Name: טיפול נסיוני לומד השפעות המינרלים על העתקות הידרותרמי אורגני (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: למדו שיטה ניסיונית לחקר אינטראקציות אורגניות-מינרליות במערכות הידרותרמיות עמוקות באוקיינוס. השיטה מדגימה את השפעת המינרלים על מולקולות אורגניות באמצעות ניטרובנזן ומגנטיט בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים הקבוצה H.O.G. באוניברסיטת אריזונה לפיתוח מתודולוגיה הראשונית של הניסויים הידרותרמי ולאחר בפרט, אנו מודים גולד א, אי הלם, ויליאמס, Glein ג, ה הארטנט, ק' Fecteau, ק' רובינסון ו ג Bockisch, על שלהם הדרכה וסיוע מועיל. צ ' יאנג ואת X. Fu במימון קרנות הפעלה מאוניברסיטת אוקלנד צ ' יאנג.

1. מכינים את המדגם לניסוי הידרותרמי
<ol><li>לבחור את הגודל של קוורץ או סיליקה זכוכית צינורות, למשל, 2 מ מ הקוטר הפנימי (ID) x 6 מ"מ קוטר חיצוני (OD) או מזהה x 12 כמנת מ"מ, 6 מ"מ, לקבוע את הכמויות של תרכובות אורגניות ומינרלים לשימוש. בעבודה זאת, כמויות nitrobenzene ו מגנטיט (Fe3או4) כדי לטעון לתוך הצינור סיליקה (למשל, 2 מ מ ID x 6 ממ מ) הם 3.0 µL ו 13.9 מ ג, בהתאמה. הערה: הצינורות בקוטר גדול לאפשר טעינת קל יותר של החומרים אך דורשים מאמצים נוספים של שפופרת איטום.</li>
	<li>חותכים לאורך צינור זכוכית נקי סיליקה לחתיכות קטנות עם ~ 30 ס מ אורך באמצעות חותך. חותם קצה אחד של הצינור נסגר באמצעות הלפיד של חמצן-מימן עם הראש להבה המתאים. שים לב: בצע את ההליכים בטיחות לשימוש את הלפיד חמצן-מימן.</li>
	<li>שוקלים את מראש כמות התרכובת האורגנית ההתחלתי 0.1 mg-סולם לאזן (אם הוא מוצק) ולהעביר אותו לתוך מבחנה סיליקה באמצעות נייר במשקל. אם המתחם הוא נוזלי (למשל, nitrobenzene במקרה זה), להשתמש מזרק microliter (למשל, 10 µL) כדי להעביר את זה לתוך הצינור סיליקה קטן. להוסיף את המינרלים שנשקל לתוך הצינור סיליקה באמצעות פיפטה פסטר, ולאחר מכן להוסיף מים יונים דם לא מחומצן (למשל, 0.3 mL). 18.2 MΩ·cm יונים מים על deoxygenate זה על ידי sonication.</li>
	<li>לחבר את הצינור סיליקה קו ואקום (מזהה ~ 1 ס מ) עם שסתום סגור. לטבול את הצינור בבקבוקון דיואר מלא עם חנקן נוזלי ~ 3 דקות עד organics של מים קפואים לחלוטין. שים לב: בצע את ההליכים בטיחות עבור העברת ו בעזרת חנקן נוזלי.</li>
	<li>כאשר הצינור נשאר שקוע בפעילות חנקן נוזלי, לפתוח את השסתום ואקום ולהסיר את האוויר קראוון של הצינור. הערה: תהליך זה אמור להספיק עד הלחץ יורד מתחת mtorr 100 על מד הלחץ של המשאבה ואקום.</li>
	<li>. תכבה את השסתום, להסיר את הצינור החנקן הנוזלי, והנח את הצינור חם תלוי בטמפרטורת החדר. טפח בעדינות את החלק התחתון של צינור כדי לשחרר בועות אוויר הנותרים מהפתרון כדי קראוון.</li>
