Erreakzio kimikoak gure inguruan gertatzen ari dira etengabe; agerikoa da ondo pentsatzen duzunean, baina zenbatek egiten ditugu autoa martxan jartzen dugunean, arrautza bat egosten dugunean edo belarra ongarritzen dugunean?
Richard Kong katalisi kimikoko adituak erreakzio kimikoei buruz hausnartu du. "Doinugile profesional" gisa duen lanean, berak dioen bezala, ez ditu bere kabuz sortzen diren erantzunak bakarrik interesatzen, baita erantzun berriak identifikatzea ere.
Arte eta Zientzien Fakultateko Kimika eta Biologia Kimikoko Klarman bekadun gisa, Kongek erreakzio kimikoak nahi diren emaitzetara bultzatzen dituzten katalizatzaileak garatzen ari da, produktu seguruak eta balio erantsikoagoak sortuz, pertsonen osasunean eragin positiboa izan dezaketenak barne. Asteazkena.
«Erreakzio kimiko kopuru esanguratsu bat laguntzarik gabe gertatzen da», esan zuen Kongek, autoek erregai fosilak erretzean karbono dioxidoa askatzen denari erreferentzia eginez. «Baina erreakzio kimiko gero eta konplexuagoak ez dira automatikoki gertatzen. Hemen sartzen da jokoan katalisi kimikoa».
Kongek eta bere lankideek katalizatzaileak garatu zituzten gertatzea nahi zuten erreakzioak zuzentzeko. Adibidez, karbono dioxidoa azido formiko, metanol edo formaldehido bihur daiteke katalizatzaile egokia aukeratuz eta erreakzio-baldintzekin esperimentatuz.
Kyle Lancaster Kimika eta Biologia Kimikoko (A&S) irakasle eta Kongen moderatzailearen arabera, Kongen ikuspegia ondo egokitzen da Lancasterren laborategiaren “aurkikuntzan oinarritutako” ikuspegiarekin. “Richardek eztainua erabiltzearen ideia izan zuen bere kimika hobetzeko, eta hori ez zegoen inoiz nire gidoian”, esan zuen Lancasterrek. “Katalizatzaile bat du, karbono dioxidoa, prentsan asko hitz egiten dena, zerbait baliotsuago bihurtzeko gai dena”.
Kongek eta bere kolaboratzaileek duela gutxi aurkitu dute sistema bat, baldintza jakin batzuetan karbono dioxidoa azido formiko bihur dezakeena.
«Erantzuteko gaitasunean oraindik ez gauden arren punta-puntakoak, gure sistema oso pertsonalizagarria da», esan zuen Kongek. «Modu honetan, sakonago ulertzen has gaitezke zergatik katalizatzaile batzuk beste batzuk baino azkarrago funtzionatzen duten, zergatik diren katalizatzaile batzuk berez hobeak. Katalizatzaileen parametroak doi ditzakegu eta gauza hauek azkarrago funtzionaraztea zerk eragiten duen ulertzen saiatu, zenbat eta azkarrago funtzionatu, orduan eta hobeto funtzionatuko dute, orduan eta azkarrago sor daitezkeelako molekulak».
Klarman bekadun gisa, Kongek nitratoak ingurumenetik kentzen eta substantzia kaltegabeago bihurtzen ere ari da lanean, ur-bideetan toxikoki iragazten den ongarri arrunta, esan zuen.
Kongek lurzoruan aurkitzen diren metalak, hala nola aluminioa eta eztainua, katalizatzaile gisa erabiliz esperimentuak egin zituen. Metalak merkeak, ez-toxikoak eta ugariak dira lurrazalean, beraz, erabiltzeak ez du iraunkortasun arazorik sortuko, esan zuen.
«Bi metal elkarreragiten duten katalizatzaileak nola egin ere lanean ari gara», esan zuen Kongek. «Bi metal marko berean erabiliz, zer erreakzio eta prozesu kimiko interesgarri lor ditzakegu sistema bimetalikoetatik?»
Basoak dira metal horiek gordetzen dituen ingurune kimikoa; funtsezkoak dira metal horien lana egiteko duten potentziala askatzeko, eguraldi egokia egiteko arropa egokia behar duzun bezala, esan zuen Kongek.
Azken 70 urteotan, estandarra metal-zentro bakarra erabiltzea izan da trantsizio kimikoak lortzeko, baina azken hamarkadan edo, arloko kimikariek bi metalen batasuna ikertzen hasi dira, kimikoki edo hurbiletik. Lehenik eta behin, Kongek dioenez, "Askatasun-gradu gehiago ematen dizkizu".
Katalizatzaile bimetaliko hauek kimikariei metal katalizatzaileak konbinatzeko gaitasuna ematen diete, haien indargune eta ahulguneen arabera, Kongek dioenez. Adibidez, substratuei gaizki lotzen zaien baina loturak ondo hausten dituen metal-zentro batek loturak gaizki hausten dituen baina substratuei ondo lotzen zaion beste metal-zentro batekin funtziona dezake. Bigarren metalaren presentziak lehenengo metalaren propietateetan ere eragiten du.
«Bi metal-guneen arteko efektu sinergikoa ikusten has zaitezke», esan zuen Kongek. «Katalisi bimetalikoan dagoeneko erreaktibotasun paregabe eta zoragarria erakusten hasi da».
Kongek esan zuen metalak elkarri nola lotzen diren konposatu molekularretan oraindik anbiguotasun asko daudela. Kimikaren beraren edertasunak bezainbeste hunkitu zuen emaitzek. Kong Lancaster Laboratoriesera eraman zuten X izpien espektroskopian zuten espezializazioagatik.
«Sinbiosi bat da», esan zuen Lancasterrek. «X izpien espektroskopiak Richardi lagundu zion ulertzen zer gertatzen zen eszenaren atzean eta zerk egiten zuen eztainua bereziki erreaktiboa eta erreakzio kimiko horretarako gai. Talde nagusien kimikari buruzko ezagutza zabalaz baliatu ginen, eta horrek ateak ireki zizkion taldeari arlo berri baterako».
Oinarrizko kimika eta ikerketara mugatzen da dena, dio Kongek, eta ikuspegi hau Open Klarman beka bati esker posible da.
«Egun arrunt batean, erreakzioak laborategian egin ditzaket edo ordenagailu baten aurrean molekulak simulatzen eserita egon naiteke», esan zuen. «Jarduera kimikoaren ahalik eta irudi osoena lortzen saiatzen ari gara».