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 an saineolaí catalaíochta ceimiceach Richard Kong ag machnamh ar imoibrithe ceimiceacha. Ina chuid oibre mar “innealtóir fuaime gairmiúil”, mar a deir sé féin, ní hamháin go bhfuil suim aige sna himoibrithe a thagann chun cinn ann féin, ach freisin i gcúiseanna nua a spreagadh.
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.”
Dhear Kong agus a chomhghleacaithe catalaíoch chun an t-imoibriú a theastaigh uathu a stiúradh, agus tharla sé. 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 leis na coinníollacha imoibrithe.
Dar le Kyle Lancaster, ollamh le ceimic agus bitheolaíocht cheimiceach (A&S) agus ollamh Kong, oireann cur chuige Kong go maith do chur 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. “Is catalaíoch é chun dé-ocsaíd charbóin a thiontú go roghnach ina rud éigin níos luachmhaire, agus faigheann dé-ocsaíd charbóin go leor droch-chlú.”
D'aimsigh Kong agus a chomhoibrithe córas le déanaí a fhéadann, faoi choinníollacha áirithe, dé-ocsaíd charbóin a thiontú ina aigéad formach.
“Cé nach bhfuilimid gar don imoibríocht den scoth faoi láthair, tá ár gcóras an-inchumraithe,” a dúirt Kong. “Mar sin, 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 cad a fhágann go n-oibríonn na rudaí seo níos tapúla, mar dá tapúla a oibríonn siad, is amhlaidh is fearr - is féidir leat móilíní a chruthú níos tapúla.”
Mar Chomhalta Klarman, tá Kong ag obair freisin chun níotráití, leasacháin choitianta a shéideann go tocsaineach isteach in uiscebhealaí, a thiontú ón timpeallacht ina rud éigin neamhdhíobhálach, a deir sé.
Rinne Kong turgnaimh le miotail choitianta cré amhail alúmanam agus stáin 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 iarraidh a fháil amach freisin conas catalaíoch a dhéanamh ina n-idirghníomhaíonn dhá cheann de na miotail seo lena chéile,” a dúirt Kong. “Trí dhá mhiotal a úsáid sa chreatlach, cén cineál imoibrithe agus ceisteanna suimiúla is féidir linn a fháil ó chórais démhiotalacha?” “imoibriú ceimiceach?”
De réir Kong, is é an scafall an timpeallacht cheimiceach ina bhfuil na miotail seo ina gcónaí.
Le 70 bliain anuas, is é an norm ionad miotail aonair a úsáid chun claochluithe ceimiceacha a bhaint amach, ach le deich mbliana anuas nó mar sin, tá ceimiceoirí sa réimse tosaithe ag fiosrú idirghníomhaíochtaí sineirgisteacha idir dhá mhiotal atá nasctha go ceimiceach nó atá tadhlach le chéile. , a dúirt 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, is féidir le lárionad miotail nach gceanglaíonn 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 roinnt imoibrithe uathúla agus iontacha ag tosú ag teacht chun cinn i réimse na catalaíochta démhiotalach.”
Dúirt Kong go bhfuil go leor éiginnteachta ann fós faoin gcaoi a nascann miotail lena chéile i bhfoirmeacha móilíneacha. Bhí sé chomh tógtha le háilleacht na ceimice féin agus a bhí sé leis na torthaí. Tugadh Kong chuig saotharlann Lancaster mar gheall ar a saineolas i speictreascópacht X-gha.
“Is siombóis í,” a dúirt Lancaster. “Chuidigh speictreascópacht X-gha le Richard tuiscint a fháil ar a raibh faoin gcochall agus ar a raibh stáin thar a bheith imoibríoch agus in ann an t-imoibriú ceimiceach seo a dhéanamh. Bainimid leas as a eolas fairsing ar cheimic na ngrúpaí móra, rud a d’oscail suas i réimse nua.”
Braitheann sé ar fad ar cheimic bhunúsach agus ar thaighde, cur chuige a cuireadh ar fáil a bhuí leis an Open Klarman Fellowship, a dúirt Kong.
“De ghnáth is féidir liom an t-imoibriú a rith sa saotharlann nó suí ag an ríomhaire ag insamhladh an mhóilín,” a dúirt sé. “Táimid ag iarraidh pictiúr chomh hiomlán agus is féidir den ghníomhaíocht cheimiceach a fháil.”