Лук производит химический раздражитель, известный как син-пропантиал-S-оксид. Он стимулирует слезные железы глаз, поэтому они выделяют слезы. Ученые привыкли винить в нестабильности веществ в нарезанной луковице фермент аллиназу. Однако недавние исследования в Японии доказали, что виновником является синтаза слезоточивого фактора (ранее неизвестный фермент) (Imai et al, 2002).

Процесс идет следующим образом:

1. Синтаза слезоточивого фактора выбрасывается в воздух, когда мы режем лук.
2. Фермент синтаза превращает сульфоксиды аминокислот лука в сульфеновую кислоту.
3. Нестабильная сульфеновая кислота перегруппировывается в син-пропантиал-S-оксид.
4. Syn-Propanethial-S-oxide попадает в воздух и вступает в контакт с нашими глазами. Слезные железы раздражаются и производят слезы!

Опубликовано: 19.11.2019. Последнее обновление: 15.12.2021. Автор: Справочно-научный отдел Библиотеки Конгресса

Похожие сайты

• Готовим лук без слез Внешний (Расширение Университета Небраски-Линкольна)
• Национальная луковая ассоциация Внешний — Этот веб-сайт предоставляет информацию о луке и советы, рецепты, районы выращивания и промышленность. «Национальная луковая ассоциация призывает луковую промышленность Соединенных Штатов добровольно приложить все разумные усилия для обеспечения потребителей самым высококачественным, питательным и безопасным луком; и, кроме того, уделять должное внимание вопросам продовольственной безопасности, управление пестицидами и рациональное использование окружающей среды».
• Изучение вонючей науки луковых Внешний (NPR, 2 июля 2010 г.) — Интервью с Эриком Блоком, автором (и химиком) книги «Чеснок и другие луковицы: знания и наука ».
• Лук Внешний (Техасский университет A&M) — Предоставляет все виды информации о луке, такие как советы по посадке, сорта, история и законы, а также рецепты лука.
• Почему лук заставляет вас плакать? Внешний (Расширение штата Пенсильвания)

Дополнительная литература

• Дилле, Кэролайн и Сьюзан Белсингер. Луковая книга: щедрость культуры, выращивания и кухни . Лавленд, Колорадо, Interweave Press, 1996 г. 96 стр.
• Блок, Эрик. «Химия чеснока и лука». Scientific American , т. 252, март 1985 г.: 114–119.
• Фрей, Уильям Х. Плач: тайна слез . Миннеаполис, Winston Press, 1985 г. 175 стр.
• Имай, С., и другие. «Биохимия растений: луковый фермент, от которого слезятся глаза». Nature , т. 419, 17 октября 2002 г.: 685.
• Парсонс, Расс. Как читать картошку фри и другие интригующие кулинарные науки . Бостон, Хоутон-Миффлин, 2001 г. п. 1-3.
• Роджерс, Мара Рид. Лук: прославление лука через рецепты, знания и историю . Рединг, Массачусетс, паб Addison-Wesley., 1995 год. 193 стр.

Условия поиска

границ | Воздействие оксигенированных кислот на оксид графена: источник кислородсодержащей функциональной группы

Введение

Оксид графена (GO), очень важный член семейства графенов, имеет широкий спектр применений во многих областях, таких как полевой эффект транзисторы (Jin et al., 2009), датчики (Toda et al., 2015), прозрачные проводящие пленки (Zheng et al., 2014), устройства чистой энергии (Liang et al., 2009) и др., благодаря своему богатому разнообразию и количеству функциональных групп.

Разработано множество методов синтеза ГО, которые можно разделить на восемь (Brisebois and Siaj, 2020): 1) химические (Brodie (Brodie, 1860), Staudenmaier (Staudenmaier, 1898), Hummers (Hummers and Offeman, 1958). ) метод и их вариантные формы, такие как метод Хофмана (Hofmann and König, 1937) и метод Тура (Marcano et al., 2010)), 2) электрохимический (Ambrosi, Pumera, 2016; Pei et al., 2018), 3) микробный отшелушивание графита (Zhu et al., 2013; Чжу и др., 2014; Liu et al., 2015), окислительное химическое вещество для 4) 3D-углеродных структур (Luo et al., 2009; Zhang et al., 2016) и 5) 2D-графена (Nourbakhsh et al., 2010; Zhao et al. , 2012), 6) химическое осаждение из паровой фазы (CVD) (López et al., 2009; Huang et al., 2013), 7) гидротермальные методы для углеводородов (Tang et al., 2012; Krishnan et al., 2014) и 8) методы термического разложения органического вещества, богатого углеродом (Prías-Barragán et al., 2016; Goswami et al., 2017). В настоящее время также разработаны многие другие методы получения ГО.Но в целом его обычно готовят химическими методами (Zhu et al., 2010).

Эти методы используются для реакции графена с сильным окисляющим раствором, таким как хлорат калия (KClO ₃ ) с азотной кислотой (HNO ₃ ) (методы Броди и Штауденмайера), комбинация перманганата калия (KMnO ₄ ) и серная кислота (H ₂ SO ₄ ) (метод Хаммерса) и др. , так что на поверхности и на краю графена имеется большое количество различных функциональных групп для получения ОГ.Различные методы приводят к разным структурам (Brisebois and Siaj, 2020) из-за сложности водных растворов, что обеспечивает различную эффективность и широкое применение. До сих пор структура ГО остается спорной, хотя существует множество теоретических моделей, которые могут частично объяснить ее строение, например, модель Лерфа-Клиновски (He et al., 1996; Lerf et al., 1997; He et al., 1998; Lerf et al., 1998), модель Декани (Szabó et al., 2005; Szabó et al., 2006; Gao et al., 2009) и т. д. Предыдущие исследования показали, что структура ГО тесно связана с целым рядом факторов. таких как тип и количество раствора (Димиев и др., 2012; Эйглер и др., 2013 г.; Eng et al., 2013), структурные дыры (Erickson et al., 2010), радикальная реакция (Collins et al., 2011; Димиев и др., 2012; Eigler et al., 2013; Yang et al., 2014) и др. На их основе проведено большое количество экспериментальных исследований с большим успехом в деталях по содержанию углерода и кислорода (Erickson et al. , 2010; Collins et al., 2011; Димиев и др., 2012). ; Eigler et al., 2013; Yang et al., 2014; Brisebois et al., 2016), типы функциональных групп (He et al., 1996; Лерф и др., 1997; Лерф и др., 1998; Collins et al., 2011), разные типы и пропорции растворов, микроскопический процесс расслоения (Zhang et al., 2009; Tang et al., 2015; Betancur et al., 2018) и др. Между тем, тот факт, что кислородные функциональные группы вводятся (Skaltsas et al., 2013; Ma et al., 2018) через топологические дефекты (Bracamonte et al., 2014) с помощью ультразвуковой обработки, а молекулы растворителя также были уточнены. Все это обеспечивает прочную основу для производства и применения GO.

