Գիտեք քիմիայի սուրբ գորշ ռեակցիայի մասին:
April 22, 2024
Երբ խոսքը վերաբերում է բնական գազին, դուք չպետք է անծանոթ լինեք դրա հետ, եւ այժմ ոչ մի տնային տնտեսություն չի կարող եփել առանց դրա: Բնական գազի հիմնական բաղադրիչը մեթան է, որը հանդիսանում է ամենապարզ ածխաջրածինային միացություններից մեկը: Մեթենի զարգացումը եւ օգտագործումը արագացնելը էներգետիկ եւ քիմիական արդյունաբերության կանաչ եւ կայուն զարգացումն իրականացնելու բանալին է: Ի լրումն իր անմիջական օգտագործման, որպես վառելիքի, մեթանը կարող է օգտագործվել նաեւ որպես C1 ռեսուրս, այսինքն `մոլեկուլ, որը պարունակում է ածխածնի ատոմ, ինչպիսիք են մեթանոլը, ձեւավորումը թթու եւ այլն: Մեթանը կարող է այրվել թթվածնի մեջ `ջուր եւ ածխաթթու գազ ձեւավորելու համար: Առանց այրման հնարավոր է մեղմ պայմաններում ակտիվացնել եւ վերափոխել մեթան մոլեկուլների ածխաջրածնային պարտատոմսերը: Պատասխանը այո է: Սա է «Սուրբ Գրայր» ռեակցիան կատալիզացիայի ոլորտում: «Սուրբ Գրիջիլ» -ի հետ կապված ռեակցիաները հաճախ չափազանց դժվար են, քանի որ կարող են անհրաժեշտ լինել շատ կոշտ պայմաններում, կամ նրանց գուցե անհրաժեշտ լինի հաղթահարել քիմիական ռեակցիայի բնածին դժվարությունները, ինչպիսիք են բարձր կայուն միացությունների ակտիվացումը, ցածր Եկամտաբերություն եւ ցածր ընտրականություն: Այս մարտահրավերները դժվարացնում են այս ռեակցիաները գիտակցելը, բայց եթե դրանք կարող են հաջողությամբ հասնել, նրանք կհանգեցնեն գիտական հետազոտությունների եւ արդյունաբերական ծրագրերի զգալի առաջխաղացման:
1.Սալգենտրոնը ցածր ջերմաստիճանում մեթանի վերափոխման մեջ Շատ դժվար է մեթան ուղղակիորեն տեղափոխել այլ օգտակար քիմիական նյութեր `ցածր ջերմաստիճանում կամ սենյակի ջերմաստիճանում, ինչու է դա: Եկեք նայենք մեթանի եւ թթվածնի բնույթին: Մեթանի քիմիական կառուցվածքը պարունակում է չորս նույնական ածխածնի ջրածնի պարտատոմսեր (CH), որոնք կազմում են խիստ սիմետրիկ օրթեզրամանդակի կազմաձեւ, եւ մեթանի յուրաքանչյուր CH3-H կապ ունի պարտատոմսերի էներգիա մինչեւ 435 կ. / Մոլ: Մենք կարող ենք մտածել Մեթանի CH կապի մասին, որպես հատկապես ուժեղ գարուն: Այս գարունը շատ լարված է եւ ձգվելու շատ ուժ է պահանջում: Քիմիայում այս «ուժը» էներգիա է, որը անհրաժեշտ է CH պարտապանը կոտրելու համար: Այս բարձր կապակցման էներգիան մետրանի CH պարտատոմսերը դարձնում է ջերմոդինամիկապես կայուն եւ շատ դժվար է քանդել կամ արձագանքել նորմալ պայմաններում: Մյուս կողմից, քիմիական ռեակցիաներում ռեակտիվ խմբերը սովորաբար ստեղծվում են բեւեռային փոխազդեցության ներքո (բեւեռային փոխազդեցությունը այն երեւույթն է, որը մի մոլեկուլը դրականորեն լիցքավորվում է), մինչդեռ սիմետրիկ պայմանավորված է Այն նման բեւեռականություն առաջացնելուց (ըստ մոլեկուլային կազմաձեւման, սիմետրիայի ինքնաթիռով մոլեկուլ չունի բեւեռականություն) եւ չի կարող ռեակտիվ խմբեր