Химик реакциялар тирә-яҡта гел бара — уйлап ҡараһаң, был асыҡ күренә, әммә машинаны ҡабыҙғанда, йомортҡа ҡайнатҡанда йәки газонды ашлағанда күпмебеҙ быны эшләй?
Химик катализ буйынса белгес Ричард Конг химик реакциялар тураһында уйлана. “Профессиональ тюнер” булараҡ эшендә, үҙе әйтмешләй, үҙенән-үҙе барлыҡҡа килгән яуаптар менән генә ҡыҙыҡһынмай, яңы яуаптарҙы асыҡлау менән дә ҡыҙыҡһына.
Сәнғәт һәм фәндәр колледжында химия һәм химик биология буйынса Кларман стипендиаты булараҡ, Конг химик реакцияларҙы теләк һөҙөмтәләренә еткергән катализаторҙар эшләү өҫтөндә эшләй, хәүефһеҙ һәм хатта өҫтәмә ҡиммәтле продукция булдыра, шул иҫәптән кешегә ыңғай йоғонто яһай алғандар ҙа. һаулыҡ. Шаршамбы.
“Химик реакциялар ҙур күләмдә ярҙамһыҙ бара”, – ти Конг, машиналар ҡаҙылма яғыулыҡты яндырғанда углекислый газдың сығыуына һылтанып. “Әммә ҡатмарлыраҡ һәм ҡатмарлыраҡ химик реакциялар автоматик рәүештә булмай, тап ошонда химик катализ уйнай”.
Конг һәм уның коллегалары үҙҙәре теләгән реакцияларҙы йүнәлтергә катализаторҙар эшләй. Мәҫәлән, углекислый газды дөрөҫ катализатор һайлап һәм реакция шарттары менән тәжрибә үткәреп, ҡырмыҫҡа кислотаһына, метанолға йәки формальдегидҡа әйләндерергә мөмкин.
Кайл Ланкастер, химия һәм химик биология профессоры (A&S) һәм Конг модераторы, Конг алымы Ланкастер лабораторияһының “асыштарға йүнәлтелгән” алымы менән яҡшы тап килә. “Ричардтың химияһын яҡшыртыу өсөн ҡалай ҡулланыу идеяһы бар ине, был минең сценарийымда бер ҡасан да булмаған”, – ти Ланкастер. – Уның матбуғатта күп һөйләнгән углекислый газды һайлап алыу юлы менән ҡиммәтерәк нәмәгә әйләндерә алған катализаторы бар”.
Яңыраҡ Конг һәм уның хеҙмәттәштәре билдәле шарттарҙа углекислый газды ҡырмыҫҡа кислотаһына әйләндерә алған системаны тапҡан.
“Беҙ әлегә яуаплылыҡта заманса кимәлдә булмаһаҡ та, беҙҙең система юғары кимәлдә настраиваемый”, – тине Конг. “Был ысул менән беҙ тәрән аңлай башлай алабыҙ, ни өсөн ҡайһы бер катализаторҙар башҡаларға ҡарағанда тиҙерәк эшләй, ни өсөн ҡайһы бер катализаторҙар үҙенә күрә яҡшыраҡ. Беҙ катализаторҙар параметрҙарын үҙгәртә алабыҙ һәм был нәмәләрҙең тиҙерәк эшләүен аңларға тырышабыҙ, сөнки улар ни тиклем тиҙерәк эшләй, шул тиклем яҡшыраҡ эшләйһең, шул тиклем тиҙерәк молекулалар булдыра алаһың.”
Кларман стипендиаты булараҡ, Конг шулай уҡ һыу юлдарына ағыулы һеңгән дөйөм ашлама нитраттарын тирә-яҡ мөхиттән сығарыу һәм уларҙы зарарһыҙыраҡ матдәләргә әйләндереүҙе лә алып бара, ти ул.
Конг ерҙә табылған алюминий һәм ҡалай кеүек металдарҙы катализатор итеп ҡулланыу менән тәжрибә үткәрә. Металдар арзан, ағыулы түгел һәм ер ҡабығында күп, шуға күрә уларҙы ҡулланыу тотороҡлолоҡ мәсьәләләрен тыуҙырмаясаҡ, тине ул.
“Беҙ шулай уҡ ике металл бер-береһе менән тәьҫир итешкән катализаторҙар эшләү өҫтөндә эшләйбеҙ”, – ти Конг. “Бер рамкала ике металды ҡулланып, биметалл системаларҙан ниндәй реакциялар һәм ҡыҙыҡлы химик процестар ала алабыҙ?”
Урмандар химик мөхит, был металдарҙы тота – улар был металдар потенциалын асыу өсөн тәнҡитле, үҙ эшен башҡарыу өсөн, һеҙгә дөрөҫ кейем кәрәк кеүек, дөрөҫ һауа торошо өсөн, Конг тип белдерҙе.
Һуңғы 70 йылда стандарт булып химик күсештәргә өлгәшеү өсөн бер металл үҙәген ҡулланыу тора, әммә һуңғы тиҫтә йылда йәки был өлкәләге химиктар ике металлдың берләшеүен тикшерә башлай, йәки химик йәки яҡын. Беренсенән, Конг әйтә: «Был һиңә күберәк ирек дәрәжәһен бирә».
Был биметалл катализаторҙар химиктарға металл катализаторҙарының көслө һәм көсһөҙ яҡтарына ҡарап берләштереү мөмкинлеген бирә, ти Конг. Мәҫәлән, субстраттарға насар бәйләнгән, әммә бәйләнештәрҙе яҡшы өҙгән металл үҙәге бәйләнештәрҙе насар өҙгән, әммә субстраттарға яҡшы бәйләнгән икенсе металл үҙәге менән эшләй ала. Икенсе металдың булыуы ла беренсе металдың үҙенсәлектәренә йоғонто яһай.
”Һеҙ ала башлай ала, беҙ тип аталған синергик эффект ике металл үҙәктәре араһында,” Конг тип белдерҙе. “Биметалл катализ өлкәһендә ысынлап та үҙенсәлекле һәм иҫ киткес реактивлыҡ күрһәтә башлай ҙа инде”.
Конг әйткәнсә, молекуляр берләшмәләрҙә металдар бер-береһенә нисек бәйләнгәне тураһында әле лә күп ике аңлашылмаусанлыҡтар бар. Химияның үҙенең матурлығына ла, һөҙөмтәләргә лә нисек тулҡынланды, шул тиклем тулҡынланды. Конгты рентген спектроскопияһы буйынса белемдәре өсөн Ланкастер лабораторияларына килтерәләр.
“Был симбиоз”, – тигән Ланкастер. “Рентген спектроскопияһы Ричардҡа сәхнә артында нимә барғанын һәм ҡалайҙы айырыуса реактив һәм был химик реакцияға һәләтле икәнен аңларға ярҙам итте. Беҙ уның төп төркөм химияһы буйынса киң белеменән файҙаландыҡ, был төркөмгә яңы өлкәгә ишек асты”.
Барыһы ла төп химияға һәм тикшеренеүҙәргә бәйле, ти Конг, һәм был алымды асыҡ Кларман стипендияһы мөмкин итә.
“Ғәҙәти көндә лабораторияла реакциялар үткәрә алам йәки молекулаларҙы моделләштергән компьютер янында ултыра алам”, – ти ул. “Беҙ химик эшмәкәрлек тураһында мөмкин тиклем тулы картина алырға тырышабыҙ”.