રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ આપણી આસપાસ હંમેશા થતી રહે છે - જ્યારે તમે તેના વિશે વિચારો છો ત્યારે તે સ્પષ્ટ છે, પરંતુ આપણામાંથી કેટલા લોકો કાર શરૂ કરતી વખતે, ઈંડું ઉકાળતી વખતે અથવા આપણા લૉનને ફળદ્રુપ કરતી વખતે તે કરે છે?
રાસાયણિક ઉત્પ્રેરક નિષ્ણાત રિચાર્ડ કોંગ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ વિશે વિચારી રહ્યા છે. "વ્યાવસાયિક ટ્યુનર" તરીકેના તેમના કાર્યમાં, જેમ તેઓ કહે છે, તેમને ફક્ત પોતાની મેળે ઉદ્ભવતા પ્રતિભાવોમાં જ રસ નથી, પણ નવા પ્રતિભાવો ઓળખવામાં પણ રસ છે.
કોલેજ ઓફ આર્ટ્સ એન્ડ સાયન્સમાં રસાયણશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક જીવવિજ્ઞાનમાં ક્લાર્મન ફેલો તરીકે, કોંગ એવા ઉત્પ્રેરક વિકસાવવા માટે કામ કરે છે જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઇચ્છિત પરિણામો તરફ દોરી જાય છે, સલામત અને મૂલ્યવર્ધિત ઉત્પાદનો પણ બનાવે છે, જેમાં એવા ઉત્પાદનોનો પણ સમાવેશ થાય છે જે વ્યક્તિના સ્વાસ્થ્ય પર સકારાત્મક અસર કરી શકે છે. બુધવાર.
"મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ સહાય વિના થાય છે," કોંગે કહ્યું, જ્યારે કાર અશ્મિભૂત ઇંધણ બાળે છે ત્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે. "પરંતુ વધુ જટિલ અને જટિલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ આપમેળે થતી નથી. આ તે છે જ્યાં રાસાયણિક ઉત્પ્રેરક ભૂમિકા ભજવે છે."
કોંગ અને તેમના સાથીઓએ તેઓ જે પ્રતિક્રિયાઓ કરવા માંગતા હતા તેનું નિર્દેશન કરવા માટે ઉત્પ્રેરક વિકસાવ્યા. ઉદાહરણ તરીકે, યોગ્ય ઉત્પ્રેરક પસંદ કરીને અને પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ સાથે પ્રયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ફોર્મિક એસિડ, મિથેનોલ અથવા ફોર્માલ્ડીહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.
રસાયણશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક જીવવિજ્ઞાન (A&S) ના પ્રોફેસર અને કોંગના મોડરેટર કાયલ લેન્કેસ્ટરના જણાવ્યા અનુસાર, કોંગનો અભિગમ લેન્કેસ્ટરની પ્રયોગશાળાના "શોધ-સંચાલિત" અભિગમ સાથે સારી રીતે બંધબેસે છે. "રિચાર્ડને તેની રસાયણશાસ્ત્રને સુધારવા માટે ટીનનો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર હતો, જે મારી સ્ક્રિપ્ટમાં ક્યારેય નહોતો," લેન્કેસ્ટરે કહ્યું. "તેમની પાસે એક ઉત્પ્રેરક છે જે પસંદગીપૂર્વક કાર્બન ડાયોક્સાઇડને રૂપાંતરિત કરી શકે છે, જેના વિશે પ્રેસમાં ઘણી ચર્ચા થાય છે, તેને વધુ મૂલ્યવાન વસ્તુમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે."
કોંગ અને તેમના સહયોગીઓએ તાજેતરમાં એક એવી સિસ્ટમ શોધી કાઢી છે જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ફોર્મિક એસિડમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.
"જ્યારે આપણે પ્રતિભાવમાં હજુ સુધી અત્યાધુનિક નથી, અમારી સિસ્ટમ ખૂબ જ કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય તેવી છે," કોંગે કહ્યું. "આ રીતે, આપણે વધુ ઊંડાણપૂર્વક સમજવાનું શરૂ કરી શકીએ છીએ કે શા માટે કેટલાક ઉત્પ્રેરક અન્ય કરતા ઝડપથી કાર્ય કરે છે, શા માટે કેટલાક ઉત્પ્રેરક સ્વાભાવિક રીતે વધુ સારા છે. આપણે ઉત્પ્રેરકના પરિમાણોમાં ફેરફાર કરી શકીએ છીએ અને સમજવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ કે આ વસ્તુઓ ઝડપથી કાર્ય કરે છે, કારણ કે તેઓ જેટલી ઝડપથી કાર્ય કરે છે, તેટલી સારી રીતે કાર્ય કરે છે, તમે પરમાણુઓ ઝડપથી બનાવી શકો છો."
ક્લાર્મન ફેલો તરીકે, કોંગ પર્યાવરણમાંથી નાઈટ્રેટ્સ, એક સામાન્ય ખાતર જે ઝેરી રીતે જળમાર્ગોમાં પ્રવેશ કરે છે, તેને દૂર કરવા અને તેને વધુ હાનિકારક પદાર્થોમાં ફેરવવા માટે પણ કામ કરી રહ્યા છે, એમ તેમણે જણાવ્યું હતું.
