Aproape tot ceea ce în viața de zi cu zi depinde de catalizatori: mașini, Post-It note, detergent de rufe, bere. Toate părțile sandwich-pâine, brânză cheddar, friptură de curcan., Catalizatorii descompun pulpa de hârtie pentru a produce hârtia netedă din revista dvs. Îți curăță lentilele de contact în fiecare seară. Transformă laptele în iaurt și petrol în căni de lapte din plastic, CD-uri și căști de bicicletă.
ce este cataliza?catalizatorii accelerează o reacție chimică prin scăderea cantității de energie de care aveți nevoie pentru a obține una. Cataliza este coloana vertebrală a multor procese industriale, care utilizează reacții chimice pentru a transforma materiile prime în produse utile. Catalizatorii sunt integrați în fabricarea materialelor plastice și a multor alte articole fabricate.chiar și corpul uman funcționează pe catalizatori., Multe proteine din corpul tău sunt de fapt catalizatori numiți enzime, care fac totul, de la crearea de semnale care îți mișcă membrele până la a ajuta la digerarea alimentelor. Ele sunt cu adevărat o parte fundamentală a vieții.
lucrurile mici pot avea rezultate mari.
în cele mai multe cazuri, aveți nevoie doar de o cantitate mică de catalizator pentru a face diferența. Chiar și mărimea particulei catalizatorului poate schimba modul în care se desfășoară o reacție. Anul trecut, o echipă Argonne, inclusiv omul de știință Larry Curtiss, a descoperit că un catalizator de argint este mai bun la sarcina sa atunci când este în nanoparticule la doar câțiva atomi., (Catalizatorul transformă propilena în oxizi de propilenă, care este primul pas în fabricarea antigelului și a altor produse.)
se poate face lucrurile mai ecologice.
procesele industriale de fabricație a materialelor plastice și a altor elemente esențiale produc adesea subproduse neplăcute care pot prezenta pericole pentru sănătatea umană și pentru mediu. Catalizatorii mai buni pot ajuta la rezolvarea acestei probleme. De exemplu, același catalizator de argint produce de fapt mai puține produse secundare toxice-făcând întreaga reacție mai ecologică.în centrul său, un catalizator este o modalitate de a economisi energie., Și aplicarea catalizatorilor la scară largă ar putea salva lumea o mulțime de energie. Trei procente din toată energia folosită în SUA în fiecare an se transformă în etan și propan în alchene, care sunt folosite pentru a face materiale plastice, printre altele. Acesta este echivalentul a peste 500 de milioane de barili de benzină.catalizatorii sunt, de asemenea, cheia pentru deblocarea biocombustibililor. Toată biomasa-porumb, iarbă de schimb—copaci-conține un compus dur numit celuloză, care trebuie descompus pentru a face combustibil., Găsirea catalizatorului perfect pentru dezintegrarea celulozei ar face biocombustibilii mai ieftini și mai viabili ca sursă de energie regenerabilă.
de multe ori, nu avem nici o idee de ce funcționează.
motivele exacte pentru care funcționează catalizatorii sunt adesea încă un mister pentru oamenii de știință., Curtiss lucrează în cataliza computațională: folosind computerele pentru a aborda interacțiunea complicată dintre Fizică, Chimie și matematică care explică modul în care funcționează un catalizator.odată ce și-au dat seama de proces, oamenii de știință pot încerca să construiască un catalizator care să funcționeze și mai bine simulând modul în care ar putea funcționa diferite materiale. Configurațiile potențiale pentru noi catalizatori pot rula la mii de combinații, motiv pentru care supercomputerele sunt cele mai bune în a face față acestora.,când Edison construia becul, a testat literalmente sute de filamente diferite (testând probabil răbdarea asistenților săi de laborator) înainte de a descoperi filamentul carbonizat. Profitând de supercomputere și de tehnologia modernă, oamenii de știință pot accelera anii de testare și cheltuieli pentru a ajunge la descoperiri.Curtiss rulează simulări pe supercomputerul Argonne Blue Gene/P pentru a proiecta noi catalizatori posibili. „Pe măsură ce supercomputerele au devenit mai rapide, am reușit să facem lucruri pe care nu le-am fi putut face niciodată acum 10 ani”, a spus el.,
acestea ar putea fi esențiale pentru următoarea mare revoluție în baterii.bateriile litiu-ion recent eficiente au ajutat la transformarea telefoanelor auto greoaie în telefoanele mobile și laptopurile subțiri și elegante disponibile astăzi. Dar oamenii de știință caută deja următoarea revoluție a bateriilor—una care ar putea face într-o zi o baterie ușoară și suficient de puternică pentru a lua o mașină de 500 de mile la un pas. O idee promițătoare este bateriile cu litiu-aer, care utilizează oxigenul din aer ca componentă primară., Dar această baterie nouă va necesita o modernizare totală a chimiei interne și va avea nevoie de un nou catalizator puternic pentru ao face să funcționeze. O baterie litiu-aer funcționează prin combinarea atomilor de litiu și oxigen și apoi le rupe în afară, peste si peste. Aceasta este o situație adaptată pentru un catalizator, iar una bună ar face reacția mai rapidă și ar face bateria mai eficientă.
cum se face un nou catalizator?
înțelegerea chimiei din spatele reacțiilor este primul pas; apoi, oamenii de știință pot folosi modelarea pentru a proiecta noi catalizatori potențiali și a le testa în laborator., Dar acest prim pas este dificil dacă nu puteți ajunge la nivelul atomic pentru a vedea ce se întâmplă în timpul unei reacții. Aici strălucesc mari facilități științifice precum Argonne ‘ s Advanced Photon Source (APS).la APS, oamenii de știință pot folosi cele mai strălucitoare raze X din Statele Unite pentru a urmări reacțiile în timp real. La Centrul de microscopie electronică al Laboratorului, cercetătorii fac fotografii ale atomilor în timp ce reacționează. Curtiss și Echipa au folosit ambele în căutarea unor catalizatori mai buni.
Leave a Reply