
Megjelenés: 2008
Oldalszám: 256 oldal
Formátum: B/5
ISBN: 978-963-9664-73-9
Témakör: Tudománytörténet
Eredeti ár: 3200 Ft
Webshop ár: 2400 Ft
KOSÁRBA
A kémiai reakció lelke az átmeneti komplex kialakulása és bomlása
Beszélgetés – az 1999. évi Nobel-díj kapcsán – Keszei Ernővel, az ELTE TTK Fizikai Kémiai Tanszékének vezetőjével
Egy közel húszéves hasonlat szerint a kémiai reakciók "lefilmezése" olyan feladat, mint azé a jeleneté, amelyben túl sok szereplő lepi el a színpadot végszó nélkül, hogy azután mindegyikük egyszerre hadarja el a mondókáját.
1999 kémiai Nobel-díjasa, Ahmed Zewail pillanatfelvételeket készít a molekulák gyors – néhányszor 10–15 másodperces, femtoszekundumos – átalakulásáról. Zewail munkájáról Keszei Ernővel, az ELTE TTK Fizikai Kémiai Tanszékének vezetőjével beszélgettünk (...).
– Ahmed Zewailt valószínűleg csak a szakterület művelõi ismerik. Hogyan ejtik ennek az Amerikában élő, egyiptomi kutatónak a nevét?
– Arabul "zuail"-nak hangzik, az amerikaiak általában "zíveil"-nek mondják, de egyetemi kollégái egészen arabosan ejtik Zewail nevét.
– Tudjuk, hogy a Nobel-díjat a kémiai reakciók átmeneti állapotainak femtoszekundumos spektroszkópiai vizsgálatáért kapta. Miért jelent áttörést ez a módszer?
– A kérdést kétféleképpen lehet érteni. Miért pont a femtoszekundumos tartomány érdekli a kémikust és hogyan végezhetünk ilyen gyors méréseket?
Kezdjük a másodikkal. A femtoszekundumos spektroszkópiában az időmérést távolságmérésre vezetik vissza. A fény a leggyorsabb, tehát távolságméréssel úgy mérik a legrövidebb időtartamokat, ha fényt használnak. Az a legrövidebb távolság, amely mikrométercsavarral pontosan beállítható, körülbelül 0,1 mikrométer; 0,1 mikrométer 0,3 femtoszekundumnak felel meg, mert a fény 0,1 mikrométert 0,3 femtoszekundum alatt tesz meg. Ezt a mechanikai precizitást már a század elején el tudták volna érni. De más is kell a mérésekhez: az, hogy a molekulák vizsgálatára használt fényimpulzus kiterjedése ne legyen nagyobb, mint ez a háromtized femtoszekundum. Illetve, ha femtoszekundumos történéseket akarok mérni, egy femtoszekundumnál ne legyen nagyobb a kiterjedés és így tovább. Ez az, amit nem tudtak korábban megvalósítani.
Shank és Ippen 1985-ben jutott arra az alapvető gondolatra, hogy az impulzusok festéklézerekkel erősíthetők, és bizonyos törésmutató-diszperziókat kihasználva "összenyomhatók", csökkenteni lehet a szélességüket. Az időbeli összenyomáshoz azt használták ki, hogy az idõbeli szélesség és a frekvenciatérbeli szélesség összefügg: ha az impulzus időtartamát szűkítjük, a jel szélesebb frekvenciatartományban jelenik meg. De ez fordítva is igaz. Ezzel a módszerrel elõször körülbelül 500 femtoszekundumos impulzusokat állítottak elő.
– Miért előnyösebb a femtoszekundumos spektroszkópia a piko- vagy nanoszekundumosnál vagy a folytonos fénnyel működő spektroszkópiánál?
– Eyring és Polányi munkájából kiderült, hogy az átmeneti állapotban a konfigurációs térbeli pontnak át kell haladnia egy potenciálfelületen – vagy egyszerûbben: a reagáló molekulának le kell küzdenie egy energiagátat – , és ez a folyamat körülbelül 10–12 másodpercnyi idő alatt játszódik le. De ilyen gyors reakciókat akkor – az 1930-as években – senki sem tudott követni. Még egyszer mondom, azért, mert rövid időtartamokat tudtak volna mérni, de a jelek roppant szélesek voltak. Eyring és Polányi számításai azt mutatták, hogy a szakadásért felelős rezgések, pédául az OH-rezgések karakterisztikus ideje 10 femtoszekundum. Nyilvánvaló, ha egy nyújtási rezgés mentén egy OH-kötés elszakad, a felszakadás idejének 10 femtoszekundum nagyságrendjébe kell esni. Ezt igazolták Zewailék az elsõ mérésükkel, amelyben a jód-cianidot gerjesztették és mérték a CN–I kötés szakadását. Azt találták, hogy a kötés 200 femtoszekundum alatt szakad szét teljesen.
– A kulcsszó tehát az átmeneti állapot. A rezgések, illetve a rezgések által indukált kémiai reakciók – az elemi események – a femtoszekundumos skálán zajlanak.
– Ugyanaz tartja össze az átmeneti komplexet, mint az egyéb
molekulákat, tehát az erőállandók ugyanakkorák,
mint a rezgéseknél. Következésképpen a
rezgések periódusidejéhez igazodik a kötésszakadás
időtartama.
[...]
A beszélgetés folytatása az alábbi link alatt olvasható.
Kapcsolódó recenziók
- A tünékeny idő nyomában (Keszei Ernő, Természet Világa, 2000. január)
- Nobel-díj femtokémiai kutatásokért (Keszei Ernő, Természet Világa, 2000. január)
- A fáraók földjének Nobel-díjasa (Osman Péter, Iparjogvédelmi és Szerzői Jogi Szemle, 2009-08)
- A fáraók földjének Nobel-díjasa (Osman Péter, Köznevelés, 2009-11-13)
- Nincs lehetetlen (Bóc István, Élet és Tudomány, 2009-09-18)
- A fáraók földjének Nobel-díjasa (Osman Péter, MATISZ, 2009-08-11)
- A kémiai reakció lelke az átmeneti komplex kialakulása és bomlása (Nyikos Lajos, Silberer Vera , KFKI, 1999-10)
- Egy kémikus utazása a Nílus-deltától Kaliforniáig (Schiller Róbert, ÉS, 2009-1-16)