ապահովել: Հետեւաբար, մեթանի ակտիվացումը եւ փոխարկումը շատ դժվար է եւ սովորաբար պահանջում են կոշտ պայմաններ, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը (600-1100 ° C) կամ որոշ «էքստրադոֆիլներ», ինչպիսիք են գերհզոր թթուները եւ ազատ ռադիկալները, որոնք աջակցում են մեթանի ակտիվացմանը: Հետեւաբար, մեթանի եւ թթվածնի ցածր ջերմաստիճանի ակտիվացման հիմնական դժվարությունը կայանում է, թե ինչպես ակտիվացնել մեթանի ch կապը, այսինքն, ինչպես պետք է ձգվել «գարունը» Ch Bond- ում: 2. Կատալիզատորի հրաշքը Գիտնականները եկել են այս խնդրի լավ լուծմամբ եւ որոշեցին օգտագործել կատալիզատոր `ցածր ջերմաստիճանում մեթանը ակտիվացնելու համար (կատալիզատորը չի փոխվում ռեակցիայի առաջ կամ դրանից հետո) էներգիայի, որը պետք է ներարկվի, որպեսզի արձագանքի համար լինի): 2023-ին, «Բնության կատալիզ» ամսագիրը զեկուցել է թթվածնի միջոցով թթվածնի հետ C1 օքսիդների հետ մեթանի անմիջական փոխարկմանը (մեթիլեն գլիկոլ (մետր) օգտագործելով կատալիզատոր 25 ° C ջերմաստիճանում: 4.2% -ով եւ գրեթե 100% C1 թթվածնի մեթան փոխարկումը հասել է մեթան եւ թթվածին վերածելով արժեքավոր C1 թթվածինների, շրջապատող պայմաններում: Այս MOS2- ը մինչ այժմ հաղորդված միակ կատալիզատորն է, որը կարող է իրականացնել մեթանի եւ թթվածնի սենյակի ջերմաստիճանի փոխարկումը: Այս ամենը պայմանավորված է MO2- ի եզրին MO կայքի եզակի երկրաչափության եւ էլեկտրոնային կառուցվածքի շնորհիվ: Այս Mo կայքը բարձր ակտիվացման գործողություն ունի թթվածնի նկատմամբ ջրային միջավայրում, ձեւավորելով կախարդական O = O = O * տեսակ: Այս տեսակը ավելի հեշտ է դարձնում ածխածնի ջրածնի կապը կոտրել եւ նվազեցնում է մեթանի CH կապի ակտիվացման էներգիան, դրանով իսկ մեծապես մեծացնելով մեթանի ռեակտիվությունը եւ այդպիսով գիտակցելով մեթանի եւ թթվածնի ցածր ջերմաստիճանի ակտիվացումը: Այս հայտնագործությունը ավելի շատ հնարավորություններ կբերի էներգիայի ապագա օգտագործման եւ շրջակա միջավայրի պահպանության, ինչպես նաեւ մեզ ավելի խորը հասկանալու կատալիզատորների եւ օժանդակների զարմանալի դերի մասին:
3. Մեթանի ցածր ջերմաստիճանի ակտիվացման ռազմավարական նշանակություն Հասկանալով մեթանի եւ թթվածնի ուղղակի կատալիտիկական փոխարկումը սենյակային ջերմաստիճանում եւ այլ օգտակար քիմիական նյութերի մեջ մեթան վերածելը, կարող է մեծապես բարելավել բնական գազի օգտագործման արագությունը եւ ավելի լավ է պաշտպանել շրջակա միջավայրը եւ իրականացնել էներգետիկ կայուն զարգացումը Մի շարք Երկրորդ, որպես ջերմոցային գազ, մեթանը երկրորդն է միայն ածխաթթու գազը `գլոբալ տաքացման գործում ունեցած ներդրման մեջ: Եթե մեթանը կարող է վերածվել այլ նյութերի, ապա դա կարող է օգնել մեզ նվազեցնել օդային աղտոտիչների արտանետումը (օրինակ, ածխածնի օքսիդներ, ազոտներ, ածխաջրածներ եւ եթերային միացություններ) եւ թեթեւացնել գլոբալ տաքացման ճնշումը:
