Bíonn imoibrithe ceimiceacha ag tarlú timpeall orainn an t-am ar fad—soiléir nuair a smaoiníonn tú air, ach cé mhéad againn a dhéanann é nuair a thosaímid carr, nuair a fhiuchann muid ubh, nó nuair a thorthaímid ár bhfaiche?
Tá Richard Kong, saineolaí ar chatalaíocht cheimiceach, ag machnamh ar imoibrithe ceimiceacha. Ina chuid oibre mar “thiúnóir gairmiúil”, mar a deir sé féin, ní hamháin go bhfuil suim aige i bhfreagairtí a thagann chun cinn leo féin, ach i bhfreagairtí nua a aithint chomh maith.
Mar Chomhalta Klarman sa Cheimic agus sa Bhitheolaíocht Cheimiceach i gColáiste na nEalaíon agus na nEolaíochtaí, oibríonn Kong chun catalaíoch a fhorbairt a thiomáineann imoibrithe ceimiceacha chuig na torthaí inmhianaithe, ag cruthú táirgí sábháilte agus fiú breisluacha, lena n-áirítear iad siúd a bhféadfadh tionchar dearfach a bheith acu ar shláinte an duine. Dé Céadaoin.
“Tarlaíonn méid suntasach imoibrithe ceimiceacha gan chabhair,” a dúirt Kong, ag tagairt do scaoileadh dé-ocsaíd charbóin nuair a dhóitear breoslaí iontaise i ngluaisteáin. “Ach ní tharlaíonn imoibrithe ceimiceacha níos casta agus níos casta go huathoibríoch. Seo an áit a dtagann catalaíocht cheimiceach i bhfeidhm.”
D'fhorbair Kong agus a chomhghleacaithe catalaíoch chun na frithghníomhartha a bhí uathu a threorú. Mar shampla, is féidir dé-ocsaíd charbóin a thiontú go haigéad formach, meatánól, nó formaildéad tríd an gcatalaíoch ceart a roghnú agus trí thurgnamh a dhéanamh le coinníollacha imoibrithe.
Dar le Kyle Lancaster, Ollamh le Ceimic agus Bitheolaíocht Cheimiceach (A&S) agus modhnóir Kong, luíonn cur chuige Kong go maith le cur chuige “fionnachtana-tiomáinte” saotharlann Lancaster. “Bhí an smaoineamh ag Richard stáin a úsáid chun a cheimic a fheabhsú, rud nach raibh riamh i mo script,” a dúirt Lancaster. “Tá catalaíoch aige ar féidir leis dé-ocsaíd charbóin, a bhfuiltear ag caint faoi go minic sna meáin, a thiontú go rud éigin níos luachmhaire.”
D'aimsigh Kong agus a chomhoibrithe córas le déanaí a fhéadann, faoi choinníollacha áirithe, dé-ocsaíd charbóin a thiontú ina aigéad formach.
“Cé nach bhfuil an teicneolaíocht is airde againn fós maidir le freagrúlacht, is féidir ár gcóras a shaincheapadh go mór,” a dúirt Kong. “Ar an mbealach seo, is féidir linn tosú ag tuiscint níos doimhne cén fáth a n-oibríonn roinnt catalaíoch níos tapúla ná a chéile, cén fáth a bhfuil roinnt catalaíoch níos fearr ó dhúchas. Is féidir linn paraiméadair na gcatalaíoch a choigeartú agus iarracht a dhéanamh tuiscint a fháil ar a bhfuil ag déanamh go n-oibríonn na rudaí seo níos tapúla, mar dá tapúla a oibríonn siad, is amhlaidh is fearr a oibríonn siad, is ea is tapúla is féidir leat móilíní a chruthú.”
Mar Chomhalta Klarman, tá Kong ag obair freisin chun níotráití, leasachán coitianta a shreabhann go tocsaineach isteach in uiscebhealaí, a bhaint as an gcomhshaol agus iad a iompú ina substaintí níos neamhdhíobhálaí, a dúirt sé.
