Reaksionet kimike ndodhin kudo përreth nesh gjatë gjithë kohës - e qartë kur mendon për këtë, por sa prej nesh e bëjnë këtë kur ndezin një makinë, ziejnë një vezë ose plehërojnë lëndinën tonë?
Eksperti i katalizës kimike, Richard Kong, ka menduar për reaksionet kimike. Në punën e tij si “akordues profesional”, siç e thotë ai, ai nuk është i interesuar vetëm për përgjigjet që lindin vetvetiu, por edhe për identifikimin e përgjigjeve të reja.
Si një Klarman Fellow në Kimi dhe Biologji Kimike në Kolegjin e Arteve dhe Shkencave, Kong punon për të zhvilluar katalizatorë që i çojnë reaksionet kimike drejt rezultateve të dëshiruara, duke krijuar produkte të sigurta dhe madje me vlerë të shtuar, duke përfshirë ato që mund të kenë një ndikim pozitiv në shëndetin e njeriut. E mërkurë.
“Një sasi e konsiderueshme reaksionesh kimike ndodhin pa ndihmë”, tha Kong, duke iu referuar çlirimit të dioksidit të karbonit kur makinat djegin lëndë djegëse fosile. “Por reaksionet kimike gjithnjë e më komplekse nuk ndodhin automatikisht. Këtu hyn në lojë kataliza kimike.”
Kongu dhe kolegët e tij zhvilluan katalizatorë për të drejtuar reaksionet që donin të ndodhnin. Për shembull, dioksidi i karbonit mund të shndërrohet në acid formik, metanol ose formaldehid duke zgjedhur katalizatorin e duhur dhe duke eksperimentuar me kushtet e reaksionit.
Sipas Kyle Lancaster, Profesor i Kimisë dhe Biologjisë Kimike (A&S) dhe moderator i Kongut, qasja e Kongut përshtatet mirë me qasjen "e shtyrë nga zbulimet" të laboratorit të Lancasterit. "Richard pati idenë e përdorimit të kallajit për të përmirësuar kiminë e tij, gjë që nuk ishte kurrë në skenarin tim", tha Lancaster. "Ai ka një katalizator që mund ta shndërrojë në mënyrë selektive dioksidin e karbonit, për të cilin flitet shumë në shtyp, në diçka më të vlefshme."
Kongu dhe bashkëpunëtorët e tij zbuluan së fundmi një sistem që, në kushte të caktuara, mund ta shndërrojë dioksidin e karbonit në acid formik.
“Ndërsa ende nuk jemi në nivelin më të lartë të reagimit, sistemi ynë është shumë i personalizueshëm”, tha Kong. “Në këtë mënyrë, mund të fillojmë të kuptojmë më thellë pse disa katalizatorë funksionojnë më shpejt se të tjerët, pse disa katalizatorë janë në thelb më të mirë. Mund të ndryshojmë parametrat e katalizatorëve dhe të përpiqemi të kuptojmë se çfarë i bën këto gjëra të funksionojnë më shpejt, sepse sa më shpejt të funksionojnë, aq më mirë funksionojnë, aq më shpejt mund të krijoni molekula.”
Si një anëtar i Klarman Fellow, Kong po punon gjithashtu për të hequr nitratet, një pleh i zakonshëm që depërton toksikisht në ujëra, nga mjedisi dhe për t'i kthyer ato në substanca më të padëmshme, tha ai.
Kongu eksperimentoi duke përdorur metale që gjenden në tokë, si alumini dhe kallaji, si katalizatorë. Metalet janë të lira, jo-toksike dhe të bollshme në koren e tokës, kështu që përdorimi i tyre nuk do të paraqesë probleme qëndrueshmërie, tha ai.
“Po punojmë gjithashtu se si të bëjmë katalizatorë ku dy metale bashkëveprojnë me njëri-tjetrin”, tha Kong. “Duke përdorur dy metale në një strukturë, çfarë reaksionesh dhe procesesh kimike interesante mund të marrim nga sistemet bimetalike?”
Pyjet janë mjedisi kimik që përmban këto metale - ato janë thelbësore për të zhbllokuar potencialin e këtyre metaleve për të kryer punën e tyre, ashtu siç ju nevojiten rrobat e duhura për motin e duhur, tha Kong.
Gjatë 70 viteve të fundit, standardi ka qenë përdorimi i një qendre të vetme metalike për të arritur tranzicione kimike, por në dekadën e fundit, kimistët në këtë fushë kanë filluar të hetojnë bashkimin e dy metaleve, qoftë kimikisht ose në afërsi të ngushtë. Së pari, thotë Kong, "Ju jep më shumë gradë lirie".
Këta katalizatorë bimetalik u japin kimistëve mundësinë për të kombinuar katalizatorët metalikë bazuar në pikat e tyre të forta dhe të dobëta, thotë Kong. Për shembull, një qendër metalike që lidhet dobët me substratet, por i prish lidhjet mirë, mund të funksionojë me një qendër tjetër metalike që i prish lidhjet dobët, por lidhet mirë me substratet. Prania e metalit të dytë ndikon gjithashtu në vetitë e metalit të parë.
"Mund të filloni të merrni atë që ne e quajmë një efekt sinergjik midis dy qendrave metalike", tha Kong. "Fusha e katalizës bimetalike tashmë po fillon të tregojë një reaktivitet vërtet unik dhe të mrekullueshëm."
Kong tha se ka ende shumë paqartësi rreth mënyrës se si metalet lidhen me njëra-tjetrën në përbërjet molekulare. Ai ishte po aq i entuziazmuar nga bukuria e vetë kimisë sa edhe nga rezultatet. Kong u soll në Laboratorët Lancaster për ekspertizën e tyre në spektroskopinë me rreze X.
“Është një simbiozë”, tha Lancaster. “Spektroskopia me rreze X e ndihmoi Richardin të kuptonte se çfarë po ndodhte prapa skenave dhe çfarë e bën kallajin veçanërisht reaktiv dhe të aftë për këtë reaksion kimik. Ne përfituam nga njohuritë e tij të gjera mbi kiminë e grupeve kryesore, gjë që i hapi derën grupit drejt një fushe të re.”
Gjithçka varet nga kimia bazë dhe kërkimi, thotë Kong, dhe kjo qasje bëhet e mundur nga një bursë Open Klarman.
«Në një ditë tipike, unë mund të kryej reaksione në laborator ose të ulem para një kompjuteri që simulon molekulat», tha ai. «Po përpiqemi të kemi një pamje sa më të plotë të aktivitetit kimik që të jetë e mundur».