مس و آهن با ارزش‌تر از طلا!
کیمیاگران باستان به دنبال تبدیل فلزات پایه، مثل سرب، به طلاي گرانبها بودند. در حال حاضر فرآیند جدیدي در دانشگاه ایلینوی در شیکاگو پايه‌گذاري شده است كه نشان می‌دهد فلزات پایه ممکن است ارزشي بیشتر از طلاي هم‌وزن خود را داشته باشند، مانند کاتالیزورهاي ساخته شده از مواد خام مبتنی بر نفت كه در تولید محصولات بی شماری استفاده مي‌شوند.
این فرآیند به صورت آنلاین در مجله آمريكن كميكال سوساييتي توضيح داده شد. مواد دارويی، قطعات الکترونیکی، پلاستیک‌ها و سوخت‌ها تنها برخی از محصولات مبتني بر نفت كه یک مولکول هیدروکربن است هستند. اما برای استفاده از نفت، ابتدا بايد پیوندهای شیمیایی بین اتم‌های هیدروژن و کربن آن شکسته شوند تا بتوان عناصر دیگر را به آن اضافه كرد. روش شکستن آن پيوندها به غیر از روش سوزاندن یک چالش بزرگ برای شيميدان‌ها است.
نيل مانكاد، استادیار شیمی دانشگاه ایلینوی، كسي كه اين فرآيند را توسط دانشجوي كارشناسي ارشد خود به نام توماس مازاكانو ابداع كرده است مي‌گويد: « پیوندهای کربن-هیدروژن بی اثر هستند و یک کاتالیزور برای تسهیل واکنش‌های شیمیایی که باعث شكستن این پيوندها مي‌شوند، مورد نياز است.» اکثر کاتالیزورهای مورد استفاده در حال حاضر فلزات «نجیب»، کمیاب و گران قیمتي مانند پلاتین، پالادیوم و ایریدیوم هستند. آنها همچنین سمی‌اند، و حذف كامل آنها از مواد دارویی و سایر محصولات مورد مصرف انسان دشوار است.
مانكاد مي‌گويد: «استفاده از اين فلزات به اين دليل است كه آنها واقعا به خوبی کار می‌کنند، و چندين جایگزین براي آنها وجود دارد، پیدا کردن جایگزین امن‌تر و ارزان‌تر برای این کاتالیزورهاي فلز نجیب هدف اصلی شیمی مدرن است.»
مانكاد روشي برای استفاده از مس و آهن، هر دو با هم به جای كاتاليزور فلز بسیار نادر ایریدیوم ابداع كرده است که در یک فرآیند شیمیایی به نام بوريليشن استفاده مي‌شوند. اضافه کردن یک اتم بور به کربن اولین گام در سنتز بسیاری از محصولات، از داروهای شیمی درمانی تا چسب‌ها و پلیمرها است.
مانكاد مي‌گويد: «ایریدیوم كمياب‌ترين عنصر در جدول تناوبی است و در واقع، بسیاری از اين عنصر از شهاب سنگ‌ها به وجود مي‌آيد.»
در واکنش بوريليشن، ایریدیوم دو الکترون به دست مي‌آورد که پیوند کربن-هیدروژن را تشكيل مي‌دهد و سپس آنها را به یک اتم بور مي‌بخشد تا آن را به كربن متصل كند. در فرآیند مانكاد، مس و آهن هر دو با يك الكترون واکنش نشان می‌دهند، و با هم دو الکترون از یک پیوند کربن-هیدروژن را براي تشکيل پیوند کربن-بور انتقال مي‌دهند.
مانكاد مي‌گويد: «فلزات پایه هرگز برای این واکنش‌هاي دو الکتروني مانند بوريليشن در نظر گرفته نشده بودند. مس و آهن، که بسیار ارزان و فراوان هستند، زمانی که بسیار نزدیک به هم قرار داده مي‌شوند، قادر به مراقبت از واکنش‌های دو الکتروني، درست مانند ایریدیم هستند.»
مانكاد معتقد است روش تجزیه مبتني بر فلزات پایه خود را می‌تواند به واکنش‌های دیگري که مواد آلی را به محصولات نهایی مفيد تبديل مي‌كنند، تعميم دهد. گروه او به دنبال چنین کاربردهايی هستند و در حال کار براي عملي ساختن استراتژی خود برای رقابت با شيمي سنتی، فلز-نجيب هستند.
مانكاد مي‌گويد: « استفاده از مس و آهن برای تسریع واکنش‌هاي مورد نياز برای ساخت بسیاری از چیزهایی که ما هر روز بر آنها تکیه داريم، به نفع محیط زیست خواهد بود و به كاهش هزینه‌های ضروري كمك خواهد كرد. مس و آهن فراوان و ارزان هستند، و بر خلاف فلزات نجیب لازم نیست که به طور کامل آنها را از محصولات نهایی زدود زيرا کمتر سمی هستند.»
No tags for this post.