કોંગે પૃથ્વીમાં જોવા મળતી ધાતુઓ, જેમ કે એલ્યુમિનિયમ અને ટીન, ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરવાનો પ્રયોગ કર્યો. આ ધાતુઓ સસ્તી, બિન-ઝેરી અને પૃથ્વીના પોપડામાં વિપુલ પ્રમાણમાં હોય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ ટકાઉપણાના મુદ્દાઓ ઉભા કરશે નહીં, એમ તેમણે જણાવ્યું હતું.
"અમે બે ધાતુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે ત્યાં ઉત્પ્રેરક કેવી રીતે બનાવવા તે પર પણ કામ કરી રહ્યા છીએ," કોંગે કહ્યું. "એક માળખામાં બે ધાતુઓનો ઉપયોગ કરીને, બાયમેટાલિક સિસ્ટમ્સમાંથી આપણે કઈ પ્રતિક્રિયાઓ અને રસપ્રદ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ મેળવી શકીએ છીએ?"
જંગલો એ રાસાયણિક વાતાવરણ છે જે આ ધાતુઓને જાળવી રાખે છે - જંગલો આ ધાતુઓની ક્ષમતાને ઉજાગર કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, જેમ તમને યોગ્ય હવામાન માટે યોગ્ય કપડાંની જરૂર હોય છે, કોંગે કહ્યું.
છેલ્લા 70 વર્ષોથી, રાસાયણિક સંક્રમણો પ્રાપ્ત કરવા માટે એક જ ધાતુ કેન્દ્રનો ઉપયોગ કરવાનો ધોરણ રહ્યો છે, પરંતુ છેલ્લા એક દાયકામાં, આ ક્ષેત્રના રસાયણશાસ્ત્રીઓએ રાસાયણિક રીતે અથવા નજીકમાં બે ધાતુઓના જોડાણની તપાસ કરવાનું શરૂ કર્યું છે. પ્રથમ, કોંગ કહે છે, "તે તમને વધુ સ્વતંત્રતા આપે છે."
કોંગ કહે છે કે આ બાયમેટાલિક ઉત્પ્રેરકો રસાયણશાસ્ત્રીઓને તેમની શક્તિઓ અને નબળાઈઓના આધારે ધાતુ ઉત્પ્રેરકોને જોડવાની ક્ષમતા આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક ધાતુ કેન્દ્ર જે સબસ્ટ્રેટ સાથે ખરાબ રીતે બંધાય છે પરંતુ બોન્ડ્સને સારી રીતે તોડે છે તે બીજા ધાતુ કેન્દ્ર સાથે કામ કરી શકે છે જે બોન્ડ્સને ખરાબ રીતે તોડે છે પરંતુ સબસ્ટ્રેટ સાથે સારી રીતે બંધાય છે. બીજી ધાતુની હાજરી પ્રથમ ધાતુના ગુણધર્મોને પણ અસર કરે છે.
"તમે બે ધાતુ કેન્દ્રો વચ્ચે જેને આપણે સિનર્જિસ્ટિક અસર કહીએ છીએ તે મેળવવાનું શરૂ કરી શકો છો," કોંગે કહ્યું. "બાયમેટાલિક ઉત્પ્રેરકનું ક્ષેત્ર પહેલેથી જ ખરેખર અનન્ય અને અદ્ભુત પ્રતિક્રિયા બતાવવાનું શરૂ કરી રહ્યું છે."
કોંગે કહ્યું કે પરમાણુ સંયોજનોમાં ધાતુઓ એકબીજા સાથે કેવી રીતે જોડાય છે તે અંગે હજુ પણ ઘણી અસ્પષ્ટતાઓ છે. તે રસાયણશાસ્ત્રની સુંદરતાથી એટલો જ ઉત્સાહિત હતો જેટલો તે પરિણામોથી હતો. કોંગને એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં તેમની કુશળતા માટે લેન્કેસ્ટર લેબોરેટરીઝમાં લાવવામાં આવ્યો હતો.
"આ એક સહજીવન છે," લેન્કેસ્ટરે કહ્યું. "એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીથી રિચાર્ડને સમજવામાં મદદ મળી કે પડદા પાછળ શું ચાલી રહ્યું છે અને ટીનને ખાસ કરીને પ્રતિક્રિયાશીલ અને આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટે સક્ષમ શું બનાવે છે. મુખ્ય જૂથ રસાયણશાસ્ત્રના તેમના વ્યાપક જ્ઞાનથી અમને ફાયદો થયો, જેણે જૂથ માટે એક નવા ક્ષેત્રના દરવાજા ખોલ્યા."
કોંગ કહે છે કે, તે બધું મૂળભૂત રસાયણશાસ્ત્ર અને સંશોધન પર આધારિત છે, અને આ અભિગમ ઓપન ક્લાર્મન શિષ્યવૃત્તિ દ્વારા શક્ય બન્યો છે.
"સામાન્ય દિવસે, હું પ્રયોગશાળામાં પ્રતિક્રિયાઓ ચલાવી શકું છું અથવા કમ્પ્યુટર પર બેસીને અણુઓનું અનુકરણ કરી શકું છું," તેમણે કહ્યું. "અમે શક્ય તેટલું રાસાયણિક પ્રવૃત્તિનું સંપૂર્ણ ચિત્ર મેળવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છીએ."