Kemijske reakcije se događaju posvuda oko nas cijelo vrijeme - očito kad razmislite o tome, ali koliko nas to radi kada palimo automobil, kuhamo jaje ili gnojimo travnjak?
Stručnjak za kemijsku katalizu Richard Kong razmišljao je o kemijskim reakcijama. U svom radu kao "profesionalni ugađač", kako on kaže, ne zanimaju ga samo odgovori koji nastaju sami od sebe, već i identificiranje novih odgovora.
Kao Klarmanov stipendist za kemiju i kemijsku biologiju na Fakultetu umjetnosti i znanosti, Kong radi na razvoju katalizatora koji potiču kemijske reakcije do željenih ishoda, stvarajući sigurne, pa čak i proizvode s dodanom vrijednošću, uključujući one koji mogu imati pozitivan utjecaj na zdravlje ljudi. Srijeda.
„Značajna količina kemijskih reakcija odvija se sama“, rekao je Kong, misleći na oslobađanje ugljikovog dioksida kada automobili sagorijevaju fosilna goriva. „Ali sve složenije kemijske reakcije ne događaju se automatski. Tu na scenu stupa kemijska kataliza.“
Kong i njegovi kolege razvili su katalizatore za usmjeravanje reakcija koje su željeli postići. Na primjer, ugljikov dioksid može se pretvoriti u mravlju kiselinu, metanol ili formaldehid odabirom pravog katalizatora i eksperimentiranjem s reakcijskim uvjetima.
Prema Kyleu Lancasteru, profesoru kemije i kemijske biologije (A&S) i Kongovom moderatoru, Kongov pristup dobro se uklapa u pristup Lancasterovog laboratorija usmjeren na „otkriće“. „Richard je imao ideju da koristi kositar za poboljšanje svoje kemije, što nikada nije bilo u mom scenariju“, rekao je Lancaster. „Ima katalizator koji može selektivno pretvoriti ugljikov dioksid, o čemu se puno govori u tisku, u nešto vrijednije.“
Kong i njegovi suradnici nedavno su otkrili sustav koji, pod određenim uvjetima, može pretvoriti ugljikov dioksid u mravlju kiselinu.
„Iako još nismo na vrhuncu tehnologije u pogledu responzivnosti, naš sustav je vrlo prilagodljiv“, rekao je Kong. „Na taj način možemo početi dublje razumijevati zašto neki katalizatori rade brže od drugih, zašto su neki katalizatori inherentno bolji. Možemo prilagoditi parametre katalizatora i pokušati razumjeti što uzrokuje da te stvari rade brže, jer što brže rade, što bolje rade, brže možete stvoriti molekule.“
Kao Klarmanov stipendist, 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 eksperimentirao s korištenjem metala koji se nalaze u Zemlji, poput aluminija i kositra, kao katalizatora. Metali su jeftini, netoksični i obilni u Zemljinoj kori, tako da njihova upotreba neće predstavljati probleme za održivost, rekao je.
„Također radimo na tome kako napraviti katalizatore gdje dva metala međusobno djeluju“, rekao je Kong. „Koje reakcije i zanimljive kemijske procese možemo dobiti iz bimetalnih sustava korištenjem dva metala u jednom okviru?“
Šume su kemijski okoliš koji sadrži te metale – one su ključne za oslobađanje potencijala tih metala da obavljaju svoju funkciju, baš kao što vam je potrebna prava odjeća za pravo vrijeme, rekao je Kong.
Posljednjih 70 godina standard je bio korištenje jednog metalnog centra za postizanje kemijskih prijelaza, ali u posljednjem desetljeću ili nešto više, kemičari u tom području počeli su istraživati ​​spajanje dvaju metala, bilo kemijski ili u neposrednoj blizini. Prvo, kaže Kong, „To vam daje više stupnjeva slobode.“
Ovi bimetalni katalizatori daju kemičarima mogućnost kombiniranja metalnih katalizatora na temelju njihovih snaga i slabosti, kaže Kong. Na primjer, metalni centar koji se slabo veže za podloge, ali dobro prekida veze, može funkcionirati s drugim metalnim centrom koji slabo prekida veze, ali se dobro veže za podloge. Prisutnost drugog metala također utječe na svojstva prvog metala.
„Možete početi dobivati ​​ono što nazivamo sinergijskim učinkom 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 postoje mnoge nejasnoće o tome kako se metali međusobno vežu u molekularnim spojevima. Bio je jednako uzbuđen ljepotom same kemije kao i rezultatima. Kong je doveden u Lancaster Laboratories zbog njihove stručnosti u rendgenskoj spektroskopiji.
„To je simbioza“, rekao je Lancaster. „Rendgenska spektroskopija pomogla je Richardu da shvati što se događa iza kulisa i što čini kositar posebno reaktivnim i sposobnim za ovu kemijsku reakciju. Imali smo koristi od njegovog opsežnog znanja o kemiji glavnih kemijskih skupina, što je grupi otvorilo vrata u novo područje.“
Sve se svodi na osnovnu kemiju i istraživanje, kaže Kong, a ovaj pristup omogućen je Open Klarman stipendijom.
„Tipičnog dana mogu izvoditi reakcije u laboratoriju ili sjediti za računalom i simulirati molekule“, rekao je. „Pokušavamo dobiti što potpuniju sliku kemijske aktivnosti.“