碳原子与非晶固态水的反应活性：H$_2$O催化H$_2$CO的形成

Germán Molpeceres; Johannes Kästner; Gleb Fedoseev; Danna Qasim; Richard Schömig; Harold Linnartz; Thanja Lamberts

doi:10.1021/acs.jpclett.1c02760

碳原子与非晶固态水的反应活性：H$_2$O催化H$_2$CO的形成

星系天体物理 2021-11-01 v1

作者: Germán Molpeceres , Johannes Kästner , Gleb Fedoseev , Danna Qasim , Richard Schömig , Harold Linnartz , Thanja Lamberts

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摘要

我们报道了甲醛(H $_2$ CO)一条高效且与天体化学相关的形成路径的新计算与实验证据。这一最简单的羰基化合物是冷星际云中复杂有机物形成的核心，通常被认为由固态一氧化碳的氢化形成。我们证明了通过碳原子与非晶固态水反应形成H $_2$ CO。我们提出的机制的关键在于由水氢键网络协同催化的质子转移。因此，反应 $^3$ C + H $_2$ O -> $^3$ HCOH与 $^1$ HCOH -> $^1$ H $_2$ CO可在低势垒或无势垒下发生，这与高势垒的传统内部氢迁移相反。这些低势垒或无势垒解释了我们在实验中比较H $_2$ CO与D $_2$ CO形成时非常小的动力学同位素效应。我们的结果调和了文献中关于反应路径C + H $_2$ O -> H $_2$ CO的分歧。

关键词

甲醛形成碳原子非晶固态水质子转移催化氢键网络动力学同位素效应星际化学

引用

@article{arxiv.2110.15887,
  title  = {Carbon Atom Reactivity with Amorphous Solid Water: H$_2$O Catalyzed Formation of H$_2$CO},
  author = {Germán Molpeceres and Johannes Kästner and Gleb Fedoseev and Danna Qasim and Richard Schömig and Harold Linnartz and Thanja Lamberts},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2110.15887},
  year   = {2021}
}

备注

Accepted for publication in JPCL

碳原子与非晶固态水的反应活性：H$_2$O催化H$_2$CO的形成

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