	<li>חזור על מחזור ההקפאה-משאבות-הפשרה לעיל עבור עוד פעמיים ולשמור את הצינור בחנקן נוזלי לפני נעילת הקצה השני של הצינור. סגירת הקו ואקום ולהשתמש הלהבה חמצן-מימן כדי להפוך כל צינור סגור. הערה: כאשר הצינור עובר הידרותרמי ניסויים, קראוון נפח הצינור יקטן בשל התרחבות מים במצב נוזלי. לדוגמה, הצפיפות של מים מפחיתה כ-30% בטמפרטורת החדר עד 300 ° C. לחשב ולהשאיר מספיק נפח קראוון בעת איטום ברכבת התחתית.</li>
</ol>2. הגדרת הניסוי הידרותרמי
<ol><li>אחרי הצעדים איטום, שמכניסים את נקז סיליקה לתוך צינור מתכת קטן (~ 30 ס"מ באורך ו 1.5 ס מ קוטר) עם כובעים בורג רופף, כדי למנוע נזק מכל הלחץ בניין או כשל צינור בתוך הצינור.</li>
	<li>למקם את רכיב ה-pipe מבוקרי טמפרטורה טוב במזגן או תנור וחום זה עד לטמפרטורה הרצויה (למשל, 150 ° C בעבודה זו). השתמש של צמד תרמי בתוך התנור כדי לפקח על הטמפרטורה באמצעות התגובה הידרותרמי.</li>
	<li>ברגע וזמן התגובה הגיעה (למשל, 2 h בעבודה זו), להרוות את הצינור סיליקה על ידי במהירות לשים את הצינור לתוך אמבט מים קרים. הערה: תהליך quenching לוקח פחות מ 1 דקות להתקרר לטמפרטורת החדר, אשר מונע תגובות רטרוגרדית פוטנציאליים.</li>
</ol>3. לנתח את המדגם לאחר הניסוי
<ol><li>פתח הצינור סיליקה בעזרת חותך ולאחר העבר במהירות את כל המוצרים (למשל, ~0.3 מ ל צינור קטן סיליקה) לתוך בקבוקון זכוכית 10 מ ל באמצעות פיפטה של פסטר.</li>
	<li>לחלץ את המוצרים אורגניים עם 3 מ ל דיכלורומתאן (DCM) פתרון זה מכיל dodecane 8.8 מ מ תקן פנימי עבור גז כרומטוגרפיה (GC). וחוץ את המבחנה ו- shake שזה על ידי ידיים במשך 2 דקות ו מערבולת זה עבור 1 דקות. הערה: פעולה זו מסייעת להקל על הפקת מוצרים אורגניים לשלב אורגני. כמו כן, יש לשטוף העברת pipet ובפנים דפנות הצינור סיליקה עם DCM כדי להבטיח התאוששות מוצרים. לקבלת דוגמאות כשהתוכן גבוהה מינרלים, sonicate אותם בפתרון DCM לחילוץ טוב יותר.</li>
	<li>לאפשר החלקיקים מינרלים להתיישב בפתרון החילוץ (קרי, DCM עם dodecane) 5 דק שימוש של פיפטה פסטר להעביר בזהירות את ~ 1 מ"ל של המדגם מהשכבה DCM (קרי, השכבה התחתונה) לתוך בקבוקון GC.</li>
	<li>לנתח את ההתפלגות אורגני המוצר באמצעות GC עם עמודה פולי-נים (למשל, dimethylsiloxane 5% diphenyl/95%) גלאי יינון בלהבה. להגדיר את התנור GC לתוכנית. מתחילים ב- 50 מעלות, להחזיק למשך 8 דקות, להגדיל ב- 10 ° C/דקה עד 220 ° C, להמתין 10 דקות, להגדיל ב- 20 ° C/דקה עד 300 ° C והחזקתו לחוץ למשך 5 דק סט הטמפרטורה מזרק עד 300 ° C. הערה: התוכנית GC צריך להחליף בהתבסס על הסוג של תרכובות אורגניות שעוברים ניתוח.</li>
	<li>לבנות את עקומות כיול GC על ידי התוויית היחס באזור שיא של analyte על תקן פנימי לעומת ריכוז analyte.</li>
	<li>לחשב את ההמרה התגובה מבוסס על ריכוז חומר אורגני המוצא לפני ואחרי את התגובה, קרי, המרה % = ([ראשוני] – [סופי]) ⁄ [ראשוני] × 100%. להשתמש את ההמרות כדי לקבוע אם המינרל מקלה או מאט הידרותרמי העתקות אורגני.</li>
</ol>