Тем не менее, технология производства GO все еще находится в стадии изучения, что играет решающую роль в крупномасштабном и стабильном производстве GO и других производных графена, таких как восстановленный оксид графена (rGO). Источник кислородсодержащих функциональных групп, особенно кислорода, является одним из наиболее важных вопросов, поскольку эти группы могут сильно влиять на структуру и свойства ГО (Johari and Shenoy, 2011; Das et al. , 2013). Обычно считается, что кислород поступает из одного компонента раствора, такого как H ₂ O ₂ (Yang et al., 2014) и KClO ₃ (Dreyer et al., 2010), но другие исследования показали, что он также может поступать из воздуха (Skaltsas et al., 2013). В этом процессе вода может усиливать степень окисления и регулировать содержание гидроксильных и эпоксидных групп (Chen et al., 2016). Одна из гипотез состоит в том, что большая часть кислорода поступает из определенных компонентов растворителя и немного из воздуха. Однако возникает вопрос, из какого растворителя, скорее всего, поступает кислород, поскольку многие кислородсодержащие растворители, такие как KMnO ₄ , KClO ₃ , HNO ₃ , H ₂ SO ₄ , и Т. Д., используются в этих методах. Кроме того, очень важным вопросом является также связь между введением функциональных групп и типом дефектов. Например, является ли дефект избирательным по функциональным группам, хотя тот факт, что эпоксидные функциональные группы могут быть введены через топологические дефекты, вызванные ультразвуковой обработкой и молекулами растворителя, был выяснен (Skaltsas et al. , 2013; Bracamonte et al., 2014; Ма и др., 2018). В среде раствора ультразвуковая обработка также может улучшить уровень окисления GO за счет механической силы сдвига и ударной волны, возникающей при схлопывании кавитационного пузыря (Qi et al., 2014) в процессе УЗИ. Эти вопросы имеют решающее значение для структуры и свойств GO.

Решение этих проблем требует глубокого понимания взаимосвязи между графеном и этими оксигенированными растворителями. Здесь мы исследовали взаимосвязь между некоторыми кислородсодержащими кислотами (включая серную кислоту (H ₂ SO ₄ ), азотную кислоту (HNO ₃ ), марганцовую кислоту (HMnO ₄ ), хлорную кислоту (HClO ₃ ). ) и их смесь кислот), присутствующих в методе Хаммерса, и недефектном и дефектном Стоун-Уэйлсе графене с использованием первых принципов.Мы рассмотрели роль не только отдельных компонентов, но и смесей компонентов, чтобы изучить вклад каждого компонента. Рассмотрим также возмущение этих компонент молекулами воды. Плотность состояний (DOS), энергия адсорбции, длина связи, перенос заряда и перекрывающаяся заселенность в основном использовались для изучения взаимосвязи между молекулами и бездефектным графеном и дефектом Стоуна-Уэйлса. Эта работа представляет собой руководство по изучению источника кислородсодержащих функциональных групп на оксиде графена.

Детали расчета

В этой работе используется Кембриджский последовательный пакет полной энергии (CASTEP) (Hohenberg and Kohn, 1964; Kohn and Sham, 1965; Vanderbilt, 1990; Clark et al., 2005), который основан на функционале плотности теория (ДПФ). Мы используем функцию Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), принадлежащую функции General Gradient Approximation (GGA), для описания эффекта обменной корреляции (Perdew et al., 1996). Ультрамягкий псевдопотенциал используется для описания реального потенциала электронов (Vanderbilt, 1990).Электронная схема минимизации All Bands/EDFT применяется в конвергенции самосогласованного поля (SCF) (Marzari et al. , 1997). Самосогласованная схема (Neugebauer and Scheffler, 1992) и метод Гримма (Rydberg et al., 2003; Grimme, 2011) используются для диполь-дипольных взаимодействий и коррекции DFT-D2 соответственно. Совокупность связей, основанная на работе Малликена (Mulliken, 1955), и анализ заряда, полученный из работы Хиршфельда (Hirshfeld, 1977), применяются для анализа прочности связи и направления переноса заряда соответственно.

В этом исследовании энергия отсечки установлена ​​на уровне 600 эВ. Вакуумное пространство 15 Å применяется, чтобы избежать эффекта периодичности по оси Z. Порог сходимости 1 × 10 ^–6 эВ/атом применяется в СКФ. В данной работе для расчета использовались два размера модели подложки. Для бездефектного графена в модели 32 атома, а при наличии дефекта Стоуна-Уэйлса — 50 атомов. Для расчета этих моделей применяется сетка K-точек 5 × 5 × 1. Он был увеличен до 7 × 7 × 1 при расчете DOS.Все модели оптимизированы таким образом, чтобы эти силы были меньше 0,02 эВ/Å.

Результаты и обсуждение

В этом исследовании мы создали два типа групп сравнения. Один состоял из одного компонента, а другой состоял из нескольких компонентов. Для первого он включает реакцию H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , HMnO ₄ и HClO ₃ с недефектным графеном и графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса соответственно. Последний, с другой стороны, включает четыре типа: смесь H ₂ SO ₄ и HNO ₃ , смесь H ₂ SO ₄ и HMnO ₄ , смесь HNO 3 _{9 и HMnO 4 и всех трех.}

Реакция одного компонента с графеном

Сначала мы изучили случай однокомпонентного без воды. ПЭС однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с недефектным и дефектом Стоуна-Уэйлса графеном, представлены на рис. ) и перекрывающаяся популяция) показаны на рисунке 3, в таблице 1.

РИСУНОК 1 . DOS однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с недефектным графеном в отсутствие воды. (а) , (b) , (c) , (d) , и (d) , и (d) 2 it ₄ , HCLO ₃ , HCLO ₃ и HMNO ₄ соответственно. На каждой диаграмме верхняя часть представляет общую плотность состояний (TDOS), а нижняя — локальную плотность состояний (LDOS) OH•. В частности, имеется также LDOS MnO ₃ • в нижней части (D) .

РИСУНОК 2 . DOS однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса в отсутствие воды. (а) , (b) , (c) , (d) , и (d) , и (d) 2 it ₄ , HCLO ₃ , HCLO ₃ и HMNO ₄ соответственно. На каждой диаграмме верхняя часть представляет TDOS, а нижняя — LDOS OH•. В частности, имеется также LDOS MnO ₃ • в нижней части (D) .

РИСУНОК 3 . Население зарядов и связей однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с недефектным графеном и дефектом Стоуна-Уэйлса в отсутствие воды.Тень указывает, что это значение отрицательное.

ТАБЛИЦА 1 . Реакция одного компонента на поверхности графена без воды.

