Химиядағы Қасиетті Грейд реакциясы туралы білдіңіз бе?
April 22, 2024
Табиғи газ туралы айтқанда, сіз онымен таныс болмауыңыз керек, ал қазір онсыз үйде тамақ пісіре алмайды. Табиғи газдың негізгі компоненті - бұл метан, бұл ең қарапайым көмірсутекті қосылыстардың бірі. Метанды дамыту мен кәдеге жаратуды жеделдету энергетикалық және химия өнеркәсібінің жасыл және тұрақты дамуын жүзеге асырудың кілті болып табылады. Жанармай ретінде тікелей пайдаланудан басқа, метанды C1 ресурсы ретінде пайдалануға болады, яғни, көміртек атомы бар молекула және метанол, мысалы, метанол, формальды химиялық заттарды дайындауға ауыстырылуы мүмкін қышқыл және т.б. Метанды оттегімен жағуға болады, олар су мен көмірқышқыл газын қалыптастыру үшін. Жан жануысыз, метан молекулаларының көмірсутектерінің байланыстарын жұмсақтық жағдайында қосуға және түрлендіруге бола ма? Жауап - иә! Бұл катализ саласындағы «Қасиетті Грейд» реакциясы. «Қасиетті Грейд» -мен байланысты реакциялар көбінесе өте қиын, өйткені олар өте қатал жағдайларға тап болуы мүмкін, өйткені олар өте қатал жағдайларды орындау қажет болуы мүмкін немесе олар өте тұрақты қосылыстарды қосу сияқты химиялық реакцияның қиындықтарын жеңуі мүмкін кірістілік және төмен таңдау. Бұл қиындықтар бұл реакцияларды жүзеге асыруды қиындатады, бірақ егер олар сәтті қол жеткізе алса, олар ғылыми зерттеулер мен өнеркәсіптік қосымшалардағы айтарлықтай жетістіктерге жетеді.
Метанды төмен температурада түрлендірудегі 1.Calenges Метанды тікелей температурада немесе бөлме температурасында арзан оттегі бар басқа пайдалы химикаттарға айналдыру өте қиын, сондықтан неге бұл? Метан мен оттегінің табиғатын қарастырайық. Метанның химиялық құрылымында жоғары симметриялы орталық-сутектік байланыстар (CH) құрамында жоғары симметриялы орталық-сутектік байланыстар бар (CH), ал CH3-H метанның әрқайсысында 435 Кжж / мольдің облигациялары бар. Біз метанның CH-ді әсіресе күшті көктем деп санай аламыз. Биылғы көктем өте қатты және созылуға көп күш қажет. Химияда бұл «күш» - бұл CH CH CH CH-ді жою үшін қажет энергия. Бұл жоғары байланыс энергиясы метанның CH-ді термодинамикалық тұрғыдан тұрақты және қалыпты жағдайда бұзу немесе реакция жасау өте қиын. Екінші жағынан, химиялық реакцияларда, әдетте, полярлық өзара әрекеттесу кезінде реактивті топтар пайда болады (полярлық өзара әрекеттесу - бұл молекула оң зарядталған, басқа теріс зарядталған), ал метан молекуласының симметриялық құрылымы мен нүктесіз табиғаты алдын алады Ол мұндай полярлықты тудырады (молекулалық конфигурацияға сәйкес, симметриялы ұшақпен молекула полярлығы жоқ) және реактивті топтармен қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан метанды белсендіру және конверсиялау өте қиын және әдетте жоғары температура (600-1100 ° C) немесе метанды жандандыруға көмектесетін супер күшті қышқылдар мен еркін радикалдар сияқты көптеген «экстремофилдер». Сондықтан метан мен оттегінің төмен температуралық белсенділігін іске асырудағы басты қиындық Метанның CH, яғни CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH-ге қалай созылуға болатындығын көрсетеді. 2. Катализатордың кереметі Ғалымдар бұл мәселенің жақсы шешімімен келді және катализаторды метанның төмен температурада белсендіруге көмектесу үшін таңдады (катализатор - реакцияға дейін немесе одан кейін өзгермейтін химиялық, бірақ минималды мөлшерді өзгерту арқылы реакцияны тездетеді) реакцияны орындау үшін енгізілуі керек энергия). 2023 жылы, Журналда «Метанды» ц1 оксидтеріне (C1) оксидтермен тікелей конверсиялау процесі туралы хабарлады (метанол (CH3OH), формаль қышқылы (HPOOH), металл қышқылы (HPOOH), металл қышқылы (Hoooh), металл гликолы (MOS2) Катализатор 25 ° C. Метанды конверсиялау 4,2% және 100% ц1-ге жуық оттегімен қоршаған ортаға зиянды C1 оттегіне айналдыру арқылы қол жеткізілді. Бұл MOS2 бөлме температурасын метан мен оттегін түрлендіруді жүзеге асыратын жалғыз катализатор. Мұның барлығы Мұсының шетіндегі бірегей геометрия мен Мо сайттың электронды құрылымының арқасында. Бұл Мо сайттың су ортасында оттегіне қарай жоғары белсенділік бар, сиқырлы O = Mo = O * түрлерін қалыптастырады. Бұл түр көміртекті-сутегі байланыстарын жеңілдетеді және CH метан байланған энергиясын үнемдейді және метанның реактивтілігін едәуір арттырады, осылайша метан мен оттегінің төмен температуралық белсенділігін арттырады. Бұл жаңалық болашақ энергияны пайдалану мен қоршаған ортаны қорғау үшін көп мүмкіндіктер әкеледі, сонымен қатар катализаторлар мен көмекшілердің таңғажайып рөлі туралы терең түсінік береді .
3. Метанды температуралық белсендірудің аз стратегиялық маңызы Бөлме температурасында метан мен оттегінің тікелей каталитикалық түрлендіруді жүзеге асыру және метанды басқа пайдалы химикаттарға түрлендіру, табиғи газдың кәдеге жарату жылдамдығын, қалдықтарды азайтады және қоршаған ортаны жақсы сақтайды және энергияның тұрақты дамуын жүзеге асыруы мүмкін . Екіншіден, парниктік газ ретінде метанның жаһандық жылынуына қосқан үлесі үшін метан тек көмірқышқыл газымен екінші орында. Егер метанды басқа заттарға айналдыруға болады, бұл бізге ауаны ластаушы заттардың шығарылуын (мысалы, көміртегі оксидтері, азот оксидтері, күкірт оксидтері, көмірсутектер, көмірсутектер, эфир қосылыстары) азайтуға көмектеседі және жаһандық жылынудың қысымын жеңілдетеді.
