Kemiaj reakcioj okazas ĉirkaŭ ni ĉiam — evidente kiam oni pripensas ĝin, sed kiom da ni faras tion kiam ni startas aŭton, boligas ovon aŭ sterkas nian gazonon?
Richard Kong, fakulo pri kemia katalizo, pripensis kemiajn reakciojn. En sia laboro kiel "profesia sonteknikisto", kiel li mem diras, li interesiĝas ne nur pri la reakcioj, kiuj ekestas en li mem, sed ankaŭ pri provokado de novaj.
Kiel Klarman-ulo pri Kemio kaj Kemia Biologio ĉe la Kolegio de Artoj kaj Sciencoj, Kong laboras por disvolvi katalizilojn, kiuj pelas kemiajn reakciojn al dezirataj rezultoj, kreante sekurajn kaj eĉ valor-aldonitajn produktojn, inkluzive de tiuj, kiuj povas havi pozitivan efikon sur la sano de homoj. Merkredo.
“Signifa kvanto da kemiaj reakcioj okazas senhelpe,” diris Kong, aludante al la liberigo de karbondioksido kiam aŭtoj bruligas fosiliajn brulaĵojn. “Sed pli kaj pli kompleksaj kemiaj reakcioj ne okazas aŭtomate. Jen kie kemia katalizo ekvalidas.”
Kong kaj liaj kolegoj desegnis katalizilon por direkti la deziratan reakcion, kaj ĝi okazis. Ekzemple, karbondioksido povas esti konvertita al formika acido, metanolo aŭ formaldehido elektante la ĝustan katalizilon kaj eksperimentante kun la reakciaj kondiĉoj.
La aliro de Kong bone kongruas kun la "malkovro-movita" aliro de Lancaster, diris Kyle Lancaster, profesoro pri kemio kaj kemia biologio (A&S) kaj fakultatano de Kong. "Richard havis la ideon uzi stanon por plibonigi sian kemion, kio neniam estis en mia skemo," diris Lancaster. "Ĝi estas katalizilo por la selektema konverto de karbondioksido en ion pli valoran, kaj karbondioksido ricevas multe da malbona gazetaro."
Kong kaj liaj kunlaborantoj antaŭ nelonge malkovris sistemon, kiu, sub certaj kondiĉoj, povas konverti karbondioksidon en formikan acidon.
“Kvankam ni nuntempe ne estas proksimaj al pintnivela reagemo, nia sistemo estas tre agordebla,” diris Kong. “Do ni povas komenci kompreni pli profunde kial iuj kataliziloj funkcias pli rapide ol aliaj, kial iuj kataliziloj estas esence pli bonaj. Ni povas agordi la parametrojn de la kataliziloj kaj provi kompreni kio igas ĉi tiujn aferojn funkcii pli rapide, ĉar ju pli rapide ili funkcias, des pli bone - oni povas krei molekulojn pli rapide.”
Kiel Klarman-ulo, Kong ankaŭ laboras por konverti nitratojn, oftajn venenajn substancojn kiuj eniras akvovojojn, el la medio en sendanĝeran substancon, li diras.
Kong eksperimentis kun komunaj teraj metaloj kiel aluminio kaj stano kiel kataliziloj. La metaloj estas malmultekostaj, netoksaj kaj abundaj en la terkrusto, do ilia uzado ne kaŭzos problemojn pri daŭripovo, li diris.
“Ni ankaŭ eltrovas kiel fari katalizilojn kie du el ĉi tiuj metaloj interagas unu kun la alia,” diris Kong. “Uzante du metalojn en la kadro, kiajn reakciojn kaj interesajn demandojn ni povas ricevi el bimetalaj sistemoj?” “kemia reakcio?”
Laŭ Kong, skafaldaro estas la kemia medio en kiu ĉi tiuj metaloj troviĝas.
Dum la pasintaj 70 jaroj, la normo estis uzi ununuran metalan centron por atingi kemiajn transformojn, sed en la lasta jardeko aŭ pli, kemiistoj en la kampo komencis esplori sinergiajn interagojn inter du kemie ligitaj aŭ apudaj metaloj. , Kong diris, "Ĝi donas al vi pli da gradoj da libereco."
Ĉi tiuj bimetalaj kataliziloj donas al kemiistoj la kapablon kombini metalajn katalizilojn surbaze de iliaj fortoj kaj malfortoj, diras Kong. Ekzemple, metala centro, kiu malbone ligiĝas al substrato sed bone rompas ligojn, povas funkcii kun alia metala centro, kiu malbone rompas ligojn sed bone ligiĝas al la substrato. La ĉeesto de la dua metalo ankaŭ influas la ecojn de la unua metalo.
„Vi povas komenci senti tion, kion ni nomas sinergia efiko inter la du metalaj centroj,“ diris Kong. „Kelkaj vere unikaj kaj mirindaj reakcioj komencas aperi en la kampo de bimetala katalizo.“
Kong diris, ke ankoraŭ ekzistas multe da necerteco pri kiel metaloj ligiĝas unu al la alia en molekulaj formoj. Li estis same ekscitita de la beleco de la kemio mem kiel de la rezultoj. Kong estis alportita al la laboratorio de Lancaster pro ilia sperto en rentgen-spektroskopio.
“Ĝi estas simbiozo,” diris Lancaster. “Rentgen-spektroskopio helpis Richard kompreni kio estis sub la kapuĉo kaj kio igis stanon aparte reaktiva kaj kapabla je ĉi tiu kemia reakcio. Ni profitas de lia ampleksa scio pri la kemio de ĉefgrupoj, kiu malfermiĝis en nova kampo.”
Ĉio dependas de baza kemio kaj esplorado, aliro ebligita danke al la Malferma Klarman Kunlaboreco, diris Kong.
“Kutime mi povas efektivigi la reakcion en la laboratorio aŭ sidi ĉe la komputilo simulante la molekulon,” li diris. “Ni provas akiri kiel eble plej kompletan bildon de kemia aktiveco.”