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. "Soinu ingeniari profesional" gisa duen lanean, berak dioen bezala, ez ditu bere baitan sortzen diren erreakzioak bakarrik interesatzen, baita erreakzio berriak eragitea 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 nahi zuten erreakzioa zuzentzeko katalizatzaile bat diseinatu zuten, eta hala gertatu zen. 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 Kongeko irakaslearen arabera, Kongen ikuspegia ondo egokitzen da Lancasterren laborategiaren “aurkikuntzan oinarritutako” ikuspegiarekin. “Richardek ideia izan zuen eztainua erabiltzea bere kimika hobetzeko, eta hori ez zegoen inoiz nire gidoian”, esan zuen Lancasterrek. “Karbono dioxidoa zerbait baliotsuago bihurtzeko katalizatzaile bat da, eta karbono dioxidoak prentsa txarra du”.
Kongek eta bere kolaboratzaileek duela gutxi aurkitu dute sistema bat, baldintza jakin batzuetan karbono dioxidoa azido formiko bihur dezakeena.
«Oraingoz ez gaude erreaktibotasun puntakoenetik gertu, baina gure sistema oso konfiguragarria da», esan zuen Kongek. «Beraz, sakonago ulertzen has gaitezke zergatik katalizatzaile batzuek besteek baino azkarrago funtzionatzen duten, zergatik diren katalizatzaile batzuk berez hobeak. Katalizatzaileen parametroak doitu ditzakegu eta gauza hauek azkarrago funtzionaraztea zerk eragiten duen ulertzen saiatu, zenbat eta azkarrago funtzionatu, orduan eta hobeto; molekulak azkarrago sor daitezke».
Klarman bekadun gisa, Kongek nitratoak, ur-bideetara toxikoki iragazten diren ongarri arruntak, ingurumenetik kaltegabeko zerbait bihurtzeko ere lanean ari da, dioenez.
Kongek aluminioa eta eztainua bezalako lurreko metal arruntekin esperimentuak egin zituen katalizatzaile gisa. Metalak merkeak, ez-toxikoak eta ugariak dira lurrazalean, beraz, erabiltzeak ez du iraunkortasun arazorik sortuko, esan zuen.
«Bi metal horiek elkarren artean elkarreragiten duten katalizatzaileak nola egin ere ikertzen ari gara», esan zuen Kongek. «Bi metal erabiliz egituran, zer erreakzio eta galdera interesgarri lor ditzakegu sistema bimetalikoetatik?», «erreakzio kimikoa?».
Kongen arabera, aldamioa metal horiek bizi diren ingurune kimikoa da.
Azken 70 urteotan, ohikoa izan da metal-zentro bakarra erabiltzea eraldaketa kimikoak lortzeko, baina azken hamarkadan edo, arloko kimikariek bi metal kimikoki lotuta edo jarraian daudenen arteko elkarrekintza sinergikoak aztertzen hasi dira. Kongek esan zuenez, "Askatasun-gradu gehiago ematen dizkizu".
Katalizatzaile bimetaliko hauek kimikariei katalizatzaile metalikoak 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. «Erreakzio benetan berezi eta zoragarriak sortzen ari dira katalisi bimetalikoan».
Kongek esan zuen oraindik ziurgabetasun handia dagoela metalak elkarri nola lotzen diren molekula forman. Kimikaren beraren edertasunak bezainbeste hunkitu zuen emaitzek. Kong Lancasterren laborategira eraman zuten X izpien espektroskopian zuten espezializazioagatik.
«Sinbiosi bat da», esan zuen Lancasterrek. «X izpien espektroskopiak Richardi lagundu zion ulertzen zer zegoen ezkutuan eta zerk egiten zuen eztainua bereziki erreaktiboa eta erreakzio kimiko horretarako gai. Talde nagusien kimikari buruzko bere ezagutza zabalaz baliatzen gara, eta horrek eremu berri bat ireki du».
Dena oinarrizko kimikara eta ikerketara mugatzen da, Open Klarman Fellowship-i esker posible egin den ikuspegia, Kongek esan zuenez.
«Normalean erreakzioa laborategian exekutatu edo ordenagailuan eserita molekula simulatzen egon naiteke», esan zuen. «Jarduera kimikoaren ahalik eta irudi osatuena lortzen saiatzen ari gara».