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 o'zi aytganidek, "professional ovoz muhandisi" sifatidagi faoliyatida u nafaqat o'zida yuzaga keladigan reaksiyalar bilan, balki yangilarini qo'zg'atish 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 xohlagan reaksiyani boshqarish uchun katalizator ishlab chiqdilar va bu amalga oshdi. Masalan, to'g'ri katalizatorni tanlash va reaksiya sharoitlari bilan tajriba o'tkazish orqali karbonat angidridni chumoli kislotasi, metanoli yoki formaldegidga aylantirish mumkin.
Kongning yondashuvi Lankasterning "kashfiyotga asoslangan" yondashuviga juda mos keladi, dedi kimyo va kimyoviy biologiya (A&S) professori va Kong fakulteti professori Kayl Lankaster. "Richardda kimyosini yaxshilash uchun qalaydan foydalanish g'oyasi bor edi, bu mening ssenariyimda hech qachon bo'lmagan", dedi Lankaster. "Bu karbonat angidridni tanlab yanada qimmatli narsaga aylantirish uchun katalizator bo'lib xizmat qiladi va karbonat angidrid juda yomon nashrga aylanadi."
Kong va uning hamkasblari yaqinda ma'lum sharoitlarda karbonat angidridni chumoli kislotasiga aylantira oladigan tizimni kashf etdilar.
“Hozirda biz eng zamonaviy reaktivlikka yaqinlashmagan bo'lsak-da, tizimimiz juda sozlanishi mumkin”, dedi Kong. “Shunday qilib, 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 – siz molekulalarni tezroq yaratishingiz mumkin.”
Klarman stipendiyasi sohibi sifatida Kong suv yo'llariga singib ketadigan keng tarqalgan zaharlar bo'lgan nitratlarni atrof-muhitdan zararsiz moddaga aylantirish ustida ham ishlamoqda, deydi u.
Kong alyuminiy va qalay kabi keng tarqalgan yer metallari bilan katalizator sifatida tajriba o'tkazdi. Uning so'zlariga ko'ra, bu 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 ushbu ikkita metal bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladigan katalizatorlarni qanday yaratishni ham o'rganmoqdamiz”, dedi Kong. “Konstruktsiyada ikkita metaldan foydalanish orqali bimetallik tizimlardan qanday reaksiyalar va qiziqarli savollarni olishimiz mumkin?” “Kimyoviy reaksiya?”
Kongning so'zlariga ko'ra, iskala bu metallar joylashgan kimyoviy muhitdir.
So'nggi 70 yil ichida kimyoviy o'zgarishlarga erishish uchun bitta metall markazidan foydalanish odatiy hol bo'lib kelgan, ammo so'nggi o'n yil ichida sohadagi kimyogarlar ikkita kimyoviy bog'langan yoki qo'shni metallar o'rtasidagi sinergetik o'zaro ta'sirlarni o'rganishni boshladilar. 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, substratga yomon bog'lanadigan, ammo bog'lanishlarni yaxshi uzadigan metall markazi bog'lanishlarni yomon uzadigan, ammo substratga yaxshi bog'lanadigan boshqa metall markazi bilan ishlashi mumkin. Ikkinchi metallning mavjudligi birinchi metallning xususiyatlariga ham ta'sir qiladi.
"Ikki metall markazi o'rtasida sinergetik effekt deb ataydigan narsani ko'rishni boshlashingiz mumkin", dedi Kong. "Bimetallik kataliz sohasida ba'zi chindan ham noyob va ajoyib reaksiyalar paydo bo'la boshladi."
Kongning aytishicha, metallarning molekulyar shakllarda bir-biri bilan qanday bog'lanishi borasida hali ham ko'p noaniqliklar mavjud. U natijalardan tashqari kimyoning o'zining go'zalligidan ham hayajonlangan. Kong rentgen spektroskopiyasi bo'yicha tajribasi uchun Lankaster laboratoriyasiga olib kelingan.
“Bu simbioz”, dedi Lankaster. “Rentgen spektroskopiyasi Richardga kapot ostida nima borligini va qalayni ayniqsa reaktiv va bu kimyoviy reaksiyaga qodir qilgan narsani tushunishga yordam berdi. Biz uning yangi sohada ochilgan asosiy guruh kimyosi bo'yicha keng bilimlaridan foyda ko'ramiz.”
Kongning so'zlariga ko'ra, bularning barchasi asosiy kimyo va tadqiqotlarga bog'liq, bu yondashuv Open Klarman Fellowship tomonidan amalga oshirildi.
"Odatda men reaksiyani laboratoriyada boshqarishim yoki molekulani simulyatsiya qilayotgan kompyuterda o'tirishim mumkin", dedi u. "Biz kimyoviy faollik haqida iloji boricha to'liq tasavvurga ega bo'lishga harakat qilmoqdamiz."