Rinne Kong turgnaimh le miotail a fhaightear sa talamh, amhail alúmanam agus stáin, a úsáid mar chatalaíoch. Tá na miotail saor, neamh-tocsaineach agus flúirseach i screamh an domhain, mar sin ní bheidh aon fhadhbanna inbhuanaitheachta mar thoradh ar a n-úsáid, a dúirt sé.
“Táimid ag obair freisin ar conas catalaíoch a dhéanamh ina n-idirghníomhaíonn dhá mhiotal lena chéile,” a dúirt Kong. “Trí dhá mhiotal a úsáid i gcreat amháin, cad iad na frithghníomhartha agus na próisis cheimiceacha suimiúla is féidir linn a fháil ó chórais démhiotalacha?”
Is iad na foraoisí an timpeallacht cheimiceach ina bhfuil na miotail seo – tá siad ríthábhachtach chun acmhainneacht na miotail seo a scaoileadh saor chun a gcuid oibre a dhéanamh, díreach mar a theastaíonn na héadaí cearta uait don aimsir cheart, a dúirt Kong.
Le 70 bliain anuas, is é an caighdeán ná lárionad miotail aonair a úsáid chun aistrithe ceimiceacha a bhaint amach, ach le deich mbliana anuas nó mar sin, tá ceimiceoirí sa réimse tosaithe ag fiosrú aontas dhá mhiotal, go ceimiceach nó i ngar dá chéile. Ar dtús, a deir Kong, “Tugann sé níos mó céimeanna saoirse duit.”
Tugann na catalaíoch démhiotalacha seo an cumas do cheimiceoirí catalaíoch miotail a chomhcheangal bunaithe ar a láidreachtaí agus a laigí, a deir Kong. Mar shampla, d’fhéadfadh lárionad miotail nach nascann go maith le foshraitheanna ach a bhriseann naisc go maith oibriú le lárionad miotail eile nach mbriseann naisc go maith ach a nascann go maith le foshraitheanna. Bíonn tionchar ag láithreacht an dara miotail ar airíonna an chéad mhiotail freisin.
“Is féidir leat tosú ag fáil an rud a dtugaimid éifeacht sineirgisteach air idir an dá ionad miotail,” a dúirt Kong. “Tá réimse na catalaíochta démhiotalach ag tosú cheana féin ag taispeáint imoibríocht uathúil agus iontach.”
Dúirt Kong go bhfuil go leor débhríochtaí ann fós faoin gcaoi a nascann miotail le chéile i gcomhdhúile móilíneacha. Bhí sé chomh tógtha le háilleacht na ceimice féin agus a bhí sé leis na torthaí. Tugadh Kong chuig Lancaster Laboratories mar gheall ar a saineolas i speictreascópacht X-gha.
“Is siombóis í,” a dúirt Lancaster. “Chuidigh speictreascópacht X-ghathaithe le Richard tuiscint a fháil ar a raibh ar siúl taobh thiar de na radhairc agus cad a fhágann go bhfuil stáin thar a bheith imoibríoch agus in ann an t-imoibriú ceimiceach seo a dhéanamh. Bhaineamar leas as a eolas fairsing ar cheimic na ngrúpaí móra, rud a d’oscail an doras don ghrúpa chuig réimse nua.”
Braitheann sé ar fad ar cheimic bhunúsach agus ar thaighde, a deir Kong, agus is féidir an cur chuige seo a dhéanamh a bhuí le scoláireacht Open Klarman.
“Ar ghnáthlá, is féidir liom imoibrithe a rith sa saotharlann nó suí ag ríomhaire ag insamhladh móilíní,” a dúirt sé. “Táimid ag iarraidh pictiúr chomh hiomlán agus is féidir a fháil de ghníomhaíocht cheimiceach.”