Существует лишь слабая физическая адсорбция между этими молекулами и графеном без дефектов или с дефектами Стоуна-Уэйлса, как показано на рисунке 1 и в таблице 1. Величина переноса заряда между этими молекулами и графеном также невелика. Эти заряды переносятся с графена на атомы водорода молекул кислоты, следовательно, плотность состояний OH• на правой стороне энергетического уровня Ферми в некоторой степени рассеивается, особенно на 1s-орбитали атома водорода, как показано на рис. 1А. B, C и рисунки 2A, B, C.Это может быть более четко показано DOS H ₂ SO ₄ . Как показано на рис. 2А, молекула H ₂ SO ₄ содержит два OH•, один из которых находится близко к графену, а другой далеко от него. Поэтому тот, что ближе к графену, будет испытывать рассеяние энергии за счет инжекции электронов, а другой останется относительно локальным.

Но для HMnO ₄ результаты различны, когда он взаимодействует с бездефектным графеном и графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса.Молекула будет диссоциировать с образованием MnO ₃ • и OH• при взаимодействии с недефектным графеном. В этом случае MnO ₃ • и OH• объединяются вместе, образуя группу за счет сильного кулоновского взаимодействия, которое происходит между двумя атомами кислорода (заселенность связи O-O: 0,23, энергия связи: -2,9152 эВ). В то время как между HMnO ₄ и дефектами Стоуна-Уэйлса такой диссоциации не произошло. Атом марганца и атом кислорода в OH• все еще связаны друг с другом относительно прочной ионной связью (заселенность связи Mn-O: 0.15). Таким образом, в случае HMnO ₄ , реагирующего с недефектным графеном, существует множество энергетических уровней с сильной локализацией в ПЭС MnO ₃ • и OH• вокруг уровня Ферми, особенно в диапазоне −10∼ −5 эВ, которые в основном вносятся 2p-орбиталью атома кислорода, как видно на рисунке 2D. Между тем значения энергии, соответствующие этим уровням, совпадают, что также свидетельствует о наличии сильного кулоновского взаимодействия между MnO ₃ • и OH•.Кроме того, уровень справа от уровня Ферми ОН•, образованного при диссоциации, все еще имеет высокую локализацию, что свидетельствует об отпадении этой части от молекулы. В другом случае уровни вблизи уровня Ферми нелокальны, поскольку он не диссоциирует. Другими словами, вблизи уровня Ферми не существует уровней с сильной локализацией. 1s-орбиталь атома водорода справа от уровня Ферми становится размытой из-за заряда, полученного от графена, потому что связь между HMnO ₄ и графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса является сильной хемосорбцией, как видно на рисунке 2D, рисунке 3, таблице 1.Направление переноса заряда от графена к HMnO ₄ . Это явление указывает на то, что дефект Стоуна-Уэйлса действительно обладает селективностью в отношении функциональных групп, поскольку предыдущие исследования показали, что он способствует введению эпоксидных групп (Bracamonte et al. , 2014). Во время ультразвукового процесса ультразвук также может улучшить уровень окисления (Qi et al., 2014).

В приведенных выше моделях не учитываются возмущения молекул воды. Поэтому мы рассмотрели влияние молекул воды.DOS для них показаны на рисунках 4, 5. Расчетные данные показаны на рисунке 6, в таблице 2 и в таблице S2.

РИСУНОК 4 . DOS однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с недефектным графеном в водной среде. (а) , (b) , (c) , (d) , и (d) , и (d) 2 it ₄ , HCLO ₃ , HCLO ₃ и HMNO ₄ соответственно. На каждой диаграмме верхняя часть представляет TDOS, а нижняя — LDOS OH•.В частности, имеется также LDOS MnO ₃ • в нижней части (D) .

РИСУНОК 5 . DOS однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса в водной среде. (а) , (b) , (c) , (d) , и (d) , и (d) 2 it ₄ , HCLO ₃ , HCLO ₃ и HMNO ₄ соответственно. На каждой диаграмме верхняя часть представляет TDOS, а нижняя — LDOS OH•.В частности, имеется также LDOS MnO ₃ • в нижней части (D) .

РИСУНОК 6 . Население зарядов и связей однокомпонентных молекул кислоты, реагирующих с недефектным графеном и графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса в водном состоянии. Тень указывает, что это значение отрицательное.

ТАБЛИЦА 2 . Реакция одного компонента на поверхности графена с водой.

Как и в случае неводных молекул, как недефектный графен, так и графен с дефектом Стоуна-Уэйлса имеют лишь слабую физическую адсорбцию между H ₂ SO ₄ , HNO ₃ и HClO ₃ и графеном .Количество заряда, переданного от графена к молекулам, невелико, как показано на рис. 6. Они представлены состояниями состояний, при которых OH• в молекуле диффундирует в некоторой степени вправо от уровня Ферми. Это происходит в основном на 1s-орбитали атомов водорода, как видно на рисунках 4A-C и 5A-C.

Диссоциация HMnO ₄ противоположна диссоциации без воды. В случае молекул, содержащих воду, реакция между HMnO ₄ и недефектным графеном вызывает только тенденцию к диссоциации.Среди них ОН• на молекуле вращается под большим углом к ​​соседнему атому кислорода. Между HMnO ₄ и графеном без дефектов существует только хемосорбция. Однако химическая связь между марганцем и OH• значительно ослаблена (заселенность связей Mn-O: 0,06), хотя HMnO ₄ не диссоциирует, что указывает на то, что OH• имеет тенденцию отделяться от молекулы. Поэтому, как показано на рисунке 4D, некоторые сильно локализованные энергетические уровни, вносимые 2p-орбиталью атома кислорода, появляются как в MnO ₃ •, так и в OH• в диапазоне −10~−5 эВ. Значения энергии, соответствующие этим энергетическим уровням, совпадают, указывая на то, что между MnO ₃ • и OH• все еще существует сильная связь. Напротив, HMnO ₄ диссоциирует на графене с дефектом Стоуна-Уэйлса с образованием MnO ₃ • и OH•. Но MnO ₃ • и OH• не объединились вместе с образованием нейтральной группы за счет сильного кулоновского взаимодействия, как в случае диссоциации HMnO ₄ на бездефектном графене. Эти две части относительно независимы.Следовательно, существует очень мало энергетических уровней с близкими значениями энергии вблизи уровня Ферми между MnO ₃ • и OH•, как видно на рисунке 5D. Кроме того, OH• в обоих случаях становится диффузным справа от уровня Ферми из-за заряда, полученного от графена, как показано на рисунке 4D и рисунке 5D. Это явление указывает на то, что вода способствует образованию кислородсодержащих функциональных групп, как показали предыдущие исследования (Chen et al. , 2016). Другими словами, сольватационный эффект способствует образованию функциональных групп.Это сильнее, чем у топологических дефектов, хотя дефекты Стоуна-Уэйлса обладают селективностью по функциональным группам.