<ol><li>Yang, Z., Gould, I. R., Williams, L. B., Hartnett, H. E., Shock, E. L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703717307330">Effects of iron-containing minerals on hydrothermal reactions of ketones.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 223, 107-126 (2018).</li>
<li>Seewald, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic-inorganic+interactions+in+petroleum-producing+sedimentary+basins%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Organic-inorganic interactions in petroleum-producing sedimentary basins.</a> Nature. 426 (6964), 327-333 (2003).</li>
<li>Sogin, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+diversity+in+the+deep+sea+and+the+underexplored+%22rare+biosphere%22%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Microbial diversity in the deep sea and the underexplored "rare biosphere".</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (32), 12115(2006).</li>
<li>McCollom, T. M. <a target="_blank" href="https://pubs.geoscienceworld.org/msa/rimg/article-abstract/75/1/467/140977/laboratory-simulations-of-abiotic-hydrocarbon">Laboratory Simulations of Abiotic Hydrocarbon Formation in Earth's Deep Subsurface.</a> Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 75 (1), 467-494 (2013).</li>
<li>Foustoukos, D. I., Seyfried, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrocarbons+in+Hydrothermal+Vent+Fluids%3A+The+Role+of+Chromium-Bearing+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Hydrocarbons in Hydrothermal Vent Fluids: The Role of Chromium-Bearing Catalysts.</a> Science. 304 (5673), 1002(2004).</li>
<li>Bell, J. L. S., Palmer, D. A. 10.1007/978-3-642-78356-2_9. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBell%2C+JLS+%22Organic+Acids+in+Geological+Processes%22">Organic Acids in Geological Processes</a>. Pittman, E. D., Lewan, M. D. , Springer. Berlin Heidelberg. 226-269 (1994).</li>
<li>Palmer, D. A., Drummond, S. E. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703786903571">Thermal decarboxylation of acetate. Part I. The kinetics and mechanism of reaction in aqueous solution.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 50 (5), 813-823 (1986).</li>
<li>Yang, Z., Gould, I. R., Williams, L. B., Hartnett, H. E., Shock, E. L. <a target="_blank" href="https://asu.pure.elsevier.com/en/publications/the-central-role-of-ketones-in-reversible-and-irreversible-hydrot">The central role of ketones in reversible and irreversible hydrothermal organic functional group transformations.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 98, 48-65 (2012).</li>
<li>McCollom, T. M., Ritter, G., Simoneit, B. R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+Synthesis+Under+Hydrothermal+Conditions+by+Fischer-+Tropsch-Type+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Origins+of+life+and+evolution+of+the+biosphere%22%5BJournal%5D)">Lipid Synthesis Under Hydrothermal Conditions by Fischer- Tropsch-Type Reactions.</a> Origins of life and evolution of the biosphere. 29 (2), 153-166 (1999).</li>
<li>Bell, J. L. S., Palmer, D. A., Barnes, H. L., Drummond, S. E. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703794902712">Thermal decomposition of acetate: III. Catalysis by mineral surfaces.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 58 (19), 4155-4177 (1994).</li>
<li>Yang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+Photochemistry+as+a+Mechanistic+Tool+in+Organic+Geochemistry%3A+The+Chemistry+of+Dibenzyl+Ketone%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal Photochemistry as a Mechanistic Tool in Organic Geochemistry: The Chemistry of Dibenzyl Ketone.</a> The Journal of Organic Chemistry. 79 (17), 7861-7871 (2014).</li>
<li>Yang, Z., Hartnett, H. E., Shock, E. L., Gould, I. R. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.joc.5b02109">Organic Oxidations Using Geomimicry.</a> The Journal of Organic Chemistry. 80 (24), 12159-12165 (2015).</li>
<li>Venturi, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027317303165">Mineral-assisted production of benzene under hydrothermal conditions: Insights from experimental studies on C6 cyclic hydrocarbons.</a> Journal of Volcanology and Geothermal Research. 346, 21-27 (2017).</li>
<li>Lemke, K. H., Rosenbauer, R. J., Bird, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide+Synthesis+in+Early+Earth+Hydrothermal+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">Peptide Synthesis in Early Earth Hydrothermal Systems.</a> Astrobiology. 9 (2), 141-146 (2009).</li>
<li>Byrappa, K., Yoshimura, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780815514459500040">Handbook of Hydrothermal Technology</a>. , William Andrew Publishing. (2001).</li>
<li>Johnson, J. W., Oelkers, E. H., Helgeson, H. C. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/009830049290029Q">SUPCRT92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bar and 0 to 1000°C.</a> Computers & Geosciences. 18 (7), 899-947 (1992).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

