Estudio de homoagregados de sulfuro de carbono aislados en matrices de gases inertes

Abstract

La formación de partículas de aerosoles atmosféricos incluye la producción de agregados moleculares y el posterior crecimiento de estos a tamaños más grandes. La formación de nuevas partículas en la atmósfera es un fenómeno a nivel mundial, con una contribución significativa a las concentraciones del número de partículas en aerosol. La comprensión de los estados iniciales de la formación de aerosoles atmosféricos requiere un conocimiento detallado de los agregados moleculares, su composición química y los compuestos gaseosos que participan en su formación y crecimiento. Por lo tanto, los factores que afecten a la formación de estos agregados, así como también a su crecimiento, como la intensidad de la radiación solar, la temperatura y humedad ambiente o la presencia y concentración de determinadas sustancias, influirán directamente en la formación de los aerosoles.Por todo esto, resulta muy importante obtener información sobre la composición química de estos agregados, su estructura, sus propiedades y sus interacciones con contaminantes u otros gases traza en la atmósfera. En específico, se estudió la formación de homoagregados de sulfuro de carbono (CS2). El CS2 es uno de los compuestos azufrados más abundantes de la atmósfera, poseyendo una alta toxicidad y un efecto nocivo para el ambiente. Su origen se debe tanto a fuentes humanas como a naturales. En la atmosfera es sabido que puede reaccionar con O3, O2 o H2O para dar lugar a OCS o CO2 entre otras sustancias, formando un papel activo en la formación de partículas de aerosol contenientes H2SO4 y del "smog" fotoquímico.El estudio de los agregados se realizó a partir de mezclas de distintas proporciones con Ar, en matrices criogénicas (~10K) de gases inertes. Dicha técnica presenta especial utilidad para el estudio de especies de alta reactividad, y tiempos de vida media cortos, donde se incluye a los agregados moleculares debido a las condiciones de trabajo. La estructura y composición de los posibles agregados formados se estudió mediante espectroscopía FTIR, junto con cálculos computacionales, bajo el formalismo de DFT. Además, para cada estructura obtenida, se procedió al estudio de su correspondiente energía de estabilización, por medio del análisis de Descomposición Local de Energía (LED). Se observó la aparición de bandas nuevas, no asignadas al monómero CS2 en literatura, principalmente en la zona correspondiente al estiramiento antisimétrico S=C=S. Dichas bandas aumentan su intensidad al incrementar la concentración del CS2 en las mezclas estudiadas. Las mismas fueron asignadas a seis estructuras, dos correspondientes a dímeros y cuatro a trímeros. Al analizar la energía de interacción de cada estructura, se encontró que todos los agregados son más estables que los moneros aislados. Además, la principal fuente de estabilización se debe a las interacciones electrostáticas entre los monómeros, representando un cincuenta por ciento aproximadamente de la estabilización total.