Реакция смешанных компонентов с графеном

При получении ГО обычно используют смесь растворителей, а не однокомпонентный реагент. Поэтому на основе Реакции одного компонента с графеном в этом разделе дополнительно изучалась реакция между молекулами смешанной кислоты и графеном. В этом разделе в основном рассчитаны реакции между H ₂ SO ₄ , HMnO ₄ и HClO ₃ и графеном с учетом типов реагентов, необходимых для приготовления GO.При расчете были созданы две контрастные группы для реакции с недефектным графеном и графеном с дефектом Стоуна-Уэйлса. Каждая из вышеперечисленных категорий включала следующие три группы: H ₂ , HMNO ₄ и HMNO ₄ и HMNO ₄ , H ₄ , H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и HMNO ₄ .

DOS из них показаны на рисунке 7. Расчетные данные показаны на рисунке 8, таблица 3.

РИСУНОК 7 .DOS молекул смешанных кислот в отсутствие воды. (a) , (b) и (c) и (c) и (c) и DOS HMNO ₄ в случае HMNO ₂ SO ₄ и HMNO ₄ , HMNO ₃ и HMNO ₄ и H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и HMnO ₄ на бездефектном графене соответственно. (D) , (e) и (f) и (f) и (f) и ^{4 в случае hmno ₄ SO ₄ и HMNO ₄ , HMNO ₃ и HMNO ₄ и H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и HMnO ₄ на дефекте Стоуна-Уэйлса соответственно.На каждой диаграмме верхняя часть представляет TDOS, середина представляет LDOS pf MnO ₃ • и нижняя часть представляет LDOS OH•.}

РИСУНОК 8 . Загрузка HMnO ₄ в смесь-компонент в отсутствие воды. Тень указывает, что это значение отрицательное.

ТАБЛИЦА 3 . Реакция смешанных компонентов на поверхности графена без воды.

Как и в случае отдельных компонентов, существует лишь слабая физическая адсорбция между молекулами серной и азотной кислот и графеном в смешанном состоянии, независимо от того, является ли графен идеальным или с дефектами Стоуна-Уэйлса.Молекулы H ₂ SO ₄ и HNO ₃ не будут диссоциировать с образованием OH•, но их присутствие приведет к возникновению сольватационного эффекта. Он может способствовать диссоциации HMnO ₄ с образованием MnO ₃ • и OH•, как показано на рисунках 7A, B, D–F. Уникальной в этих случаях является реакция между смесью трех кислот и недефектным графеном, в которой HMnO ₄ не диссоциирует. Эти явления еще раз доказывают, что эффект сольватации сильнее, чем эффект топологических дефектов, хотя последний обладает селективностью по функциональным группам.

Для того, чтобы быть ближе к экспериментальному составу препарата ГО, в приведенную выше модель были добавлены молекулы воды для дальнейшего подтверждения сделанных выше выводов. DOS для них показаны на рисунке 9. Расчетные данные показаны на рисунке 10, таблица 4.

РИСУНОК 9 . DOS молекул смешанных кислот в водном состоянии. (a) , (b) и (c) и (c) и (c) и DOS HMNO ₄ в случае HMNO ₂ SO ₄ и HMNO ₄ , HMNO ₃ и HMNO ₄ и H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и HMnO ₄ на бездефектном графене соответственно. (D) , (e) и (f) и (f) и (f) и ^{4 в случае hmno ₄ SO ₄ и HMNO ₄ , HMNO ₃ и HMNO ₄ и H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и HMnO ₄ на дефекте Стоуна-Уэйлса соответственно. На каждой диаграмме верхняя часть представляет TDOS, середина представляет LDOS pf MnO ₃ • и нижняя часть представляет LDOS OH•.}

РИСУНОК 10 .Загрузка HMnO ₄ в смесь-компонент в водном состоянии. Тень указывает, что это значение отрицательное.

ТАБЛИЦА 4 . Реакция смешанных компонентов на поверхности графена с водой.

В соответствии с предыдущими результатами наблюдается лишь слабая физическая адсорбция из-за сил Ван-дер-Ваальса между молекулами H ₂ SO ₄ и HNO ₃ и графеном в условиях смешанной кислоты, независимо от идеального или Стоунового — Уэльс дефектный графен.Количество переноса заряда между этими молекулами и графеном очень мало, как видно на рисунке 10. Присутствие воды, молекул H ₂ SO ₄ и HNO ₃ приводит к эффекту сольватации, который диссоциирует HMnO ₄ на форма ОН•. Между тем, этот эффект усиливается за счет присутствия нескольких компонентов. Во всех моделях HMnO ₄ диссоциирует с образованием OH•. Эти ОН• могут прикрепляться к поверхности графена и становиться источником гидроксильных групп в ОГ.Они также могут реагировать с кислородом, присутствующим в растворе или воздухе, с образованием карбоксильных групп. Они способны реагировать с другими компонентами, вызывая дальнейшую диссоциацию, а также становятся источником эпоксидных функциональных групп. Эти явления убедительно доказывают, что эффект сольватации сильнее, чем эффект топологических дефектов, хотя дефекты Стоуна-Уэйлса обладают селективностью в отношении функциональных групп. Поэтому, исходя из изложенной выше ситуации, можно считать, что источником кислородсодержащих функциональных групп на ОГ могут стать молекулы HMnO ₄ , мгновенно генерируемые за счет флуктуаций энергии в среде раствора.

Заключение

Таким образом, в среде раствора, где готовится ГО, молекулы HMnO ₄ , существующие мгновенно из-за флуктуаций энергии, могут диссоциировать с образованием ОН•, а ОН• может быть источником гидроксильных групп в ГО. Они также могут реагировать с кислородом, присутствующим в растворе или воздухе, с образованием карбоксильных групп. Они способны реагировать с другими компонентами, вызывая дальнейшую диссоциацию, а также становятся источником эпоксидных функциональных групп. В этом процессе определенную роль в образовании функциональных групп играет дефект Стоуна-Уэйлса, но эта роль значительно меньше, чем роль сольватационного эффекта.В среде сложного раствора многие частицы будут взаимодействовать и влиять друг на друга. Среди них не связанные с перманганатом компоненты из графена и раствора могут постоянно передавать заряд перманганату. Смешанные компоненты могут заставить реакцию протекать в направлении диссоциации, чтобы способствовать диссоциации перманганата с образованием OH•. Эта работа представляет собой руководство для изучения источника кислородсодержащих функциональных групп на GO.

