Acide sulfureux H2SO3 - et il existe
La première preuve au monde dans des conditions atmosphériques remet en question l'opinion des manuels scolaires
Une fois de plus, l'atmosphère nous surprend par la diversité de ses processus chimiques. Pour la première fois, des chercheurs de l'Institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS) de Leipzig ont démontré l'existence de l'acide sulfureux (H2SO3) dans les conditions atmosphériques en phase gazeuse. Les résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie.
Contrairement à l'acide sulfurique (H2SO4) bien connu, l'acide sulfureux (H2SO3) est considéré comme un composé difficile ou impossible à obtenir (produire). Les manuels suggèrent la formation possible de H2SO3 dans une solution aqueuse de dioxyde de soufre (SO2), bien que son existence sous forme isolée soit considérée comme impossible. Cependant, malgré de grands efforts utilisant diverses méthodes spectroscopiques, la détection expérimentale de H2SO3 dans une solution aqueuse de SO2 a jusqu'à présent été infructueuse. Seules les bases correspondantes, le bisulfite HSO3- et le sulfite SO32-, ont pu être détectées.
La seule détection expérimentale de H2SO3 à ce jour a été réalisée par l'équipe d'Helmut Schwarz à l'Université technique de Berlin en 1988 en utilisant la génération in situ dans un spectromètre de masse. Une durée de vie extrêmement courte dans des conditions de vide, de l'ordre de 10 microsecondes et plus, a été estimée.
Les calculs théoriques ont suggéré la formation de H2SO3 comme produit possible de la réaction en phase gazeuse des radicaux OH, qui se forment dans la troposphère principalement à partir de l'ozone et des molécules d'eau en présence de rayonnement UV, avec le sulfure de diméthyle (DMS). Le DMS est principalement produit par des processus biologiques en mer et constitue la plus grande source de soufre biogénique pour l'atmosphère, avec une production annuelle d'environ 30 millions de tonnes.
La voie de réaction possible vers le H2SO3 à partir du DMS a été étudiée expérimentalement dans le laboratoire de TROPOS à Leipzig. La formation de H2SO3 en phase gazeuse a été clairement démontrée dans des réacteurs à flux pour les conditions atmosphériques. Dans les conditions expérimentales, l'acide sulfureux est resté stable pendant une demi-minute, quelle que soit l'humidité. Des temps de séjour plus longs n'ont pas encore pu être étudiés avec le dispositif expérimental existant. Par conséquent, le H2SO3 pourrait également exister suffisamment longtemps dans l'atmosphère et avoir une influence sur les processus chimiques. Le rendement observé était même légèrement supérieur aux hypothèses théoriques. "Il était très impressionnant de voir les signaux clairs du H2SO3 dans le spectromètre pour un composé que l'on supposait "inexistant"", déclare le Dr Torsten Berndt de TROPOS, qui a eu l'idée et réalisé les expériences.
La nouvelle voie de réaction a ensuite été intégrée dans un modèle global de chimie et de climat. Les simulations associées ont montré qu'environ 8 millions de tonnes de H2SO3 sont formées chaque année dans le monde. "Cette voie produit environ 200 fois plus de masse de H2SO3 que la formation directe d'acide sulfurique (H2SO4) à partir de sulfure de diméthyle dans l'atmosphère. Les nouveaux résultats peuvent contribuer à une meilleure compréhension du cycle du soufre atmosphérique", ajoutent les scientifiques responsables de la modélisation globale, Andreas Tilgner et Erik Hoffmann.
Comme c'est le cas pour de nombreux résultats de recherche, de nouvelles questions intéressantes se posent également : Une fois formé en phase gazeuse, l'acide sulfureux semble avoir au moins une certaine stabilité. Cependant, la durée de vie de la réaction avec les gaz à l'état de traces dans l'atmosphère n'est pas encore tout à fait claire. La réaction avec la vapeur d'eau n'a pas non plus été élucidée de manière satisfaisante. "Des recherches plus approfondies sont nécessaires dans le cadre d'expériences optimisées afin de clarifier suffisamment l'importance du H2SO3", ajoute le Dr Torsten Berndt.
La détection de H2SO3 est un autre exemple de la découverte de nouvelles voies de réaction et de la preuve expérimentale de composés qui n'étaient auparavant que théoriquement proposés ou difficiles d'accès. Cela est possible grâce à l'interaction entre un contrôle optimisé de la réaction et des méthodes de détection très sensibles. Par exemple, un spectromètre de masse avec une limite de détection de 104 molécules d'un produit par centimètre cube à la pression atmosphérique a été utilisé dans cette étude, c'est-à-dire qu'il est possible de détecter une molécule spécifique dans un mélange de 1015 molécules (1 quadrillion de molécules). L'amélioration constante des méthodes permettra de mieux comprendre les processus de réaction et contribuera ainsi à une meilleure compréhension de la chimie atmosphérique et de tous les autres domaines de la chimie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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