Hemijske reakcije se dešavaju svuda oko nas - očigledno je kada razmislite o tome, ali koliko nas to radi kada upalimo auto, skuhamo jaje ili gnojimo travnjak?
Stručnjak za hemijsku katalizu Richard Kong razmišljao je o hemijskim reakcijama. U svom radu kao "profesionalni podešivač", kako on kaže, ne zanimaju ga samo odgovori koji nastaju sami od sebe, već i identifikovanje novih odgovora.
Kao Klarmanov stipendista za hemiju i hemijsku biologiju na Fakultetu umjetnosti i nauka, Kong radi na razvoju katalizatora koji pokreću hemijske reakcije do željenih ishoda, stvarajući sigurne, pa čak i proizvode s dodanom vrijednošću, uključujući i one koji mogu imati pozitivan utjecaj na zdravlje ljudi. Srijeda.
„Značajna količina hemijskih reakcija odvija se samostalno“, rekao je Kong, misleći na oslobađanje ugljičnog dioksida kada automobili sagorijevaju fosilna goriva. „Ali sve složenije i složenije hemijske reakcije se ne dešavaju automatski. Tu na scenu stupa hemijska kataliza.“
Kong i njegove kolege razvili su katalizatore za usmjeravanje reakcija koje su željeli da se dogode. Na primjer, ugljikov dioksid se može pretvoriti u mravlju kiselinu, metanol ili formaldehid odabirom pravog katalizatora i eksperimentiranjem s uvjetima reakcije.
Prema Kyleu Lancasteru, profesoru hemije i hemijske biologije (A&S) i Kongovom moderatoru, Kongov pristup se dobro uklapa u pristup Lancasterovog laboratorija koji je "vođen otkrićima". "Richard je imao ideju da koristi kalaj za poboljšanje svoje hemije, što nikada nije bilo u mom scenariju", rekao je Lancaster. "On ima katalizator koji može selektivno pretvoriti ugljikov dioksid, o čemu se mnogo govori u štampi, u nešto vrijednije."
Kong i njegovi saradnici nedavno su otkrili sistem koji, pod određenim uslovima, može pretvoriti ugljen-dioksid u mravlju kiselinu.
„Iako još nismo na samom vrhuncu responzivnosti, naš sistem je veoma prilagodljiv“, rekao je Kong. „Na ovaj način možemo početi dublje razumijevati zašto neki katalizatori rade brže od drugih, zašto su neki katalizatori inherentno bolji. Možemo podesiti parametre katalizatora i pokušati razumjeti šta čini da ove stvari rade brže, jer što brže rade, to bolje rade, brže možete stvoriti molekule.“
Kao Klarmanov stipendista, Kong također radi na uklanjanju nitrata, uobičajenog gnojiva koje toksično prodire u vodene tokove, iz okoliša i njihovom pretvaranju u bezopasnije tvari, rekao je.
Kong je eksperimentisao s korištenjem metala koji se nalaze u Zemlji, poput aluminija i kalaja, kao katalizatora. Metali su jeftini, netoksični i obilni u Zemljinoj kori, tako da njihova upotreba neće predstavljati probleme održivosti, rekao je.
„Također radimo na tome kako napraviti katalizatore gdje dva metala međusobno djeluju“, rekao je Kong. „Koje reakcije i zanimljive hemijske procese možemo dobiti iz bimetalnih sistema korištenjem dva metala u jednom okviru?“
Šume su hemijsko okruženje koje sadrži ove metale – one su ključne za oslobađanje potencijala ovih metala da obavljaju svoju funkciju, baš kao što vam je potrebna prava odjeća za pravo vrijeme, rekao je Kong.
U proteklih 70 godina, standard je bio korištenje jednog metalnog centra za postizanje hemijskih prelaza, ali u posljednjih desetak godina, hemičari u ovoj oblasti su počeli istraživati ​​spajanje dva metala, bilo hemijski ili u neposrednoj blizini. Prvo, kaže Kong, „To vam daje više stepeni slobode.“
Ovi bimetalni katalizatori daju hemičarima mogućnost da kombinuju metalne katalizatore na osnovu njihovih snaga i slabosti, kaže Kong. Na primjer, metalni centar koji se slabo veže za supstrate, ali dobro prekida veze, može funkcionisati sa drugim metalnim centrom koji slabo prekida veze, ali se dobro veže za supstrate. Prisustvo drugog metala takođe utiče na svojstva prvog metala.
„Možete početi dobivati ​​ono što nazivamo sinergijskim efektom između dva metalna centra“, rekao je Kong. „Područje bimetalne katalize već počinje pokazivati ​​​​neku zaista jedinstvenu i divnu reaktivnost.“
Kong je rekao da još uvijek postoji mnogo nejasnoća o tome kako se metali međusobno vežu u molekularnim spojevima. Bio je jednako uzbuđen ljepotom same hemije kao i rezultatima. Kong je doveden u Lancaster Laboratories zbog njihove stručnosti u rendgenskoj spektroskopiji.
„To je simbioza“, rekao je Lancaster. „Rendgenska spektroskopija je pomogla Richardu da shvati šta se dešava iza kulisa i šta čini kalaj posebno reaktivnim i sposobnim za ovu hemijsku reakciju. Imali smo koristi od njegovog opsežnog znanja o hemiji glavnih grupa, što je grupi otvorilo vrata ka novom području.“
Sve se svodi na osnovnu hemiju i istraživanje, kaže Kong, a ovaj pristup je omogućen zahvaljujući Open Klarman stipendiji.
„Tokom tipičnog dana, mogu izvoditi reakcije u laboratoriji ili sjediti za računarom i simulirati molekule“, rekao je. „Pokušavamo dobiti što potpuniju sliku hemijske aktivnosti.“