯＨ??ｇ?〇??——???ｎｈ４ｈｃｏ３?■?＂??图２．１：碳酸氢铵晶体以及结构式??２．２同步辐射技术??同步加速器辐射，就是把某一带电粒子置于某一特定电磁场中，在磁场力的作用下??该粒子将顺着弯转轨道做加速运动，当其速度上升到近似光速（ｖ?＝?ｃ）时就会产生电磁??辐射。⑷

并证实了晶体内部粒子是按照一定规则排列，具有周期性的点阵结构，以及Ｘ射线??是一种短波电磁辐射这一科学猜想，从而初步奠定了?Ｘ射线衍射在物理检测中的理论??基础（如图２．３）。同年，英国科学家Ｂｒａｇｇ父子利用Ｌａｕｅ的研究成果［４６，?４９］，首次将晶体??单色器应用于Ｘ射线中，从而精准的测定了部分晶体的晶体结构。在他们的研宄中还提??出了作为晶体衍射分析的根本依据，即布拉格方程［４６，４＜＾５（）］２（＾／？６）?＝?？／１?（Ｘ射线波长Ａ、反??射级数《、掠射角０、晶面间距心。多年后，Ｄｅｂｙｅ和Ｓｃｈｅｒｒｅｉ？首次发现Ｘ射线粉末晶??体衍射现象，并将这种Ｘ射线粉末衍射技术成功的应用在晶体结构的研宄中。％自１９１６??年发明Ｘ射线粉末衍射（ＸＲＤ）技术后，伴随着科技的快速发展，Ｘ射线粉末衍射能够处??理的科学问题也越来越多，越来越深入细致，该技术手段能够应用的范围也越来越广。??目前，Ｘ射线粉末衍射（ＸＲＤ）技术在各大学科领域和技术领域都有应用，如：物理、地质、??材料学以及各种冶金工程技术等


本文编号：3599830