Name: an experimental protocol for studying mineral effects on organic hydrothermal transformations
Uploaded: 2018-08-08T15:00:00
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我々 はこれらの熱水合成実験の初期の方法論を開発するためアリゾナ州立大学の hog でグループを感謝し、特に、i. グールド、E. ショック、・ ウィリアムス、C. Glein、h. ハートネット、k. Fecteau、・ ロビンソンと C. Bockisch に感謝のガイダンスと参考に支援。Z のヤンと X. Fu Z のヤンにオークランド大学からスタートアップ資金によって資金を供給されました。

1. 熱水実験用サンプルを準備します。
<ol><li>水晶や石英ガラス管、例えば、 2 mm 内径 (ID) x 6 mm 外径 (OD) または ID x 12 が mm 外径 6 mm のサイズを選択し、有機物と使用する鉱物の量を定めます。この作品でニトロ ベンゼンと (例えば、 2 mm ID x 6 mm 外径) 石英管にロードする磁鉄鉱 (Fe3O4) の量は 3.0 μ L 13.9 mg それぞれです。 注: 大口径管材料の容易にロードする?...

<ol>
	<li>Yang, Z., Gould, I. R., Williams, L. B., Hartnett, H. E., Shock, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+iron-containing+minerals+on+hydrothermal+reactions+of+ketones.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic-inorganic+interactions+in+petroleum-producing+sedimentary+basins.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+diversity+in+the+deep+sea+and+the+underexplored+"rare+biosphere".">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+Simulations+of+Abiotic+Hydrocarbon+Formation+in+Earth's+Deep+Subsurface.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrocarbons+in+Hydrothermal+Vent+Fluids:+The+Role+of+Chromium-Bearing+Catalysts.">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., Pittman, E. D., Lewan, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=10.1007/978-3-642-78356-2_9.">10.1007/978-3-642-78356-2_9.</a> Organic Acids in Geological Processes. , 226-269 (1994).</li><li>Palmer, D. A., Drummond, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decarboxylation+of+acetate.+Part+I.+The+kinetics+and+mechanism+of+reaction+in+aqueous+solution.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+central+role+of+ketones+in+reversible+and+irreversible+hydrothermal+organic+functional+group+transformations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+Synthesis+Under+Hydrothermal+Conditions+by+Fischer-+Tropsch-Type+Reactions.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+decomposition+of+acetate:+III.+Catalysis+by+mineral+surfaces.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrothermal+Photochemistry+as+a+Mechanistic+Tool+in+Organic+Geochemistry:+The+Chemistry+of+Dibenzyl+Ketone.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Oxidations+Using+Geomimicry.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineral-assisted+production+of+benzene+under+hydrothermal+conditions:+Insights+from+experimental+studies+on+C6+cyclic+hydrocarbons.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptide+Synthesis+in+Early+Earth+Hydrothermal+Systems.">Peptide Synthesis in Early Earth Hydrothermal Systems.</a> Astrobiology. 9 (2), 141-146 (2009).</li><li>Byrappa, K., Yoshimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Hydrothermal Technology. , (2001).</li><li>Johnson, J. W., Oelkers, E. H., Helgeson, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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&#176;C.">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&#176;C.</a> Computers &amp; Geosciences. 18 (7), 899-947 (1992).</li></ol>

本研究で我々 ニトロ ベンゼン ミネラル磁鉄鉱として使用例熱水有機反応における鉱物の影響を評価するのに方法をデモンストレーションします。小さな石英ガラス管で、実験を行い、再現性の高い結果がマグネタイトの実験、すなわち30.3 ± 1.4% ニトロ ベンゼンの変換、有効性と信頼性のあるこれを示唆しているので観察、熱水のプロトコル。なし鉱物の実験でニトロ ベンゼンの変?...