במחקר זה, השתמשנו nitrobenzene עם מגנטיט המינרל כדוגמה כדי להדגים כיצד להעריך השפעות המינרלים על הידרותרמי תגובות אורגני. למרות הניסויים מתבצעים צינורות זכוכית קטנים סיליקה, התוצאות מאוד לשחזור שנצפו בניסויים מגנטיט, קרי, 30.3 ± 1.4% nitrobenzene גיור, שמצביע על היעילות והאמינות של זה פרוטוקול הידרותרמי. בניסויים לא-מינרליים, ההמרה של nitrobenzene הוא 5.2 ± 2.1%, אשר מראה של הפארמצבטית נמוכה יותר מאשר הניסוי מינרלי. הוודאות גבוהה יחסית לניסוי לא-מינרליים יכול להיות בגלל ההמרה נמוך של חומר המוצא, בהתחשב µL (או מ ...

סביבות הידרותרמי (כלומר, התקשורת מימית טמפרטורה גבוהות ולחץ) הם בכל מקום על פני כדור הארץ. הכימיה הידרותרמי של תרכובות אורגניות ממלא תפקיד חיוני מגוון רחב של הגדרות גיאוכימיים, כגון אגנים משקע אורגני, מאגרי נפט2,1,3הביוספרה עמוק. קרבון טבעי המרות במערכות הידרותרמי מתרחשים לא רק בינוני מימית טהור אלא גם עם חומרים אנאורגניים מומסים או מוצק, כגון כדור הארץ-שפע מינרלים. מינרלים נמצאו להשפיע באופן דרמטי, באופן סלקטיבי את תגובתיות הידרותרמי תרכובות אורגניות שונות,4,1,5 , אבל כיצד לזהות את ההשפעות מינרלים במערכות מורכבות הידרותרמי עדיין נותר כאתגר. מטרתו של מחקר זה היא לספק פרוטוקול נסיוני יחסית פשוטה ללמוד השפעות המינרלים על הידרותרמי תגובות אורגני.
המחקרים במעבדה של תגובות הידרותרמי להשתמש באופן מסורתי כורים חזקים עשויות זהב, טיטניום או נירוסטה6,7,8,9. לדוגמה, שקיות זהב או כמוסות בחיוב שימשו, בגלל גולד הוא גמיש, היא מאפשרת את הלחץ הדגימה להיות נשלט על ידי מתאים לחץ מים חיצונית, אשר מונע יצירת שלב אדים בתוך המדגם. עם זאת, הכורים האלה יקרים, יכולה להיות קשורה אפקטים קטליטי מתכת פוטנציאליים10. לכן, זה הכרחי כדי למצוא שיטה חלופית עם עלות נמוכה אבל גבוהה אמינות עבור ניסויים הידרותרמי אלו.
בשנים האחרונות, התגובה צינורות זכוכית קוורץ או סיליקה fused הוחלו בתדירות גבוהה יותר על ניסויים הידרותרמי11,12,13. לעומת זהב יקר או טיטניום, זכוכית קוורץ או סיליקה הוא זול אבל גם החומר חזק. וחשוב מכך, קוורץ צינורות הראו אפקטים קטליטי קטן, יכול להיות גם אינרטי כמו זהב עבור תגובות הידרותרמי11,14. ב פרוטוקול זה, אנו מתארים שיטה כללית עבור ניסויים בקנה מידה קטן הידרותרמי אורגני-מינרליים צינורות בעובי דופן סיליקה. אנו מציגים את הניסוי דוגמה באמצעות תרכובת מודל (קרי: nitrobenzene), בהעדר הנוכחות/מינרל תחמוצת ברזל (קרי, מגנטיט) בפתרון הידרותרמי 150 ° C, כדי להראות את אפקט מינרליים, כמו גם כדי להדגים יעילותה של שיטה זו.