Заявление о доступности данных

Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Вклад авторов

XZ, YX и ZL внесли вклад в разработку концепции и дизайна исследования. XZ написал первый черновик рукописи. ZL предоставила компьютерное программное обеспечение. ZL и QX обеспечили финансирование исследований. Все авторы внесли свой вклад в доработку рукописи, прочитали и одобрили представленную версию.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (№ 11972344).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций, издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Ссылки

Амбрози, А., и Пумера, М. (2016). Электрохимически расслоенный графен и оксид графена для хранения энергии и электрохимии. Хим. Евро. J. 22 (1), 153–159. doi:10.1002/chem.201503110

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бетанкур А. Ф., Орнелас-Сото Н., Гарай-Тапия А. М., Перес Ф. Р., Салазар А. и Гарсия А. Г. (2018). Общая стратегия прямого синтеза восстановленного оксида графена путем химического расслоения графита. Матер. хим. физ. 218, 51–61. doi:10.1016/j.matchemphys.2018.07.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бракамонте, М.В., Лаккони Г.И., Уррета С.Е. и Фоа Торрес Л.Е.Ф. (2014). О природе дефектов в жидкофазном расслаивающемся графене. J. Phys. хим. С 118 (28), 15455–15459. doi:10.1021/jp501930a

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Brisebois, P.P., Kuss, C., Schougaard, S.B., Izquierdo, R., and Siaj, M. (2016). Новое понимание реакции Дильса-Альдера оксида графена. Хим. Евро. J. 22 (17), 5849–5852. doi:10.1002/chem.201504984

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бризбуа, П.П. и Сиаж, М. (2020). Сбор оксида графена — с 1859 по 2019 год: обзор его структуры, синтеза, свойств и расслоения. Дж. Матер. хим. С 8 (5), 1517–1547. doi:10.1039/c9tc03251g

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Броди, Британская Колумбия (1860 г.). Sur le poids атомный графит. Энн. Чим. физ. 59, 466–472.

Google Scholar

Chen, J., Zhang, Y., Zhang, M., Yao, B., Li, Y., Huang, L., et al. (2016). Усиленное водой окисление графита до оксида графена с контролируемыми видами оксигенированных групп. Хим. науч. 7 (3), 1874–1881. doi:10.1039/c5sc03828f

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Clark, S.J., Segall, MD, Pickard, C.J., Hasnip, P.J., Probert, M.I.J., Refson, K., et al. (2005). Методы первых принципов с использованием CASTEP. Z. für Kristallographie — Кристаллическая материя. 220, 567–570. doi:10.1524/zkri.220.5.567.65075

CrossRef Full Text | Google Scholar

Коллинз В. Р., Левандовски В., Шмойс Э., Валиш, Дж., и Свагер, Т.М. (2011). Клайзеновская перегруппировка оксида графита: путь к ковалентно функционализированным графенам. Анжю. хим. Междунар. Эд. 50 (38), 8848–8852. doi:10.1002/anie.201101371

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Дас С., Сингх С., Сингх В., Юнг Д., Даудинг Дж. М., Рейд Д. и др. (2013). Плотность насыщенных кислородом функциональных групп на оксиде графена: ее влияние на клеточную токсичность. Деталь. Часть. Сист. Характеристика 30 (2), 148–157.doi:10.1002/ppsc.201200066

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Димиев А., Косынкин Д. В., Алемани Л. Б., Чагин П. и Тур Дж. М. (2012). Чистый оксид графита. Дж. Ам. хим. соц. 134 (5), 2815–2822. doi:10.1021/ja211531y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эйглер С. , Дотцер К., Хоф Ф., Бауэр В. и Хирш А. (2013). Формы серы в оксиде графена. Хим. Евро. J. 19 (29), 9490–9496. doi:10.1002/chem.201300387

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

англ, А.Ю. С., Амброси А., Чуа С. К., Шанек Ф., Софер З. и Пумера М. (2013). Необычная внутренняя электрохимия оксидов графена, полученных с использованием перманганатных оксидантов. Хим. Евро. J. 19 (38), 12673–12683. doi:10.1002/chem.201301889

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эриксон К., Эрни Р., Ли З., Алем Н., Ганнетт В. и Зеттл А. (2010). Определение локальной химической структуры оксида графена и восстановленного оксида графена. Доп. Матер. 22 (40), 4467–4472.doi:10.1002/adma.201000732

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Госвами С., Банерджи П., Датта С., Мухопадхай А. и Дас П. (2017). Нанопластинки оксида графена, синтезированные с карбонизированной биомассой агроотходов в качестве зеленого предшественника, и его применение для очистки сточных вод, богатых красителями. Безопасность процесса. Окружающая среда. прот. 106, 163–172. doi:10.1016/j.psep.2017.01.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гримм, С.(2011). Теория функционала плотности с лондонскими дисперсионными поправками. Провода Вычисл. Мол. науч. 1 (2), 211–228. doi:10.1002/wcms.30

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хе Х., Клиновски Дж., Форстер М. и Лерф А. (1998). Новая структурная модель оксида графита. Хим. физ. лат. 287 (1), 53–56. doi:10.1016/s0009-2614(98)00144-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хе Х., Ридл Т., Лерф А. и Клиновски Дж. (1996).Исследование структуры оксида графита методом ЯМР твердого тела. J. Phys. хим. 100 (51), 19954–19958 гг. doi:10.1021/jp961563t

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хиршфельд, Ф.Л. (1977). Фрагменты связанных атомов для описания плотностей молекулярных зарядов. Теор. Чим. Acta 44 (2), 129–138. doi:10.1007/bf00549096

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хофманн У. и Кениг Э. (1937). Untersuchungen über Graphitoxyd. З. Анорг.Allg. хим. 234 (4), 311–336. doi:10.1002/zaac.19372340405

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хохенберг П. и Кон В. (1964). Неоднородный электронный газ. Физ. Ред. 136 (3B), B864–B871. doi:10.1103/physrev.136.b864

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Huang, J., Larisika, M., Fam, W. H. D., He, Q., Nimmo, M. A., Nowak, C., et al. (2013). Расширенный рост хлопьев оксида графена с использованием этанола CVD. Наномасштаб 5 (7), 2945–2951.doi:10.1039/c3nr33704a

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хаммерс В.С. и Оффеман Р.Е. (1958). Получение оксида графита. Дж. Ам. хим. соц. 80 (6), 1339. doi:10.1021/ja01539a017

CrossRef Full Text | Google Scholar

Jin, M., Jeong, H.-K., Yu, WJ, Bae, D.J., Kang, B.R., and Lee, Y.H. (2009). Тонкопленочные полевые транзисторы на основе оксида графена без редукции. J. Phys. Д: заявл. физ. 42 (13), 135109.doi:10.1088/0022-3727/42/13/135109

CrossRef Full Text | Google Scholar

Кон, В., и Шам, Л.Дж. (1965). Самосогласованные уравнения, включающие эффекты обмена и корреляции. Физ. Ред. 140 (4A), A1133–A1138. doi:10.1103/physrev.140.a1133

CrossRef Full Text | Google Scholar

Лерф А., Хе Х., Форстер М. и Клиновски Дж. (1998). Новый взгляд на структуру оксида графита. J. Phys. хим. В 102 (23), 4477–4482. doi:10.1021/jp9731821

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лерф А., He, H., Riedl, T., Forster, M., и Klinowski, J. (1997). 13C и 1H MAS ЯМР исследования оксида графита и его химически модифицированных производных. Ионика твердого тела 101-103, 857–862. doi:10.1016/s0167-2738(97)00319-6

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лян М., Луо Б. и Чжи Л. (2009). Применение графена и материалов на основе графена в устройствах, связанных с экологически чистой энергией. Междунар. Дж. Энерг. Рез. 33 (13), 1161–1170. doi:10.1002/er.1598

