Ir-reazzjonijiet kimiċi qed iseħħu madwarna l-ħin kollu—ovvju meta taħseb dwarha, imma kemm minna nagħmluha meta nixgħelu karozza, ngħallu bajda, jew niffertilizzaw il-lawn tagħna?
L-espert tal-katalisi kimika Richard Kong ilu jaħseb dwar ir-reazzjonijiet kimiċi. Fix-xogħol tiegħu bħala "inġinier tal-ħoss professjonali", kif jgħid hu stess, huwa interessat mhux biss fir-reazzjonijiet li jinqalgħu fih innifsu, iżda wkoll fil-provokazzjoni ta' oħrajn ġodda.
Bħala Klarman Fellow fil-Kimika u l-Bijoloġija Kimika fil-Kulleġġ tal-Arti u x-Xjenzi, Kong jaħdem biex jiżviluppa katalisti li jmexxu reazzjonijiet kimiċi għar-riżultati mixtieqa, u b'hekk joħolqu prodotti sikuri u b'valur miżjud, inklużi dawk li jista' jkollhom impatt pożittiv fuq is-saħħa tal-persuna. L-Erbgħa.
“Ammont sinifikanti ta’ reazzjonijiet kimiċi jseħħu mingħajr għajnuna,” qal Kong, waqt li rrefera għar-rilaxx tad-dijossidu tal-karbonju meta l-karozzi jaħarqu l-fjuwils fossili. “Iżda reazzjonijiet kimiċi aktar kumplessi u komplessi ma jseħħux awtomatikament. Hawnhekk tidħol il-katalisi kimika.”
Kong u l-kollegi tiegħu ddisinjaw katalist biex jidderieġu r-reazzjoni li riedu, u ġrat. Pereżempju, id-dijossidu tal-karbonju jista' jiġi kkonvertit f'aċidu formiku, metanol, jew formaldejde billi jintgħażel il-katalist it-tajjeb u jiġu esperimentati bil-kundizzjonijiet tar-reazzjoni.
L-approċċ ta’ Kong jaqbel sew mal-approċċ “immexxi mill-iskoperta” ta’ Lancaster, qal Kyle Lancaster, professur tal-kimika u l-bijoloġija kimika (A&S) u l-fakultà ta’ Kong. “Richard kellu l-idea li juża l-landa biex itejjeb il-kimika tiegħu, li qatt ma kienet fl-iskritt tiegħi,” qal Lancaster. “Huwa katalist għall-konverżjoni selettiva tad-dijossidu tal-karbonju f’xi ħaġa aktar siewja, u d-dijossidu tal-karbonju jieħu ħafna kummenti ħżiena.”
Kong u l-kollaboraturi tiegħu dan l-aħħar skoprew sistema li, taħt ċerti kundizzjonijiet, tista' tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'aċidu formiku.
“Filwaqt li bħalissa m’aħniex qrib ir-reattività tal-ogħla livell, is-sistema tagħna hija konfigurabbli ħafna,” qal Kong. “Għalhekk nistgħu nibdew nifhmu aktar fil-fond għaliex xi katalisti jaħdmu aktar malajr minn oħrajn, għaliex xi katalisti huma intrinsikament aħjar. Nistgħu nirranġaw il-parametri tal-katalisti u nippruvaw nifhmu x’jagħmel dawn l-affarijiet jaħdmu aktar malajr, għaliex aktar ma jaħdmu aktar malajr, aħjar – tista’ toħloq molekuli aktar malajr.”
Bħala Klarman Fellow, Kong qed jaħdem ukoll biex jikkonverti n-nitrati, veleni komuni li jippenetraw fil-passaġġi tal-ilma, mill-ambjent f'sustanza li ma tagħmilx ħsara, jgħid.
Kong esperimenta b'metalli komuni tad-dinja bħall-aluminju u l-landa bħala katalisti. Il-metalli huma rħas, mhux tossiċi u abbundanti fil-qoxra tad-dinja, għalhekk l-użu tagħhom mhux se joħloq kwistjonijiet ta' sostenibbiltà, qal.
“Qed insibu wkoll kif nagħmlu katalisti fejn żewġ minn dawn il-metalli jinteraġixxu ma’ xulxin,” qal Kong. “Billi nużaw żewġ metalli fil-qafas, x’tip ta’ reazzjonijiet u mistoqsijiet interessanti nistgħu niksbu minn sistemi bimetalliċi?” “reazzjoni kimika?”
Skont Kong, l-armar huwa l-ambjent kimiku li fih jgħixu dawn il-metalli.
Għas-70 sena li għaddew, in-norma kienet li jintuża ċentru metalliku wieħed biex jinkisbu trasformazzjonijiet kimiċi, iżda fl-aħħar għaxar snin jew aktar, il-kimiċi fil-qasam bdew jesploraw interazzjonijiet sinerġistiċi bejn żewġ metalli marbuta kimikament jew kontigwi. , qal Kong, "Dan jagħtik aktar gradi ta' libertà."
Dawn il-katalisti bimetalliċi jagħtu lill-kimiċi l-abbiltà li jikkombinaw katalisti tal-metall ibbażati fuq is-saħħiet u d-dgħufijiet tagħhom, jgħid Kong. Pereżempju, ċentru tal-metall li ma jorbotx sew ma' sottostrat iżda jkisser il-bonds jista' jaħdem ma' ċentru tal-metall ieħor li ma jorbotx sew iżda jorbot sew mas-sottostrat. Il-preżenza tat-tieni metall taffettwa wkoll il-proprjetajiet tal-ewwel metall.
"Tista' tibda tikseb dak li nsejħu effett sinerġistiku bejn iż-żewġ ċentri tal-metall," qal Kong. "Xi reazzjonijiet tassew uniċi u meraviljużi qed jibdew jitfaċċaw fil-qasam tal-katalisi bimetallika."
Kong qal li għad hemm ħafna inċertezza dwar kif il-metalli jintrabtu ma’ xulxin f’forom molekulari. Huwa kien eċċitat kemm bis-sbuħija tal-kimika nnifisha kif ukoll bir-riżultati. Kong inġieb fil-laboratorju ta’ Lancaster għall-kompetenza tagħhom fl-ispettroskopija tar-raġġi-X.
“Hija simbjożi,” qal Lancaster. “L-ispettroskopija tar-raġġi-X għenet lil Richard jifhem x’kien hemm taħt il-kappa u x’għamel il-landa partikolarment reattiva u kapaċi għal din ir-reazzjoni kimika. Aħna nibbenefikaw mill-għarfien estensiv tiegħu tal-kimika tal-gruppi ewlenin, li fetaħ opportunitajiet f’qasam ġdid.”
Kollox jiddependi fuq il-kimika bażika u r-riċerka, approċċ li sar possibbli permezz tal-Open Klarman Fellowship, qal Kong.
“Normalment nista’ nħaddem ir-reazzjoni fil-laboratorju jew noqgħod bilqiegħda quddiem il-kompjuter nissimula l-molekula,” qal. “Qed nippruvaw niksbu stampa kemm jista’ jkun kompluta tal-attività kimika.”