<table><tbody><tr><td><חזק>כימיקלים:</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>דיכלורומתאן</td><td>VWR</td><td>BDH23373.400</td><td></td></tr><tr><td>דודקן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>297879</td><td></td></tr><tr><td>ניטרובנזן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>252379</td><td></td></tr><tr><td>Fe2O3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>310050</td><td></td></tr><tr><td>Fe< תת>3O4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>637106</td><td></td></tr><tr><td><חזק>אספקה: </חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>צינור</td><td></td><td></td><td></td>סיליקה</tr><tr><td>משאבת ואקום</td><td>WELCH</td><td>2546B-01</td><td></td></tr><tr><td>תנור קו</td><td></td><td></td><td></td>ואקום</tr><tr><td></td><td>Hewlett Packard</td><td>5890</td><td></td></tr><tr><td>צמד תרמי</td><td>BENETECH</td><td>GM1312</td><td></td></tr><tr><td>כרומטוגרפיית גז</td><td>Agilent</td><td>7820A</td><td></td></tr></tbody></table>

טיפול נסיוני לומד השפעות המינרלים על העתקות הידרותרמי אורגני

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

אורגנית-מינרליים אינטראקציות נרחב מתרחשים בסביבות הידרותרמי, כגון מעיינות חמים, גייזרים ביבשה, וגם האוורור הידרותרמי באוקיינוס העמוק. תפקידים של מינרלים חיוניים רבים הידרותרמי תהליכים גיאוכימיים אורגני. מתודולוגיה הידרותרמי מסורתית, הכוללת באמצעות כורים עשוי זהב, טיטניום, פלטינה או מפלדת, מזוהה בדרך כלל עם עלות גבוהה או תופעות קטליטי מתכת. לאחרונה, יש נטייה גוברת לשימוש חסכוני ואדישה קוורץ או סיליקה fused זכוכית צינורות בניסויים הידרותרמי. כאן, אנו מספקים פרוטוקול אורגני-מינרליים לניסיונות הידרותרמי צינורות סיליקה, נתאר את הצעדים החיוניים הכנת הדוגמא, הגדרת הניסוי, מוצרים ההפרדה, ולאחר ניתוח כמותי. אנחנו גם להדגים ניסוי בעזרת תרכובת אורגנית מודל, nitrobenzene, להראות את ההשפעה של מינרל המכיל ברזל, מגנטיט, על והשפלות שלו תחת תנאי הידרותרמי ספציפי. טכניקה זו ניתן להחיל ללמוד לאינטרקציות מורכבות אורגני-מינרליים הידרותרמי במערכת מעבדה פשוטות יחסית.

כדי להדגים כיצד להשתמש בשיטה זו כדי ללמוד הידרותרמי האינטראקציות אורגניות-מינרליים, בניסוי פשוט באמצעות מודל של המתחם, nitrobenzene, שנערך עם מינרלים מגנטיט (Fe3או4)-מצב הידרותרמי של 150 ° C ו- 5 ברים כבר שעתיים. כדי להציג את אפקט מינרלי, ניסוי של nitrobenzene ללא מינרל בוצעה גם בתנאי הידרותרמי אותו. כפי שמוצג באיור 1a, שני צינורות סיליקה נעשו בעקבות הפרוטוקולים לפני הניסוי הידרותרמי. ברכבת התחתית אטום עם מינרלים לא היה ברור, ברכבת התחתי...

הארץ-שפע מינרלים לשחק תפקידים חשובים הידרותרמי המערכות הטבעיות. כאן, אנו מתארים שיטה אמינה וחסכונית עבור חקירה ניסויית של האינטראקציות אורגניות-מינרליים בתנאים הידרותרמי.