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лю, Л., Zhu, C., Fan, M., Chen, C., Huang, Y., Hao, Q., et al. (2015). Окисление и разложение графитовых материалов бактериями, разлагающими нафталин. Наноразмерный 7 (32), 13619–13628. doi:10.1039/c5nr02502h

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Лопес В., Сундарам Р. С., Гомес-Наварро К., Олеа Д., Бургхард М., Гомес-Эрреро Дж. и др. (2009). Восстановление оксида графена химическим осаждением из паровой фазы: путь к высокопроводящим монослоям графена. Доп. Матер. 21 (46), 4683–4686. doi:10.1002/adma.200

2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Луо З., Лу Ю., Сомерс Л. А. и Джонсон А. Т. С. (2009). Высокопроизводительная подготовка макроскопических мембран из оксида графена. Дж. Ам. хим. соц. 131 (3), 898–899. doi:10.1021/ja807934n

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ма, Х. , Шен, З., и Бен, С. (2018). Понимание расслоения и дисперсии нанолистов MoS2 в чистой воде. J. Colloid Interf. науч. 517, 204–212. doi:10.1016/j.jcis.2017.11.013

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Маркано Д. К., Косынкин Д. В., Берлин Дж. М., Синицкий А., Сун З., Слесарев А. и др. (2010). Улучшенный синтез оксида графена. ACS Nano 4 (8), 4806–4814. doi:10.1021/nn1006368

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Марзари, Н., Вандербильт, Д., и Пейн, М. К. (1997). Ансамблевая теория функционала плотности для начальной молекулярной динамики металлов и диэлектриков с конечной температурой. Физ. Преподобный Летт. 79 (7), 1337–1340. doi:10.1103/physrevlett.79.1337

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Малликен, Р. С. (1955). Электронный анализ населенностей на молекулярных волновых функциях LCAO-MO. II. Перекрывающиеся популяции, порядки облигаций и энергии ковалентных связей. J. Chem. физ. 23 (10), 1841–1846. doi:10.1063/1.1740589

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Нойгебауэр, Дж., и Шеффлер, М. (1992). Адсорбат-подложка и адсорбат-адсорбатные взаимодействия адслоев Na и K на Al(111). Физ. Ред. B 46 (24), 16067–16080. doi:10.1103/physrevb.46.16067

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Нурбахш А., Канторо М., Вош Т., Пуртуа Г., Клементе Ф., ван дер Вин М. Х. и др. (2010). Открытие запрещенной зоны в графене, обработанном кислородной плазмой. Нанотехнологии 21 (43), 435203. doi:10.1088/0957-4484/21/43/435203

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Пей, С., Вэй, К., Хуанг, К., Ченг, Х.-М., и Рен, В. (2018). Зеленый синтез оксида графена путем электролитического окисления воды в масштабе секунд. Нац. коммун. 9 (1), 145. doi:10.1038/s41467-017-02479-z

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Приас-Барраган Дж. Дж., Гросс К., Ариса-Кальдерон Х. и Прието П. (2016). Синтез и вибрационный отклик пластинок оксида графита из бамбука для электронных приложений. Физ. Status Solidi A. 213 (1), 85–90.doi:10.1002/pssa.201532433

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Qi, X., Zhou, T., Deng, S., Zong, G., Yao, X. и Fu, Q. (2014). Листы оксида графена заданного размера: подготовка и характеристика с помощью ультразвука. Дж. Матер. науч. 49 (4), 1785–1793. doi:10.1007/s10853-013-7866-8

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ридберг Х., Дион М., Якобсон Н., Шредер Э., Хильдгаард П., Саймак С. И. и др. (2003). Функционал плотности Ван-дер-Ваальса для слоистых структур. Физ. Преподобный Летт. 91 (12), 126402. doi:10.1103/physrevlett.91.126402

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Скалцас Т., Ке X., Биттенкур К. и Тагматархис Н. (2013). Ультразвук индуцирует насыщенные кислородом частицы и дефекты на расслоенном графене. J. Phys. хим. С 117 (44), 23272–23278. doi:10.1021/jp4057048

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Штауденмайер, Л. (1898 г.). Verfahren zur Darstellung der Graphitsäure. Бер. Дтч. хим. Гэс. 31 (2), 1481–1487. doi:10.1002/cber.18980310237

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сабо Т., Беркези О. и Декани И. (2005). Исследование DRIFT оксида графита, замещенного дейтерием. Углерод 43 (15), 3186–3189. doi:10.1016/j.carbon.2005.07.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сабо Т., Беркеси О., Форго П., Йозеповиц К., Санакис Ю., Петридис Д. и др. (2006). Эволюция поверхностных функциональных групп в ряду прогрессивно окисленных оксидов графита. Хим. Матер. 18 (11), 2740–2749. doi:10.1021/cm060258+

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Тан Х., Лю Д., Чжао Ю., Ян X., Лу Дж. и Цуй Ф. (2015). Молекулярно-динамическое исследование процесса агрегации оксида графена в воде. J. Phys. хим. С 119 (47), 26712–26718. doi:10.1021/acs.jpcc.5b07345

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Тан Л., Ли Х., Цзи Р., Тенг К. С., Тай Г., Йе Дж. и др. (2012). Восходящий синтез крупномасштабных нанолистов оксида графена. Дж. Матер. хим. 22 (12), 5676–5683. doi:10.1039/c2jm15944a

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Тода К., Фуруэ Р. и Хаями С. (2015). Недавний прогресс в применении оксида графена для обнаружения газов: обзор. Аналитика хим. Acta 878, 43–53. doi:10.1016/j.aca.2015.02.002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ян Л., Чжан Р., Лю Б., Ван Дж., Ван С., Хань М.-Ю. и др. (2014). π-сопряженные углеродные радикалы на оксиде графена для инициирования сверхсильной хемилюминесценции. Анжю. хим. Междунар. Эд. 53 (38), 10109–10113. doi:10.1002/anie.201405295

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чжан Л., Лян Дж., Хуанг Ю., Ма Ю., Ван Ю. и Чен Ю. (2009). Синтез листов оксида графена с контролируемым размером в больших масштабах с использованием химического отшелушивания. Углерод 47 (14), 3365–3368. doi:10.1016/j.carbon.2009.07.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан М., Окадзаки Т., Иидзуми Ю., Miyako, E., Yuge, R., Bandow, S., et al. (2016). Получение листов оксида графена малого размера и их биологическое применение. Дж. Матер. хим. Б 4 (1), 121–127. doi:10.1039/c5tb01800e

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжэн, К., Ли, З., Ян, Дж., и Ким, Дж.-К. (2014). Прозрачные проводящие пленки на основе оксида графена. Прог. Матер. науч. 64, 200–247. doi:10.1016/j.pmatsci.2014.03.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжу, К., Хао, К., Хуанг, Ю., Ян, Дж., и Сунь, Д. (2013). Микробное окисление дисперсного графита нитрифицирующими бактериями 2011.2. Наношкала 5 (19), 8982–8985. doi:10.1039/c3nr02069j

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Zhu, C. , Liu, L., Fan, M., Liu, L., Dai, B., Yang, J., et al. (2014). Микробное окисление графита Acidithiobacillus Ferrooxidans CFMI-1. RSC Adv. 4 (98), 55044–55047. doi:10.1039/c4ra09827g

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжу Ю., Murali, S., Cai, W., Li, X., Suk, J.W., Potts, J.R., et al. (2010). Графен и оксид графена: синтез, свойства и применение. Доп. Матер. 22 (35), 3906–3924. doi:10.1002/adma.201001068

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Факты и информация о кислотных дождях

Кислотными дождями называется любая форма осадков, содержащих большое количество азотной и серной кислот. Это также может происходить в виде снега, тумана и крошечных кусочков сухого материала, которые оседают на Землю.Обычный дождь слегка кислый, с pH 5,6, в то время как кислотный дождь обычно имеет pH от 4,2 до 4,4.

