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 “inxhinier profesionist i zërit”, siç e thotë vetë, ai është i interesuar jo vetëm për reaksionet që lindin tek ai, por edhe për të provokuar reaksione 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 projektuan një katalizator për të drejtuar reaksionin që dëshironin, dhe ai ndodhi. 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.
Qasja e Kongut përshtatet mirë me qasjen e Lancasterit “të orientuar drejt zbulimit”, tha Kyle Lancaster, profesor i kimisë dhe biologjisë kimike (A&S) dhe fakulteti i Kongut. “Richard pati idenë e përdorimit të kallajit për të përmirësuar kiminë e tij, gjë që nuk ishte kurrë në skenarin tim”, tha Lancaster. “Është një katalizator për shndërrimin selektiv të dioksidit të karbonit në diçka më të vlefshme, dhe dioksidi i karbonit merr shumë kritika negative në shtyp.”
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 aktualisht nuk jemi afër reaktivitetit të teknologjisë së fundit, sistemi ynë është shumë i konfigurueshëm”, tha Kong. “Kështu që 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 - mund të krijoni molekula më shpejt.”
Si një anëtar i Klarman Fellow, Kong po punon gjithashtu për të shndërruar nitratet, helme të zakonshme që depërtojnë në ujëra, nga mjedisi në një substancë të padëmshme, thotë ai.
Kongu eksperimentoi me metale të zakonshme tokësore 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.
«Gjithashtu po përpiqemi të gjejmë mënyrën e krijimit të katalizatorëve ku dy prej këtyre metaleve bashkëveprojnë me njëri-tjetrin», tha Kong. «Duke përdorur dy metale në strukturë, çfarë lloj reaksionesh dhe pyetjesh interesante mund të marrim nga sistemet bimetalike?» «Reaksion kimik?»
Sipas Kongut, skela është mjedisi kimik në të cilin ndodhen këto metale.
Gjatë 70 viteve të fundit, norma ka qenë përdorimi i një qendre të vetme metalike për të arritur transformime kimike, por në dekadën e fundit, kimistët në këtë fushë kanë filluar të eksplorojnë bashkëveprimet sinergjike midis dy metaleve të lidhura kimikisht ose të afërta. Kong tha, "Kjo ju jep më shumë shkallë 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 një substrat, por që i thyen lidhjet mirë, mund të funksionojë me një qendër tjetër metalike që i thyen lidhjet dobët, por që lidhet mirë me substratin. 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. "Disa reaksione vërtet unike dhe të mrekullueshme po fillojnë të shfaqen në fushën e katalizës bimetalike."
Kong tha se ka ende shumë pasiguri rreth mënyrës se si metalet lidhen me njëra-tjetrën në forma molekulare. Ai ishte po aq i entuziazmuar nga bukuria e vetë kimisë sa edhe nga rezultatet. Kong u soll në laboratorin e 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 fshihej nën kapuç dhe çfarë e bënte kallajin veçanërisht reaktiv dhe të aftë për këtë reaksion kimik. Ne përfitojmë nga njohuritë e tij të gjera të kimisë së grupeve kryesore, të cilat kanë hapur një fushë të re.”
Gjithçka varet nga kimia bazë dhe kërkimi, një qasje e bërë e mundur nga Bursa e Hapur Klarman, tha Kong.
«Zakonisht mund ta drejtoj reaksionin në laborator ose të ulem para kompjuterit duke simuluar molekulën», tha ai. «Po përpiqemi të kemi një pamje sa më të plotë të aktivitetit kimik që të jetë e mundur».