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הכימיה האורגנית כגון כיצד מינרלים בשפע כדור הארץ משפיעים על מולקולות אורגניות במערכות הידרותרמיות בעומק האוקיינוס. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא בעלות נמוכה, קלה לשימוש ואמינה. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי אינטראקציות מינרליות אורגניות במערכות הידרותרמיות טבעיות, ניתן ליישם אותה גם בתחומים אחרים כגון טיפול הידרותרמי בגלוטן אורגני או סינתזה הידרותרמית בהתמזגות ביולוגית בכימיה ירוקה.מי שידגים את ההליך יהיה ד"ר שואן פו מהמעבדה שלי. כדי להתחיל בהליך זה, בחר גודל צינור וחומר וקבע את כמויות התרכובות והמינרלים האורגניים לשימוש, כמתואר בפרוטוקול הטקסט. הדגמה זו תתבצע באמצעות ניטרובנזן ומגנטיט המועמסים לתוך צינור סיליקון בקוטר פנימי של שני מילימטרים וקוטר חיצוני של שישה מילימטרים.בעזרת חותך צינורות חותכים את הצינור לחתיכות קטנות באורך של כ -30 סנטימטרים. לאחר מכן, השתמש בלפיד אוקסי-מימן עם ראש להבה מתאים כדי לאטום קצה אחד של הצינור סגור. אם אחת מהתרכובות האורגניות ההתחלתיות היא נוזלית, השתמש במזרק מיקרוליטר כדי להעביר אותה לצינור.בעזרת פיפטת פסטר מוסיפים את החומרים שנשקלו מראש. לאחר מכן, הוסף מים נטולי יונים וחסרי חמצן. חבר את הצינור לקו ואקום עם שסתום סגור.השתמש במהדק כדי להחזיק בחוזקה את הצינור ולטבול אותו בבקבוק דיואר מלא בחנקן נוזלי. השאירו את הצינור בחנקן הנוזלי למשך כשלוש דקות עד שהחומרים האורגניים והמים קפואים לחלוטין. בזמן שהצינור עדיין שקוע בחנקן נוזלי, פתח את שסתום הוואקום כדי להסיר את האוויר ממרווח הראש של הצינור.לאחר מכן, כבה את השסתום. הסר את הצינור מהחנקן הנוזלי ותן לצינור להתחמם לטמפרטורת החדר. כשהוא התחמם, הקש בעדינות על תחתית הצינור כדי לשחרר את כל בועות האוויר שנותרו מהתמיסה לחלל הראש.חזור על מחזור ההקפאה, השאיבה וההפשרה פעמיים נוספות. לאחר מכן, בזמן שהצינור עדיין שקוע בחנקן נוזלי, סגור את קו הוואקום והשתמש בלפיד האוקסי-מימן כדי לאטום את הקצה הפתוח של הצינור. לאחר איטום הצינור, העבירו אותו לצינור פלדה קטן המצויד במכסי בורג.אטום את מכסי הברגים בצורה רופפת כדי למנוע נזק מהצטברות לחץ או כשל בצינור. מניחים את הצינור בתוך תנור או תנור מבוקר טמפרטורה ומחממים אותו לטמפרטורה הרצויה. השתמש בצמד תרמי בתוך התנור כדי לפקח על הטמפרטורה לאורך כל התגובה ההידרותרמית.ברגע שמגיעים לזמן התגובה, הוציאו את הצינור מהתנור והכניסו את הצינור לאמבט מים קרים כדי להרוות את הניסוי. ראשית, הכינו תמיסת מיצוי דיכלורומתאן המכילה 8.8 דודקן מיקרו-מולרי, כתקן פנימי לכרומטוגרפיה של גז. העבירו שלושה מיליליטר מתמיסת המיצוי לבקבוקון זכוכית של 10 מיליליטר.לאחר מכן, השתמש בחותך צינורות כדי לפתוח את הצינור והשתמש בפיפטה פסטר כדי להעביר במהירות את כל המוצר לבקבוקון הזכוכית. לאחר מכן, מערבל את התמיסה למשך דקה אחת. תן לחלקיקי המינרלים להתיישב במשך חמש דקות.לאחר מכן, השתמש בפיפטה פסטר כדי להעביר בזהירות כמיליליטר אחד מהדגימה משכבת הדיכלורומתאן לבקבוקון GC. באמצעות עמוד פוליקפילרי וגלאי יינון להבה, נתח את התפלגות המוצר על ידי כרומטוגרפיית גז כמתואר בפרוטוקול הטקסט. בנה את עקומות הכיול של GC והשתמש בהן כדי לכמת את המוצרים האורגניים.לאחר מכן, חשב את המרת התגובה כקווי מתאר בפרוטוקול הטקסט. השתמש בהמרות אלה כדי לקבוע אם המינרל מקל או מאט את הטרנספורמציות האורגניות ההידרותרמיות. גישה זו לחקר אינטראקציות מינרלים אורגניים הידרותרמיים מודגמת כאן באמצעות ניטרובנזן עם המינרל מגנטיט במצב הידרותרמי של 150 מעלות צלזיוס וחמישה בר למשך שעתיים.לאחר התהליך ההידרותרמי, הצינור שלא הכיל מגנטיט לא הראה שינוי צבע, בעוד שהצינור שכן הכיל מגנטיט הפך לצבע חום. זה מרמז שהתרחשה תגובת חמצון, כאשר מגנטיט הומר להמטיט. לאחר מכן מבוצע ניתוח כרומטוגרפיה של גז כדי לקבוע את כמות המגנטיט בהמרת ניטרובנזן.בניסוי ללא מינרלים, ההמרה המחושבת לניטרובנזן נראית כ-5.2%עם זאת, בנוכחות מגנטיט, המרת הניטרובנזן היא 30.3%עלייה בפקטור של שש. זה מצביע על כך שמגנטיט יכול לקדם באופן משמעותי את תגובת הניטרובנזן בתנאים ההידרותרמיים המנוצלים. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לעקוב אחר ה-SOP של השימוש בלפיד האוקסי-מימן.אז בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אנליטיות אחרות כמו מיקרוסקופ אלקטרונים סריקת וספקטרוסקופיית מסה של כרומטוגרפיית גז על מנת לענות על שאלות נוספות, כמו האם יש שינוי מורפולוגי של המינרלים ומהן מסות המולקולות של מוצרים אורגניים לא ידועים. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הכימיה האורגנית ההידרותרמית לחקור אינטראקציות מינרליות אורגניות במערכות הידרותרמיות טבעיות.

