Хіміки зі Швейцарії виявили, що сечовина легко утворюється з аміаку і вуглекислого газу, якщо реакцію проводити в мікрокраплях води .
Молекула сечовини побудована з двох аміногруп, приєднаних до карбонільної групи, і, по суті, є подвійним амідом вугільної кислоти. Відповідно, отримати її можна з газоподібного аміаку NH3 та вуглекислого газу CO2. Проблема в тому, що ця реакція протікає тільки в жорстких умовах. Наприклад, у промисловості синтез сечовини проводять при температурі близько 200 градусів Цельсія та тиску близько 15 атмосфер. А за звичайних умов аміак та вуглекислий газ просто не реагують. Якщо ж пробулькувати суміш цих газів через воду, утворюються карбамат амонію, але не сечовина.
Але, як виявилося, сечовина все ж таки може утворюватися з вуглекислого газу та води при атмосферному тиску та кімнатній температурі. Це показала Рут Синьорелль (Ruth Signorell) із колегами з Вищої технічної школи Цюріха. Вчені проводили цю реакцію над звичайній воді, а її краплях радіусом кілька мікрометрів.
Експеримент хіміки проводили так: вони розпорошували водний розчин аміаку і ловили окремі мікрокраплі, що утворилися, за допомогою оптичного пінцету. Далі у камеру з краплею запускали одну атмосферу вологого вуглекислого газу та одночасно реєстрували романівський спектр. Через кілька хвилин після початку реакції в спектрі виникала смуга, що відповідає коливанню зв'язку азот-вуглець у сечовині. Концентрація сечовини в краплі через 30 хвилин реакції в середньому становила близько 40 мм на літр. Температура під час проведення експерименту становила 20 градусів за Цельсієм.
Далі хіміки провели таку ж реакцію, але не в одній краплі води, а в аерозолі. При цьому також утворилася сечовина, яку вчені детектували за допомогою мас-спектрометрії та ЯМР-спектроскопії на ядрах вуглецю. Але в цьому випадку сечовини виходило набагато менше, тому що час життя мікрокрапель, і, відповідно, час реакції складали близько трьох хвилин.
Потім автори дослідження про всяк випадок повторили експеримент у звичайній воді, і в цьому випадку ніякої сечовини, як вони й припускали, не вийшло. Імовірно, роль мікрокрапель полягає в тому, що всередині краплі та на її поверхні концентрації речовин відрізняються. І кожна крапля є невеликим проточним реактором, у різних областях якого різні умови, зокрема, різна кислотність середовища. Цей градієнт концентрацій, як вважають хіміки, дозволяє сечовині утворюватися. Але вони також зазначають, що механізми реакцій у мікрокраплях дуже важко встановити, і вони часто стають приводом для суперечок у науковому середовищі.
Так хіміки показали, що сечовина може утворюватися з аміаку та вуглекислого газу за звичайних умов. Саме таким способом, припускають вчені, сечовина могла утворюватись у пребіотичних умовах.
Раніше ми розповідали про те, як аміак потрапив у мікрокраплі води з повітря, що видихається експериментаторами.
