Хемијске реакције се дешавају свуда око нас све време - очигледно када размислите о томе, али колико нас то ради када упалимо ауто, скувамо јаје или ђубримо травњак?
Ричард Конг, стручњак за хемијску катализу, размишљао је о хемијским реакцијама. У свом раду као „професионални штимер“, како он каже, није заинтересован само за реакције које настају саме од себе, већ и за идентификацију нових реакција.
Као Кларманов стипендиста за хемију и хемијску биологију на Колеџу уметности и науке, Конг ради на развоју катализатора који покрећу хемијске реакције до жељених исхода, стварајући безбедне, па чак и производе са додатом вредношћу, укључујући и оне који могу имати позитиван утицај на здравље људи. Среда.
„Значајан број хемијских реакција одвија се сам“, рекао је Конг, мислећи на ослобађање угљен-диоксида када аутомобили сагоревају фосилна горива. „Али сложеније и сложеније хемијске реакције се не дешавају аутоматски. Ту долази до изражаја хемијска катализа.“
Конг и његове колеге су развили катализаторе како би усмерили реакције које су желели да се догоде. На пример, угљен-диоксид се може претворити у мрављу киселину, метанол или формалдехид избором правог катализатора и експериментисањем са условима реакције.
Према речима Кајла Ланкастера, професора хемије и хемијске биологије (A&S) и Конговог модератора, Конгов приступ се добро уклапа у „открићем вођен“ приступ Ланкастерове лабораторије. „Ричард је имао идеју да користи калај за побољшање своје хемије, што никада није било у мом сценарију“, рекао је Ланкастер. „Он има катализатор који може селективно да претвори угљен-диоксид, о чему се много говори у штампи, у нешто вредније.“
Конг и његови сарадници су недавно открили систем који, под одређеним условима, може претворити угљен-диоксид у мрављу киселину.
„Иако још увек нисмо на врхунцу технологије по питању брзине реаговања, наш систем је веома прилагодљив“, рекао је Конг. „На овај начин можемо почети дубље да разумемо зашто неки катализатори раде брже од других, зашто су неки катализатори инхерентно бољи. Можемо подесити параметре катализатора и покушати да разумемо шта чини да ове ствари раде брже, јер што брже раде, што боље раде, брже можете створити молекуле.“
Као Кларманов стипендиста, Конг такође ради на уклањању нитрата, уобичајеног ђубрива које токсично продире у водене токове, из животне средине и њиховом претварању у безопасније супстанце, рекао је.
Конг је експериментисао са коришћењем метала који се налазе у Земљи, као што су алуминијум и калај, као катализаторе. Метали су јефтини, нетоксични и обилно их има у Земљиној кори, тако да њихова употреба неће представљати проблеме одрживости, рекао је он.
„Такође радимо на томе како да направимо катализаторе где два метала међусобно делују“, рекао је Конг. „Коришћењем два метала у једном оквиру, које реакције и занимљиве хемијске процесе можемо добити из биметалних система?“
Шуме су хемијско окружење које садржи ове метале – оне су кључне за откључавање потенцијала ових метала да обављају свој посао, баш као што вам је потребна права одећа за право време, рекао је Конг.
Током протеклих 70 година, стандард је био коришћење једног металног центра за постизање хемијских прелаза, али у последњих десетак година, хемичари у овој области су почели да истражују спајање два метала, било хемијски или у непосредној близини. Прво, каже Конг, „То вам даје више степена слободе.“
Ови биметални катализатори дају хемичарима могућност да комбинују металне катализаторе на основу њихових снага и мана, каже Конг. На пример, метални центар који се слабо везује за подлоге, али добро кида везе, може да функционише са другим металним центром који слабо кида везе, али се добро везује за подлоге. Присуство другог метала такође утиче на својства првог метала.
„Можете почети да добијате оно што називамо синергијским ефектом између два метална центра“, рекао је Конг. „Поље биметалне катализе већ почиње да показује заиста јединствену и дивну реактивност.“
Конг је рекао да још увек постоји много нејасноћа о томе како се метали везују једни са другима у молекуларним једињењима. Био је подједнако узбуђен лепотом саме хемије као и резултатима. Конг је доведен у Ланкастер лабораторије због њихове стручности у рендгенској спектроскопији.
„То је симбиоза“, рекао је Ланкастер. „Рендгенска спектроскопија је помогла Ричарду да разуме шта се дешава иза кулиса и шта чини калај посебно реактивним и способним за ову хемијску реакцију. Користили смо његово опсежно знање хемије главних група, што је отворило врата групи ка новој области.“
Све се своди на основну хемију и истраживање, каже Конг, а овај приступ је омогућен захваљујући стипендији Опен Кларман.
„Типичног дана, могу да изводим реакције у лабораторији или да седим за рачунаром и симулирам молекуле“, рекао је. „Трудимо се да добијемо што потпунију слику хемијске активности.“