an-experimental-protocol-for-studying-mineral-effects-on-organic

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

הבנת התפקיד של הטרוגניות סביבתית בקיום מין יש בדרך כלל מתמקד בסוגים של הטרוגניות שהם חיצוניים להרכב המינים של הקהילה. אנו מספקים שיטות מפורטות רומן ליצירת טיפולי ההטרוגניות אדמה באמצעות קרקעות כפופות לאוויר צמח אדמת משוב, או הטרוגניות מהותית בהרכב הקהילה.

פרוטוקול ניסוי להטרוגניות קרקע מושרה צמח מניפולציה

אנו מתארים היווצרות גנים כימיים באמצעות ניסויי הזרקה המאפשרים סימולציות מעבדה של מערכות גן כימיות טבעיות הנוצרות בנביעות הידרותרמיות תת-ימיות.

כימית גנים כזרימה דרך מערכות הידרותרמיות טבעיות כורי מדמה

אנחנו מדומים מערכת גאות הימית ferruginous Precambrian בטור זרימה דרך אנכי בקנה מידה במעבדה. המטרה היתה להבין כיצד פרופילים גיאוכימיים של O 2 ו- Fe (II) להתפתח כפי כחוליות תוצרת O 2. התוצאות מראות על הקמת chemocline בשל Fe (II) חמצון ידי מיוצר photosynthetically O 2.

סימולצית מעבדה של הברזל (II) -rich Precambrian ימי גאות מערכת לחקור את הצמיחה של חיידקים פוטוסינתטיים

גורל היווצרות המינים של ארסן וכספית באקויפרים הם פעילות מיקרוביאלית ותנאים קשורה קשר הדוק פיזיו-כימית. כאן, אנו מציגים התקנה ניסיוני העמודה המקורית מחקה אקויפר ומאפשרת הבנה טובה יותר של יסוד קורט דילדול בתנאים אנאוקסיים. שתי דוגמאות מוצגים, המשלב גישות גיאוכימיים מיקרוביולוגית.

