DFT Study of the Formation of Atmospheric Aerosol Precursors from the Interaction between Sulfuric Acid and Benzenedicarboxylic Acid Molecules
Une étude DFT de la formation de précurseurs d'aérosols atmosphériques issus de l'interaction entre acide sulfurique et molécules d'acide benzènedicarboxylique
Résumé
Dicarboxylic acids are ubiquitous products of the photooxidation of volatile organic compounds which are believed to play a significant role in the formation of secondary organic aerosols in the atmosphere. In this paper, we report high-level quantum investigations of the clustering properties of sulfuric acid and benzenedicarboxylic acid molecules. Up to four molecules have been considered in the calculations, and the behavior of the three isomers of the organic diacid species have been compared. The most stable geometries have been characterized together with the corresponding thermodynamic data. From an atmospheric point of view, the results of the DFT calculations show that the organic diacid molecules may significantly enhance the nucleation of small atmospheric clusters, at least from an energetic point of view. In this respect, the phthalic acid isomer seems more efficient than the two other isomers of the benzenedicarboxylic acid, in particular because the internal distance between the two carboxyl groups in the organic diacids appears to play an important role in the stabilization of the H-bond network inside the corresponding heterocluster formed with sulfuric acid molecules.
Les acides dicarboxyliques sont des produits omniprésents de la photo-oxydation des composés organiques volatils composés dont on pense qu'ils jouent un rôle important dans la formation de aérosols organiques dans l'atmosphère. Dans cet article, nous rapportons des investigations quantiques de haut niveau des propriétés de regroupement de l'acide sulfurique et de l'acide benzènedicarboxylique molécules. Jusqu'à quatre molécules ont été prises en compte dans les calculs et le comportement des trois isomères des espèces de diacides organiques ont été comparés. Le plus les géométries stables ont été caractérisées avec les thermodynamiques correspondantes Les données. D'un point de vue atmosphérique, les résultats des calculs DFT montrent que les molécules de diacide organique peuvent améliorer de manière significative la nucléation de petits amas atmosphériques, du moins d'un point de vue énergétique. A cet égard, le l'isomère de l'acide phtalique semble plus efficace que les deux autres isomères du benzènedicarboxylique acide, en particulier parce que la distance interne entre les deux carboxyle dans les diacides organiques semble jouer un rôle important dans la stabilisation des le réseau de liaisons H à l'intérieur de l'hétéroamas correspondant formé avec de l'acide sulfurique molécules.
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