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 inženjer zvuka", kako sam kaže, zanimaju ga ne samo reakcije koje nastaju u njemu samom, već i izazivanje novih.
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 su dizajnirali katalizator kako bi usmjerili željenu reakciju, i to se dogodilo. 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 profesoru Kongu, 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. "To je katalizator za selektivnu konverziju ugljikovog dioksida u nešto vrijednije, a ugljikov dioksid dobija mnogo loših kritika u medijima."
Kong i njegovi saradnici nedavno su otkrili sistem koji, pod određenim uslovima, može pretvoriti ugljen-dioksid u mravlju kiselinu.
„Iako trenutno nismo ni blizu najsavremenije reaktivnosti, naš sistem je veoma konfigurabilan“, rekao je Kong. „Tako 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 – možete brže stvarati molekule.“
Kao Klarmanov stipendista, Kong također radi na pretvaranju nitrata, uobičajenih gnojiva koja toksično prodiru u vodene tokove, iz okoliša u nešto bezopasno, kaže on.
Kong je eksperimentisao s uobičajenim zemnim metalima poput aluminija i kalaja kao katalizatorima. Metali su jeftini, netoksični i obilni u Zemljinoj kori, tako da njihova upotreba neće predstavljati probleme održivosti, rekao je.
„Također pokušavamo shvatiti kako napraviti katalizatore gdje dva od ovih metala međusobno djeluju“, rekao je Kong. „Korištenjem dva metala u okviru, kakve reakcije i zanimljiva pitanja možemo dobiti iz bimetalnih sistema?“ „hemijske reakcije?“
Prema Kongu, skela je hemijsko okruženje u kojem se ovi metali nalaze.
U proteklih 70 godina, norma je bila korištenje jednog metalnog centra za postizanje hemijskih transformacija, ali u posljednjih desetak godina, hemičari u ovoj oblasti su počeli istraživati ​​sinergijske interakcije između dva hemijski vezana ili susjedna metala, rekao je 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. „Neke zaista jedinstvene i divne reakcije počinju se pojavljivati ​​u području bimetalne katalize.“
Kong je rekao da još uvijek postoji mnogo neizvjesnosti o tome kako se metali međusobno povezuju u molekularnim oblicima. Bio je jednako uzbuđen ljepotom same hemije kao i rezultatima. Kong je doveden u Lancasterov laboratorij zbog njihove ekspertize u rendgenskoj spektroskopiji.
„To je simbioza“, rekao je Lancaster. „Rendgenska spektroskopija je pomogla Richardu da shvati šta se krije ispod haube i šta je kalaj učinilo posebno reaktivnim i sposobnim za ovu hemijsku reakciju. Koristi nam njegovo opsežno znanje o hemiji glavnih grupa, koje nam je otvorilo novo polje.“
Sve se svodi na osnovnu hemiju i istraživanje, pristup koji je omogućila Open Klarman Fellowship, rekao je Kong.
„Obično mogu pokrenuti reakciju u laboratoriji ili sjediti za računarom simulirajući molekulu“, rekao je. „Pokušavamo dobiti što potpuniju sliku hemijske aktivnosti.“