Studium produktů chemických reakcí v prebiotických atmosférách

Abstract

Diplomová práca je zameraná na štúdium produktov chemických reakcií v prebiotických atmosférach. Teoretická časť práce sa zaoberá hlavnými teóriami zloženia atmosféry ranej Zeme, hypotézami vzniku života a genetického kódu vo forme RNA, atmosférou na mesiaci Titan a základnými charakteristikami kĺzavého oblúkového výboja, a použitých analytických techník. V experimentálnej časti bolo štúdium produktov vykonané experimentálnymi simuláciami atmosfér v špeciálnom nerezovom reaktore v rôznych zmesiach plynov N2, CH4, CO2 a O2. Elektrický výboj pre simuláciu atmosfér bol generovaný elektródovým usporiadaním pre kĺzavý oblúkový výboj a tlecí výboj. Detekcia a identifikácia produktov chemických reakcií bola realizovaná pomocou plynovej chromatografie s hmotnostnou spektrometriou (GC-MS) a s plameňovo ionizačným detektorom (GC-FID), analyzátorom spalín Testo 350 M/XL a hmotnostnou spektrometriou s protónovou ionizáciou (PTR-MS). Za účelom predpovedania a potvrdenia detegovaných produktov bol vytvorený teoretický kinetický model. Počas experimentov bola taktiež sledovaná závislosť intenzity produktov na zmenách v zložení plynnej zmesi a aplikovanej hodnote elektrického prúdu.The diploma thesis is focused on the study of chemical reaction products in prebiotic atmospheres. The theoretical part deals with the main theories of composing the atmosphere of the early Earth, hypotheses of the origin of life and genetic code in the form of RNA, the atmosphere of the moon Titan and the basic characteristics of the gliding arc discharge, and the analytical techniques used in the diploma thesis. In the experimental part, study of products was carried out by experimental atmospheric simulations in a special stainless steel reactor in various mixtures of gases N2, CH4, CO2 and O2. The electrical discharge for atmospheric simulation was generated by an electrode configuration for the gliding arc discharge and glow discharge. Detection and identification of chemical reaction products was performed by Gas Chromatography with Mass Spectrometry (GC-MS) and Flame Ionization Detector (GC-FID), Testo 350 M/XL and Proton Transfer Reaction Mass Spectrometry (PTR-MS). A theoretical kinetic model was created to predict and confirm the detected products. During the experiments, the dependence of the product intensity on changes in the composition of the gaseous mixture and the applied value of the electric current was also observed.