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 ધ્વનિ ઇજનેર" તરીકેના તેમના કાર્યમાં, જેમ કે તેઓ પોતે કહે છે, તેમને ફક્ત પોતાનામાં ઉદ્ભવતી પ્રતિક્રિયાઓમાં જ નહીં, પણ નવી પ્રતિક્રિયાઓને ઉશ્કેરવામાં 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 ઇચ્છિત પ્રતિક્રિયાને દિશામાન કરવા માટે એક ઉત્પ્રેરક ડિઝાઇન કર્યો, અને તે બન્યું. ઉદાહરણ તરીકે, યોગ્ય ઉત્પ્રેરક પસંદ કરીને અને પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ સાથે પ્રયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ફોર્મિક એસિડ, મિથેનોલ અથવા ફોર્માલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.
કોંગનો અભિગમ લેન્કેસ્ટરના "શોધ-સંચાલિત" અભિગમ સાથે સારી રીતે બંધબેસે છે, એમ રસાયણશાસ્ત્ર અને રાસાયણિક જીવવિજ્ઞાન (A&S) ના પ્રોફેસર અને કોંગ ફેકલ્ટી કાયલ લેન્કેસ્ટરે જણાવ્યું હતું. "રિચાર્ડને તેમની રસાયણશાસ્ત્ર સુધારવા માટે ટીનનો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર હતો, જે મારા મનમાં ક્યારેય નહોતો," લેન્કેસ્ટરે કહ્યું. "તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના પસંદગીયુક્ત રૂપાંતર માટે ઉત્પ્રેરક છે જે વધુ મૂલ્યવાન છે, અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઘણી ખરાબ પ્રેસ મળે 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 હાલમાં અત્યાધુનિક પ્રતિક્રિયાશીલતાની નજીક નથી, ત્યારે આપણી સિસ્ટમ ખૂબ જ રૂપરેખાંકિત છે," કોંગે કહ્યું. "તેથી 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 પરિમાણોને બદલી શકીએ છીએ અને સમજવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ કે આ વસ્તુઓ ઝડપથી કાર્ય કરે છે, કારણ કે તેઓ જેટલી ઝડપથી કાર્ય કરે છે, તેટલું સારું - તમે પરમાણુઓ ઝડપથી બનાવી શકો છો."
ક્લાર્મન ફેલો તરીકે, કોંગ પર્યાવરણમાંથી જળમાર્ગોમાં પ્રવેશતા સામાન્ય ઝેર નાઈટ્રેટ્સને હાનિકારક પદાર્થમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે પણ કામ કરી રહ્યા છે, તે કહે છે.
કોંગે ઉત્પ્રેરક તરીકે એલ્યુમિનિયમ અને ટીન જેવી સામાન્ય પૃથ્વી ધાતુઓનો 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 એ પણ શોધી રહ્યા છીએ કે આ બે ધાતુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે ત્યાં ઉત્પ્રેરક કેવી રીતે બનાવવું," કોંગે કહ્યું. "ફ્રેમવર્કમાં બે ધાતુઓનો ઉપયોગ કરીને, બાયમેટાલિક સિસ્ટમ્સમાંથી આપણે કેવા પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ અને રસપ્રદ પ્રશ્નો મેળવી શકીએ છીએ?" "રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા?"
કોંગના મતે, સ્કેફોલ્ડિંગ એ રાસાયણિક વાતાવરણ છે જેમાં આ ધાતુઓ રહે છે.
છેલ્લા 70 વર્ષોથી, રાસાયણિક પરિવર્તન પ્રાપ્ત કરવા માટે એક જ ધાતુ કેન્દ્રનો ઉપયોગ કરવાનો ધોરણ રહ્યો છે, પરંતુ છેલ્લા એક દાયકામાં, આ ક્ષેત્રના રસાયણશાસ્ત્રીઓએ બે રાસાયણિક રીતે બંધાયેલા અથવા સંલગ્ન ધાતુઓ વચ્ચે સિનર્જિસ્ટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અન્વેષણ કરવાનું શરૂ કર્યું છે. કોંગે કહ્યું, "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 જોડાય 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 ઉત્પ્રેરકના ક્ષેત્રમાં કેટલીક ખરેખર અનન્ય અને અદ્ભુત પ્રતિક્રિયાઓ ઉભરી રહી છે."
કોંગે કહ્યું કે ધાતુઓ પરમાણુ સ્વરૂપોમાં એકબીજા સાથે કેવી રીતે જોડાય છે તે અંગે હજુ પણ ઘણી અનિશ્ચિતતા છે. તે રસાયણશાસ્ત્રની સુંદરતાથી એટલો જ ઉત્સાહિત હતો જેટલો તે પરિણામોથી હતો. કોંગને એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં કુશળતા માટે લેન્કેસ્ટરની પ્રયોગશાળામાં લાવવામાં આવ્યો હતો.
"આ એક સહજીવન છે," લેન્કેસ્ટરે કહ્યું. "એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીથી રિચાર્ડને સમજવામાં મદદ મળી કે હૂડ હેઠળ શું છે અને ટીનને ખાસ કરીને પ્રતિક્રિયાશીલ અને આ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટે સક્ષમ શું બનાવે છે. મુખ્ય જૂથ રસાયણશાસ્ત્રના તેમના વ્યાપક જ્ઞાનથી અમને લાભ થાય છે, જે એક નવા ક્ષેત્રમાં ખુલ્યું છે."
કોંગે જણાવ્યું હતું કે, તે બધું મૂળભૂત રસાયણશાસ્ત્ર અને સંશોધન પર આધારિત છે, જે ઓપન ક્લાર્મન ફેલોશિપ દ્વારા શક્ય બન્યું છે.
"સામાન્ય રીતે હું પ્રયોગશાળામાં પ્રતિક્રિયા ચલાવી શકું છું અથવા કમ્પ્યુટર પર બેસીને પરમાણુનું અનુકરણ કરી શકું છું," તેમણે કહ્યું. "અમે શક્ય તેટલું રાસાયણિક પ્રવૃત્તિનું સંપૂર્ણ ચિત્ર મેળવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છીએ."