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 inženjer zvuka“, kako sam kaže, zanimaju ga ne samo reakcije koje nastaju u njemu samom, već i izazivanje novih.
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 osmislili su katalizator za usmjeravanje željene reakcije, i to se dogodilo. Na primjer, ugljikov dioksid može se pretvoriti u mravlju kiselinu, metanol ili formaldehid odabirom pravog katalizatora i eksperimentiranjem s uvjetima reakcije.
Prema Kyleu Lancasteru, profesoru kemije i kemijske biologije (A&S) i profesoru Kongu, 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. „To je katalizator za selektivnu pretvorbu ugljikovog dioksida u nešto vrijednije, a ugljikov dioksid dobiva mnogo loših kritika.“
Kong i njegovi suradnici nedavno su otkrili sustav koji, pod određenim uvjetima, može pretvoriti ugljikov dioksid u mravlju kiselinu.
„Iako trenutno nismo blizu najsuvremenije reaktivnosti, naš sustav je vrlo 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 što uzrokuje da te stvari rade brže, jer što brže rade, to bolje – možete brže stvoriti molekule.“
Kao Klarmanov stipendist, Kong također radi na pretvaranju nitrata, uobičajenih gnojiva koja toksično prodiru u vodene tokove, iz okoliša u nešto bezopasno, kaže.
Kong je eksperimentirao s uobičajenim zemnim metalima poput aluminija i kositra kao katalizatorima. Metali su jeftini, netoksični i obilni u Zemljinoj kori, tako da njihova upotreba neće predstavljati probleme za održivost, 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 sustava?“ „kemijska reakcija?“
Prema Kongu, skela je kemijsko okruženje u kojem se ti metali nalaze.
Posljednjih 70 godina norma je bila korištenje jednog metalnog centra za postizanje kemijskih transformacija, ali u posljednjem desetljeću ili nešto više, kemičari u tom području počeli su istraživati ​​sinergijske interakcije između dva kemijski vezana ili susjedna metala, rekao je 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 supstrate, ali dobro prekida veze, može funkcionirati s drugim metalnim centrom koji slabo prekida veze, ali se dobro veže za supstrate. Prisutnost drugog metala također utječe na svojstva prvog metala.
„Možete početi dobivati ​​ono što nazivamo sinergijskim učinkom između dva metalna centra“, rekao je Kong. „Neke zaista jedinstvene i prekrasne reakcije počinju se pojavljivati ​​u području bimetalne katalize.“
Kong je rekao da još uvijek postoji mnogo neizvjesnosti o tome kako se metali međusobno vežu u molekularne oblike. Bio je jednako uzbuđen ljepotom same kemije kao i rezultatima. Kong je doveden u Lancasterov laboratorij zbog njihove stručnosti u rendgenskoj spektroskopiji.
„To je simbioza“, rekao je Lancaster. „Rendgenska spektroskopija pomogla je Richardu da shvati što se krije iza njega i što je kositar učinilo posebno reaktivnim i sposobnim za ovu kemijsku reakciju. Koristi nam njegovo opsežno znanje o kemiji glavnih kemijskih skupina, koje nam je otvorilo novo područje.“
Sve se svodi na osnovnu kemiju i istraživanje, pristup koji je omogućila Open Klarman Fellowship, rekao je Kong.
„Obično mogu pokrenuti reakciju u laboratoriju ili sjediti za računalom i simulirati molekulu“, rekao je. „Pokušavamo dobiti što potpuniju sliku kemijske aktivnosti.“