Причины кислотных дождей

Гниющая растительность и извергающиеся вулканы выделяют некоторые химические вещества, которые могут вызывать кислотные дожди, но большая часть кислотных дождей является результатом деятельности человека. Крупнейшими источниками являются угольные электростанции, фабрики и автомобили.

Когда люди сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасываются диоксид серы (SO ₂ ) и оксиды азота (NO _x ).Эти загрязнители воздуха реагируют с водой, кислородом и другими веществами с образованием переносимой по воздуху серной и азотной кислоты. Ветры могут распространять эти кислотные соединения по атмосфере на сотни миль. Когда кислотные дожди достигают Земли, они стекают по поверхности со стоковыми водами, попадают в водные системы и оседают в почве.

Виртуальное кладбище ели обыкновенной в Польше покрыто следами кислотных дождей. Кислотные дожди, вызванные тем, что капли дождя поглощают загрязнения воздуха, такие как оксиды серы и азота, ослабляют деревья, растворяя питательные вещества в почве до того, как растения смогут их использовать.

Фотография Дэвида Вудфолла/Getty Images

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Последствия кислотных дождей

Двуокись серы и оксиды азота не являются основными парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению, одному из основных последствий изменения климата; на самом деле диоксид серы оказывает охлаждающее действие на атмосферу. Но оксиды азота способствуют образованию приземного озона, основного загрязнителя, который может быть вредным для людей.Оба газа вызывают проблемы с окружающей средой и здоровьем, потому что они могут легко распространяться через загрязнение воздуха и кислотные дожди.

Кислотные дожди имеют множество экологических последствий, особенно для озер, ручьев, болот и других водных сред. Кислотные дожди делают такие воды более кислыми, что приводит к большему поглощению алюминия из почвы, который переносится в озера и ручьи. Эта комбинация делает воду токсичной для раков, моллюсков, рыб и других водных животных. (Узнайте больше о последствиях загрязнения воды.)

Некоторые виды лучше переносят кислую воду, чем другие. Однако во взаимосвязанной экосистеме то, что влияет на некоторые виды, в конечном итоге влияет на многие другие виды по всей пищевой цепи, включая неводные виды, такие как птицы.

Кислотные дожди и туман также наносят ущерб лесам, особенно высокогорным. Кислотные отложения лишают почву необходимых питательных веществ, таких как кальций, и вызывают выброс алюминия в почву, из-за чего деревьям трудно поглощать воду. Листья и хвоя деревьев также повреждаются кислотами.

Последствия кислотных дождей в сочетании с другими факторами стресса окружающей среды делают деревья и растения менее здоровыми, более уязвимыми к низким температурам, насекомым и болезням. Загрязняющие вещества могут также подавлять способность деревьев к размножению. Некоторые почвы способны лучше нейтрализовать кислоты, чем другие. Но в районах, где «буферная способность» почвы низка, например, в некоторых частях северо-востока США, вредное воздействие кислотных дождей гораздо сильнее.

Климат 101: Загрязнение воздуха

Что такое загрязнение воздуха? Узнайте, как парниковые газы, смог и токсичные загрязнители влияют на изменение климата, а также на здоровье человека.

Кислотные отложения повреждают физические конструкции, такие как здания из известняка и автомобили. А когда они принимают форму вдыхаемого тумана, кислотные осадки могут вызвать проблемы со здоровьем, включая раздражение глаз и астму.

Что можно сделать?

Единственный способ борьбы с кислотными дождями — ограничение выбросов загрязняющих веществ, которые их вызывают. Это означает сжигание меньшего количества ископаемого топлива и установление стандартов качества воздуха.

В США Закон о чистом воздухе 1990 года был нацелен на кислотные дожди, установив ограничения на загрязнение, которые помогли сократить выбросы двуокиси серы на 88 процентов в период с 1990 по 2017 год.Стандарты качества воздуха также привели к снижению выбросов диоксида азота в США на 50 процентов за тот же период времени. Эти тенденции помогли, например, лесам из красной ели в Новой Англии и некоторым популяциям рыб восстановиться после повреждений, нанесенных кислотными дождями. Но восстановление требует времени, и почвы на северо-востоке США и востоке Канады лишь недавно продемонстрировали признаки стабилизации питательных веществ.

Проблема кислотных дождей будет сохраняться до тех пор, пока будет использоваться ископаемое топливо, и такие страны, как Китай, которые в значительной степени зависят от угля для производства электроэнергии и стали, борются с этими последствиями.Одно исследование показало, что кислотные дожди в Китае, возможно, даже способствовали смертельному оползню 2009 года. Китай осуществляет контроль за выбросами двуокиси серы, которые с 2007 года сократились на 75 процентов, а в Индии они увеличились вдвое.

Вопрос № 9720b | Socratic

Оксид свинца(II, IV) , #»Pb»_3″O»_4#, обычно называемый суриком , на самом деле представляет собой смесь двух оксидов свинца, оксид свинца(II) , #» PbO»# и оксид свинца(IV) , #»PbO»_2#.

Это означает, что в химических реакциях можно обращаться с суриком как со смесью этих двух оксидов. Точнее у вас

#»Pb»_3″O»_4 <=> 2″PbO» * «PbO»_2#

Теперь самое интересное. Оба этих оксида реагируют с концентрированной соляной кислотой с образованием водного раствора хлорида свинца(II) , #»PbCl»_2# и воды.

Однако разница между двумя оксидами свинца заключается в том, что оксид свинца (IV) также окисляет соляную кислоту до газообразного хлора #»Cl»_2#.

Таким образом, можно сказать, что

#2stackrel(цвет(синий)(+2))(«Pb»)»O»_text((s]) + 4″H»stackrel(цвет(синий)(-1))(«Cl»)_text( (aq]) -> 2stackrel(цвет(синий)(+2))(«Pb»)stackrel(цвет(синий)(-1))(«Cl»)_text(2(aq]) + 2″H» _2″O»_text((l])#

Это не а окислительно-восстановительная реакция .Здесь вы начинаете со свинца в степени окисления #color(blue)(+2)# и хлора в степени окисления #color(blue)(-1)# и заканчиваете теми же степенями окисления для обоих элементов.

