Estudio de reacciones heterogéneas sobre modelos de aerosoles atmosféricos utilizando técnicas microespectroscópicas

LUCIANA C. JUNCAL, YANINA B. BAVA, A. LORENA PICONE, ROSANA M. ROMANO; SAMANTHA SENG, MYRIAM MOREAU, ISABELLE DE WAELE, YENY A. TOBÓN, SOPHIE SOBANSKA,

Bariloche

Congreso; 4° Congreso de la Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC 2016); 2016

La fotoreactividad de compuestos conteniendo azufre presentes en la atmósfera es compleja y ha sido ampliamente estudiado en la fase gaseosa, sin embargo poco se conoce acerca de su fotoquímica cuando interactúan con partículas de sales marinas. En este trabajo, se llevaron a cabo experimentos de laboratorio para simular la reacción heterogénea en la superficie de las partículas de sal marina (NaCl), recubierta con metiltioglicolato (CH3OC(O)CH2SH, MTG) y expuesto a cambios en el porcentaje de humedad relativa (%RH) y luz UV-Visible de amplio espectro. El MTG se utilizó como modelo de compuesto conteniendo azufre, teniendo en cuenta las similitudes que comparte con MMPA y MPA. La observación de los procesos que ocurren en las superficies de NaCl se realizó por microespectroscopia Raman, μ-Raman (Labram-HR Evolution microespectrometro Raman confocal, Horiba, Jobin-Yvon), microespectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, μ-FTIR (Hyperion 3000 μ-FTIR, Bruker), y Microscopía de Fuerza Atómica, AFM (NT-MDT, Ntegra, Moscow). La implementación de microscopios acoplados a equipo de espectroscopia vibracional, como por ejemplo espectroscopia infrarroja y Raman resulta especialmente adecuada para el estudio de los mecanismos de fotoevolución en superficies de diferentes sistemas moleculares, como modelo de aerosoles o materia particulada. El uso combinado de estas técnicas microespectroscópicas es una herramienta poderosa para determinar la morfología y la distribución de especies moleculares sobre la superficie de partículas, posibilitando un estudio más profundo de la composición heterogénea de partículas de aerosol desde las capas internas (pocos nm) hasta la superficie exterior. El MTG fue depositado por spin-coating sobre la superficie cristales de NaCl (100) previamente cortados y mantenidos en atmósfera con humedad controlada. Se pudo observar por AFM en modo de semi-contacto (tapping mode) la distribución irregular de gotas de distinto tamaño de MTG sobre el NaCl cuya composición pudo ser analizada a través de espectroscopia μ-Raman y μ-FTIR. Cada una de las gotas analizadas estaban compuestas de una mezcla de MTG y su derivado disulfuro, (CH3OC(O)CH2S)2. A medida que transcurre el tiempo luego de recubrir la superficie de NaCl la composición relativa de la mezcla cambia. Pudo observarse que la intensidad relativa de la banda Raman atribuible al modo vibracional ν (S‒H) correspondiente a la molécula de MTG disminuye, mientras que la banda debida al enlace disulfuro, ν (S‒S), aumenta en intensidad. Las muestras preparadas fueron expuestas durante diferentes tiempos a radiación UV-Visible de amplio espectro (250 ≤ λ ≤ 800 nm). En el espectro μ-FTIR, después de diferentes tiempos de irradiación, las bandas asignadas a la mezcla CH3OC(O)CH2SH y (CH3OC(O)CH2S)2 disminuyeron en intensidad mientras que aparecieron las bandas de los diferentes productos de fotooxidación (S8 y SO42- principalmente). Se demuestra de esta forma la formación de S8 y Na2SO4 sobre la superficie de NaCl a través de la fotodegradación de compuestos orgánicos conteniendo azufre.