Chemiese reaksies vind heeltyd rondom ons plaas – voor die hand liggend as jy daaroor dink, maar hoeveel van ons doen dit wanneer ons 'n motor aanskakel, 'n eier kook of ons grasperk bemes?
Die chemiese katalise-deskundige Richard Kong het oor chemiese reaksies nagedink. In sy werk as 'n "professionele klankingenieur", soos hy dit self stel, stel hy nie net belang in die reaksies wat in homself ontstaan ​​nie, maar ook in die uitlok van nuwes.
As 'n Klarman-genoot in Chemie en Chemiese Biologie aan die Kollege vir Lettere en Wetenskappe, werk Kong daaraan om katalisators te ontwikkel wat chemiese reaksies tot gewenste uitkomste dryf, en sodoende veilige en selfs waardetoegevoegde produkte skep, insluitend dié wat 'n positiewe impak op die persoon se gesondheid kan hê. Woensdag.
“’n Beduidende hoeveelheid chemiese reaksies vind sonder hulp plaas,” het Kong gesê, met verwysing na die vrystelling van koolstofdioksied wanneer motors fossielbrandstowwe verbrand. “Maar meer komplekse chemiese reaksies gebeur nie outomaties nie. Dit is waar chemiese katalise ter sprake kom.”
Kong en sy kollegas het 'n katalisator ontwerp om die reaksie wat hulle wou hê, te rig, en dit het gebeur. Koolstofdioksied kan byvoorbeeld omgeskakel word na mieresuur, metanol of formaldehied deur die regte katalisator te kies en met die reaksietoestande te eksperimenteer.
Volgens Kyle Lancaster, professor in chemie en chemiese biologie (A&S) en professor van Kong, pas Kong se benadering goed by die "ontdekkingsgedrewe" benadering van Lancaster se laboratorium. "Richard het die idee gehad om tin te gebruik om sy chemie te verbeter, wat nooit in my draaiboek was nie," het Lancaster gesê. "Dit is 'n katalisator vir die selektiewe omskakeling van koolstofdioksied in iets meer waardevol, en koolstofdioksied kry baie slegte pers."
Kong en sy medewerkers het onlangs 'n stelsel ontdek wat onder sekere omstandighede koolstofdioksied in miersuur kan omskakel.
“Alhoewel ons tans nie naby die nuutste reaktiwiteit is nie, is ons stelsel hoogs konfigureerbaar,” het Kong gesê. “So kan ons begin om dieper te verstaan ​​waarom sommige katalisators vinniger as ander werk, waarom sommige katalisators inherent beter is. Ons kan die parameters van die katalisators afstem en probeer verstaan ​​wat hierdie dinge vinniger laat werk, want hoe vinniger hulle werk, hoe beter – jy kan molekules vinniger skep.”
As 'n Klarman-genoot werk Kong ook daaraan om nitrate, algemene kunsmisstowwe wat toksies in waterweë sypel, uit die omgewing in iets onskadeliks te omskep, sê hy.
Kong het met algemene aardmetale soos aluminium en tin as katalisators geëksperimenteer. Die metale is goedkoop, nie-giftig en volop in die aardkors, dus die gebruik daarvan sal nie volhoubaarheidsprobleme inhou nie, het hy gesê.
“Ons is ook besig om uit te vind hoe om katalisators te maak waar twee van hierdie metale met mekaar in wisselwerking tree,” het Kong gesê. “Deur twee metale in die raamwerk te gebruik, watter soort reaksies en interessante vrae kan ons van bimetalliese stelsels kry?” “Chemiese reaksie?”
Volgens Kong is steierwerk die chemiese omgewing waarin hierdie metale voorkom.
Vir die afgelope 70 jaar was die norm om 'n enkele metaalsentrum te gebruik om chemiese transformasies te bewerkstellig, maar in die laaste dekade of so het chemici in die veld begin om sinergistiese interaksies tussen twee chemies gebonde of aangrensende metale te ondersoek. , het Kong gesê: "Dit gee jou meer grade van vryheid."
Hierdie bimetalliese katalisators gee chemici die vermoë om metaalkatalisators te kombineer gebaseer op hul sterk- en swakpunte, sê Kong. Byvoorbeeld, 'n metaalkern wat swak aan substrate bind, maar bindings goed breek, kan saamwerk met 'n ander metaalkern wat bindings swak breek, maar goed aan substrate bind. Die teenwoordigheid van die tweede metaal beïnvloed ook die eienskappe van die eerste metaal.
“Jy kan begin om te kry wat ons 'n sinergistiese effek tussen die twee metaalsentrums noem,” het Kong gesê. “'n Paar werklik unieke en wonderlike reaksies begin opduik in die veld van bimetalliese katalise.”
Kong het gesê daar is steeds baie onsekerheid oor hoe metale in molekulêre vorms aan mekaar bind. Hy was net so opgewonde oor die skoonheid van die chemie self as oor die resultate. Kong is na Lancaster se laboratorium gebring vir hul kundigheid in X-straalspektroskopie.
“Dis ’n simbiose,” het Lancaster gesê. “X-straalspektroskopie het Richard gehelp om te verstaan ​​wat onder die enjinkap was en wat tin veral reaktief en in staat tot hierdie chemiese reaksie gemaak het. Ons trek voordeel uit sy uitgebreide kennis van hoofgroepchemie, wat in ’n nuwe veld oopgemaak het.”
Dit kom alles neer op basiese chemie en navorsing, 'n benadering wat moontlik gemaak word deur die Open Klarman Fellowship, het Kong gesê.
“Gewoonlik kan ek die reaksie in die laboratorium uitvoer of by die rekenaar sit en die molekule simuleer,” het hy gesê. “Ons probeer om so volledig moontlik 'n prentjie van chemiese aktiwiteit te kry.”