熱水環境 (すなわち、高温高圧の水溶液) 地球上至るところでされます。有機化合物の水熱化学は、有機堆積盆地、石油タンク、地下生物圏1,2,3などの地球化学的設定の広い範囲で重要な役割を果たしています。熱水系における有機炭素変換だけでなく地球豊富なミネラルなど溶存または固体の無機材料、でも純粋な水溶液で発生します。劇的に、選択的に影響を与える各種の有機化合物の水熱反応性鉱物が発見されているが、1,4、5複雑な熱水系におけるミネラルの効果を識別する方法課題として残っています。本研究の目的は、熱水有機反応に及ぼす鉱物を研究するための比較的簡単な実験プロトコルを提供することです。
水熱反応の実験的研究は伝統的にゴールド、チタンまたはステンレス鋼6,7,8,9から成っている堅牢な原子炉を使用します。たとえば、金の袋またはカプセル使用されている好意的、金は柔軟性ができ、サンプルの圧力、外部から水を加圧によって制御するサンプル中の気相の生成を避けますため。ただし、これらの原子炉は高価であり、潜在的な金属の触媒効果10と関連付けることができます。したがって、これらの熱水実験用低コスト、高い信頼性と別の方法を見つけることが不可欠です。
近年、水晶や石英ガラス製反応管は熱水実験11,12,13に多く適用されています。貴重な金やチタンと比較して、水晶や石英ガラスはまた強い材料がかなり安いです。もっと重大に、石英管ほとんどの触媒効果を示しているし、不活性にすることができます水熱反応11,14金として。このプロトコルではシリカの厚肉管の小規模の熱水有機鉱物実験を行うための一般的方法をについて説明します。デモンストレーションとしてミネラル効果を示すために 150 ° C の熱水溶液中の鉄酸化物鉱物 (すなわち磁鉄鉱) の有無でモデル化合物 (すなわち、ニトロ ベンゼン) を用いた例実験を提案する、このメソッドの有効性。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BDH23373.400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>297879</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrobenzene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>252379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fe2O3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>310050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fe3O4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>637106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Supplies:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>WELCH</td>
			<td>2546B-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum line</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>5890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple</td>
			<td>BENETECH</td>
			<td>GM1312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas chromatography</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>7820A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an experimental protocol for studying mineral effects on organic hydrothermal transformations

土地、および深海の熱水噴出孔に間欠泉、温泉などの熱水環境下での有機・無機相互作用が広く行われます。ミネラルの役割は、多くの熱水の有機地球化学的プロセスで重要です。ゴールド、チタン、プラチナ、またはステンレス スチール製の原子炉を使用して含まれています、伝統的な熱水方法論は高コストまたは好ましくない金属触媒効果に通常関連付けられます。最近では、熱水実験で費用対効果や不活性の水晶や石英ガラス管を使用して成長傾向があります。ここでは、我々 は石英管内有機鉱物の熱水合成実験を遂行するためプロトコルを提供し、試料、実験装置、製品の分離と定量分析に不可欠な手順について述べる。モデル有機化合物、ニトロ ベンゼンを使用して特定の熱水条件下での分解に鉄を含む鉱物、マグネタイトの効果を表示する実験を紹介します。この手法は、比較的簡単な実験室システムにおける複雑な有機鉱物熱水相互作用に適用できます。

このアプローチを使用して熱水の有機・無機相互作用モデル化合物を用いた簡単な実験を研究する方法を示すためには、ニトロ ベンゼン、ミネラル磁鉄鉱 (Fe3O4) 150 ° C と 5 の水熱条件で行った2 h のバー。ミネラルの効果を見る、ミネラルなしのニトロ ベンゼンの実験も同じ熱水条件下で実施しました。図 1 aのように、2 つのシ...

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An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

地球-豊富なミネラルは、天然の熱水系における重要な役割を果たします。ここでは、我々 は熱水条件下での有機・無機相互作用の実験的調査のため信頼性が高く、コスト効果の高い方法をについて説明します。

有機水熱変換のミネラル効果を研究するための実験プロトコル

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