Kimyoviy reaksiyalar atrofimizda doimo sodir bo'ladi — bu haqda o'ylab ko'rsangiz, bu aniq, lekin mashinani yoqishda, tuxum qaynatishda yoki maysazorimizni o'g'itlashda buni qanchamiz amalga oshiramiz?
Kimyoviy kataliz bo'yicha mutaxassis Richard Kong kimyoviy reaksiyalar haqida o'ylab kelgan. Uning so'zlariga ko'ra, "professional sozlashchi" sifatidagi faoliyatida u nafaqat o'z-o'zidan paydo bo'ladigan reaksiyalar bilan, balki yangi reaksiyalarni aniqlash bilan ham qiziqadi.
San'at va fanlar kollejida kimyo va kimyoviy biologiya bo'yicha Klarman ilmiy xodimi sifatida Kong kimyoviy reaksiyalarni kerakli natijalarga olib keladigan katalizatorlarni ishlab chiqish ustida ishlaydi, shu jumladan inson salomatligiga ijobiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan xavfsiz va hatto qo'shimcha qiymatga ega mahsulotlarni yaratadi. Chorshanba.
“Kimyoviy reaksiyalarning katta qismi yordamsiz sodir boʻladi”, dedi Kong, avtomobillar qazilma yoqilgʻilarni yoqish paytida karbonat angidridning ajralib chiqishi haqida gapirar ekan. “Ammo murakkabroq va murakkabroq kimyoviy reaksiyalar avtomatik ravishda sodir boʻlmaydi. Bu yerda kimyoviy kataliz rol oʻynaydi.”
Kong va uning hamkasblari o'zlari xohlagan reaksiyalarni boshqarish uchun katalizatorlar ishlab chiqdilar. Masalan, to'g'ri katalizatorni tanlash va reaksiya sharoitlari bilan tajriba o'tkazish orqali karbonat angidridni chumoli kislotasi, metanoli yoki formaldegidga aylantirish mumkin.
Kimyo va kimyoviy biologiya professori (A&S) va Kong moderatori Kayl Lankasterning so'zlariga ko'ra, Kongning yondashuvi Lankaster laboratoriyasining "kashfiyotlarga asoslangan" yondashuviga juda mos keladi. "Richardda kimyosini yaxshilash uchun qalaydan foydalanish g'oyasi bor edi, bu mening ssenariyimda hech qachon bo'lmagan", dedi Lankaster. "Uning matbuotda ko'p tilga olinadigan karbonat angidridni tanlab yanada qimmatliroq narsaga aylantira oladigan katalizatori bor".
Kong va uning hamkasblari yaqinda ma'lum sharoitlarda karbonat angidridni chumoli kislotasiga aylantira oladigan tizimni kashf etdilar.
“Biz hali tezkorlik borasida eng ilg‘or texnologiyalarga ega bo‘lmasak-da, tizimimiz juda moslashuvchan”, dedi Kong. “Shu tarzda, biz nima uchun ba’zi katalizatorlar boshqalarga qaraganda tezroq ishlashini, nima uchun ba’zi katalizatorlar tabiiy ravishda yaxshiroq ekanligini chuqurroq tushunishni boshlashimiz mumkin. Biz katalizatorlarning parametrlarini sozlashimiz va bu narsalarning tezroq ishlashiga nima sabab bo‘lishini tushunishga harakat qilishimiz mumkin, chunki ular qanchalik tez ishlasa, shuncha yaxshi ishlaydi, shuncha tez molekulalar yaratishingiz mumkin”.
Uning so'zlariga ko'ra, Klarman stipendiyasi sovrindori sifatida Kong suv yo'llariga zaharli ravishda singib ketadigan oddiy o'g'it bo'lgan nitratlarni atrof-muhitdan olib tashlash va ularni zararsizroq moddalarga aylantirish ustida ham ish olib bormoqda.
Kong yerda uchraydigan alyuminiy va qalay kabi metallardan katalizator sifatida foydalanish bo'yicha tajriba o'tkazdi. Uning so'zlariga ko'ra, metallar arzon, toksik emas va yer qobig'ida ko'p miqdorda mavjud, shuning uchun ulardan foydalanish barqarorlik bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqarmaydi.
“Shuningdek, biz ikkita metall bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladigan katalizatorlarni qanday yaratish ustida ishlamoqdamiz”, dedi Kong. “Bitta ramkada ikkita metaldan foydalanish orqali bimetallik tizimlardan qanday reaksiyalar va qiziqarli kimyoviy jarayonlarni olishimiz mumkin?”
Kongning so'zlariga ko'ra, o'rmonlar bu metallarni ushlab turadigan kimyoviy muhitdir - ular xuddi ob-havo uchun to'g'ri kiyim kerak bo'lganidek, bu metallarning o'z vazifasini bajarish salohiyatini ochish uchun juda muhimdir.
So'nggi 70 yil ichida kimyoviy o'tishlarga erishish uchun bitta metall markazidan foydalanish standart bo'lib kelgan, ammo so'nggi o'n yil ichida sohadagi kimyogarlar ikkita metalning kimyoviy yoki yaqin masofada birlashishini o'rganishni boshladilar. Birinchidan, Kongning so'zlariga ko'ra, "bu sizga ko'proq erkinlik darajasini beradi".
Kongning so'zlariga ko'ra, bu bimetalik katalizatorlar kimyogarlarga metall katalizatorlarni ularning kuchli va zaif tomonlariga qarab birlashtirish imkoniyatini beradi. Masalan, substratlarga yomon bog'langan, ammo aloqalarni yaxshi uzadigan metall markazi aloqalarni yomon uzadigan, ammo substratlarga yaxshi bog'langan boshqa metall markazi bilan ishlashi mumkin. Ikkinchi metalning mavjudligi birinchi metalning xususiyatlariga ham ta'sir qiladi.
"Ikki metall markazi o'rtasida sinergetik effekt deb ataydigan narsani ko'rishni boshlashingiz mumkin", dedi Kong. "Bimetallik kataliz sohasi allaqachon chindan ham noyob va ajoyib reaktivlikni ko'rsata boshladi."
Kongning aytishicha, molekulyar birikmalarda metallarning bir-biri bilan qanday bog'lanishi haqida hali ham ko'plab noaniqliklar mavjud. U natijalardan qanchalik hayajonlangani kabi, kimyoning o'zining go'zalligidan ham hayajonlangan. Kong rentgen spektroskopiyasi bo'yicha tajribasi uchun Lankaster laboratoriyalariga olib kelingan.
“Bu simbioz”, dedi Lankaster. “Rentgen spektroskopiyasi Richardga parda ortida nimalar bo'layotganini va qalayni nima ayniqsa reaktiv va bu kimyoviy reaksiyaga qodir qilishini tushunishga yordam berdi. Biz uning asosiy guruh kimyosi bo'yicha keng bilimlaridan foydalandik, bu esa guruh uchun yangi sohaga eshik ochdi.”
Kongning aytishicha, hammasi asosiy kimyo va tadqiqotlarga bog'liq va bu yondashuv Open Klarman stipendiyasi tufayli mumkin bo'ldi.
“Odatdagi kunda men laboratoriyada reaksiyalarni boshqarishim yoki molekulalarni simulyatsiya qiluvchi kompyuter oldida oʻtirishim mumkin”, dedi u. “Biz kimyoviy faollik haqida iloji boricha toʻliq tasavvurga ega boʻlishga harakat qilmoqdamiz.”