Вторая реакция будет окислительно-восстановительной.

#stackrel(цвет(синий)(+4))(«Pb»)»O»_text(2(s]) + 4″H»stackrel(цвет(синий)(-1))(«Cl»)_text ((aq]) -> stackrel(color(blue)(+2))(«Pb»)»Cl»_text(2(aq]) + 2″H»_2″O»_text((l]) + stackrel (цвет(синий)(0))(«Cl»)_text(2(g])##uarr#

Катионы свинца(IV) восстанавливаются до катионов свинца(II), а соляная кислота окисляется до газообразного хлора.(цвет(синий)(«Pb»_3″O»_4)) + 8″HCl»_text((водный раствор]) -> 3″PbCl»_text(2(водный раствор]) + 4″H»_2″O»_text ((l]) + «Cl»_text(2(g])##uarr#

Теперь, когда сурик реагирует с азотной кислотой , #»HNO»_3#, вы не получаете две отдельные реакции, потому что оксид свинца (IV) будет реагировать с кислотой , а не .

В этом случае только оксид свинца(II) будет реагировать с азотной кислотой с образованием водного нитрата свинца(II) , #»Pb»(«NO»_3)_2#. Оксид свинца (IV0) останется непрореагировавшим , поэтому вы найдете его на стороне продуктов этой реакции

На самом деле здесь происходит

#2″PbO»_text((s]) + 4″HNO»_text(3(водн.]) -> 2″Pb»(«NO»_3)_text(2(водн.]) + 2″H»_2» O»_text((l])#

Это классическая реакция двойного замещения , в которой катионы водорода меняются местами с катионами свинца(II).(цвет(красный)(«из Pb»_3″O»_4)) + 2″H»_2″O»_text((l])#

Пикосульфат натрия, оксид магния и безводная лимонная кислота: информация о препаратах MedlinePlus (Clenpiq

^® ) принимать внутрь. Обычно его принимают в виде двух доз при подготовке к колоноскопии. Первую дозу обычно принимают за ночь до колоноскопии, а вторую — утром перед процедурой.Лекарство также можно принимать в виде двух доз за день до колоноскопии, причем первую дозу принимают во второй половине дня или ранним вечером перед колоноскопией, а вторую дозу принимают через 6 часов. Ваш врач скажет вам, когда именно вам следует принимать лекарство. Внимательно следуйте указаниям на этикетке с рецептом и попросите своего врача или фармацевта объяснить любую часть, которую вы не понимаете. Принимайте комбинацию пикосульфата натрия, оксида магния и безводной лимонной кислоты точно по назначению.Не принимайте больше или меньше и не принимайте чаще, чем предписано врачом.

Во время подготовки к колоноскопии запрещается есть твердую пищу и пить молоко за день до процедуры. В это время у вас должны быть только прозрачные жидкости. Примерами прозрачных жидкостей являются вода, фруктовый сок светлого цвета без мякоти, прозрачный бульон, кофе или чай без молока, ароматизированный желатин, фруктовое мороженое и безалкогольные напитки. Не пейте алкогольные напитки или любую жидкость красного или фиолетового цвета.Спросите своего врача, если у вас есть какие-либо вопросы о том, какие жидкости вы можете пить перед колоноскопией.

Если вы принимаете порошок (Препопик ^® ), вам нужно смешать лекарственный порошок с холодной водой непосредственно перед приемом. Если вы проглотите порошок, не смешивая его с водой, больше шансов, что вы испытаете неприятные или опасные побочные эффекты. Чтобы приготовить каждую дозу лекарства, наполните мерный стаканчик, в который было вложено лекарство, холодной водой до нижней отметки (5 унций, 150 мл), отмеченной на стаканчике.Влейте содержимое одного пакета пикосульфата натрия, оксида магния и порошка безводной лимонной кислоты и перемешайте в течение 2–3 минут, чтобы порошок растворился. Смесь может стать слегка теплой по мере растворения порошка. Выпейте всю смесь сразу. Смешивайте лекарство с водой только тогда, когда вы готовы его принять; не готовьте смесь заранее.

Если вы принимаете раствор (Clenpiq ^® ), выпейте все содержимое одной бутылки раствора пикосульфата натрия, оксида магния и безводной лимонной кислоты непосредственно из бутылки для каждой дозы, которую вы должны принять.Пикосульфат натрия, оксид магния и раствор безводной лимонной кислоты готовы к употреблению и не должны смешиваться с жидкостью перед использованием.

Если вы принимаете лекарство накануне вечером и утром перед колоноскопией, вы должны принять первую дозу между 17:00 и 21:00. в ночь перед колоноскопией. После того, как вы примете эту дозу, вам нужно будет выпить пять порций 8 унций (240 мл) прозрачной жидкости в течение следующих 5 часов перед сном. Вы примете вторую дозу на следующее утро, примерно за 5 часов до запланированной колоноскопии.После того, как вы примете вторую дозу, вам нужно будет выпить три порции прозрачной жидкости по 8 унций в течение следующих 5 часов, но вы должны выпить все напитки по крайней мере за 2 часа до колоноскопии.

Если вы принимаете обе дозы препарата за день до колоноскопии, первую дозу вы примете между 16:00 и 18:00. вечером перед колоноскопией. После того, как вы примете эту дозу, вам нужно будет выпить пять порций 8 унций прозрачной жидкости в течение 5 часов. Вы примете следующую дозу через 6 часов, между 22:00.м. до 00:00. После того, как вы примете вторую дозу, вам нужно будет выпить три порции прозрачной жидкости по 8 унций в течение 5 часов.

Очень важно, чтобы во время лечения вы выпивали необходимое количество прозрачной жидкости, чтобы восполнить потерю жидкости при опорожнении толстой кишки. Вы можете использовать мерный стаканчик, прилагаемый к вашему лекарству, для измерения порции жидкости объемом 8 унций, наполнив стаканчик до верхней отметки. Возможно, вам будет легче выпить все количество жидкости, если вы выберете различные прозрачные жидкие напитки.

Во время лечения комбинацией пикосульфата натрия, оксида магния и безводной лимонной кислоты у вас будет частое опорожнение кишечника. Обязательно оставайтесь рядом с туалетом с момента приема первой дозы лекарства до момента назначения колоноскопии. Спросите своего врача о других вещах, которые вы можете сделать, чтобы чувствовать себя комфортно в это время.

Если вы испытываете сильное вздутие живота или боль в животе после приема первой дозы этого лекарства, подождите, пока эти симптомы не исчезнут, прежде чем принимать вторую дозу.

Ваш врач или фармацевт предоставит вам информационный лист производителя (Руководство по лекарствам), когда вы начнете лечение пикосульфатом натрия, оксидом магния и безводной лимонной кислотой.