להגדרת הטור ניסיוני ללמוד אנאירובית Biogeochemical אינטראקציות בין והידרוקסידים ברזל (אוקסי), יסודות קורט, חיידקים

פרוטוקול של הידרותרמי בזבוז מזון ירקות בחיטוי מוצג, עם טיפול תרמי יבש בעקבות 275 ° c בכור זרימה רציפה desorbing חומרים אורגניים נדיפים. המטרה היא לייצר חומר פחמן מתאים כמוצר תיקון אדמה או מרכיב מצע.

טרנספורמציה של שאריות משק בית אורגניים לתחליף כבול

פרוטוקול זה מתאר ניסויים מיקרוביאלית תחת לחצים מוגבה ללמוד תהליכי ביוניג באתרו. הגישה הניסיונית מעסיקה כור בלחץ גבוה נדנדה מצויד תא התגובה זהב-טיטניום המכיל תרבות מיקרוביאלית של חומצי, ברזל עשיר בברזל.

שימוש גמיש זהב-טיטניום תגובת התאים כדי לדמות פעילות מיקרוביאלית תלויי לחץ בהקשר של ביוניג תת משטח

מטרת פרוטוקול זה היא ליצור ארובות הידרותרמיות מדומות באמצעות ניסויים בהזרקת גינה כימית ולהציג שיפוע תרמי על פני קרום המשקעים הלא אורגני, באמצעות מדחוס 3D להדפסה שניתן לשחזר למטרות חינוכיות.

סימולציה של ארובות הידרותרמיות מוקדמות בכדור הארץ בסביבה שיפועית תרמית

הסינתזה הממוקדת של מסגרות מתכת-אורגניות חדשות (MOFs) היא קשה, וגילוין תלוי בידע וביצירתיות של הכימאי. שיטות תפוקה גבוהה מאפשרות לחקור שדות פרמטרים סינתטיים מורכבים במהירות וביעילות, להאיץ את תהליך מציאת תרכובות גבישיות ולזהות מגמות סינתטיות ומבניות.

גילוי וסינתזה אופטימיזציה של תרכובות מסגרת מתכת-אורגניות מבוססות פוספונטים Isoreticular Al(III) באמצעות שיטות תפוקה גבוהה

כאן אנו מציגים את הקמתו והפעלתו של מערך ניסיוני לשיפור בליה מינרלית באמצעות פעילותם של אורגניזמים בקרקע, תוך מניפולציה מקבילה של משתנים אביוטיים הידועים כמעוררי בליה. תוצאות מייצגות מתפקוד ההתקנה וניתוחי מדגם נדונים יחד עם נקודות לשיפור.

תכנון ובנייה של מערך ניסיוני לשיפור בליה מינרלית באמצעות פעילות אורגניזמים בקרקע

מינרלים תגובתיים חשובים רבים נוצרים במהלך שיקום מי תהום במקום ; עם זאת, שיטות קידוח קונבנציונליות מבוססות ליבות לעיתים מציבות אתגרים באיסוף מינרלים אלו. מאמר זה מציע טכניקות לשימוש ב-Min-Trap, מכשיר דגימה פסיבי חדשני, לאיסוף ומדידה יעילה של מינרלים תגובתיים מבארות ניטור קונבנציונליות.

פריסה ושליפת דגמי מינרלים

פרוטוקול זה מציג מערכת מיקרופלואידית לחקר השקיעה המיקרוביאלית של מינרלי תחמוצת מנגן. היווצרות ביומינרלים נמדדת במקום באמצעות מיקרוסקופיה אופטית וניתוח תמונות. גישה זו ניתנת להתאמה לחקר השקיעות של מינרלים ביוגניים צבעוניים אחרים בסביבות נקבוביות.

פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר משקעים מיקרוביאליים של תחמוצות מתכת במדיה נקבובית

למדו שיטה ניסיונית לחקר אינטראקציות אורגניות-מינרליות במערכות הידרותרמיות עמוקות באוקיינוס. השיטה מדגימה את השפעת המינרלים על מולקולות אורגניות באמצעות ניטרובנזן ומגנטיט בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס.

טיפול נסיוני לומד השפעות המינרלים על העתקות הידרותרמי אורגני

גלה סרטונים נוספים