আপনি কি রসায়নে পবিত্র গ্রেইল প্রতিক্রিয়া সম্পর্কে জানেন?
2024,04,22
যখন এটি প্রাকৃতিক গ্যাসের কথা আসে, আপনি অবশ্যই এটির সাথে অপরিচিত হবেন না এবং আজকাল কোনও পরিবার এটি ছাড়া রান্না করতে পারে না। প্রাকৃতিক গ্যাসের প্রধান উপাদান হ'ল মিথেন, যা সহজতম হাইড্রোকার্বন যৌগগুলির মধ্যে একটি। মিথেনের বিকাশ এবং ব্যবহারকে ত্বরান্বিত করা শক্তি এবং রাসায়নিক শিল্পের সবুজ এবং টেকসই বিকাশ উপলব্ধি করার মূল চাবিকাঠি। জ্বালানী হিসাবে এর সরাসরি ব্যবহারের পাশাপাশি মিথেনকে সি 1 রিসোর্স হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে, অর্থা অ্যাসিড এবং আরও। জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গঠনের জন্য অক্সিজেনে মিথেন পোড়ানো যেতে পারে। দহন ব্যতীত, হালকা পরিস্থিতিতে মিথেন অণুগুলির হাইড্রোকার্বন বন্ডগুলি সক্রিয় এবং রূপান্তর করা কি সম্ভব? উত্তরটি হল হ্যাঁ! এটি ক্যাটালাইসিসের ক্ষেত্রে "পবিত্র গ্রেইল" প্রতিক্রিয়া। "হলি গ্রেইল" এর সাথে সম্পর্কিত প্রতিক্রিয়াগুলি প্রায়শই অত্যন্ত চ্যালেঞ্জিং হয়, কারণ তাদের খুব কঠোর পরিস্থিতিতে সম্পন্ন করা প্রয়োজন হতে পারে, বা তাদের রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির সহজাত অসুবিধাগুলি কাটিয়ে উঠতে হবে, যেমন উচ্চ স্থিতিশীল যৌগগুলির সক্রিয়করণ, কম ফলন, এবং কম নির্বাচন। এই চ্যালেঞ্জগুলি এই প্রতিক্রিয়াগুলি উপলব্ধি করা কঠিন করে তোলে, তবে যদি সেগুলি সফলভাবে অর্জন করা যায় তবে তারা বৈজ্ঞানিক গবেষণা এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উল্লেখযোগ্য সাফল্যের দিকে পরিচালিত করবে।
1. কম তাপমাত্রায় মিথেন রূপান্তর করতে চাইলেনজেস স্বল্প তাপমাত্রায় বা এমনকি ঘরের তাপমাত্রায় সস্তা অক্সিজেন সহ সরাসরি অন্যান্য দরকারী রাসায়নিকগুলিতে মিথেনকে রূপান্তর করা খুব কঠিন, কেন এটি? আসুন মিথেন এবং অক্সিজেনের প্রকৃতিটি দেখুন। মিথেনের রাসায়নিক কাঠামোতে চারটি অভিন্ন কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ড (সিএইচ) রয়েছে যা একটি অত্যন্ত প্রতিসাম্যযুক্ত অর্থোটেট্রাহেড্রাল কনফিগারেশন গঠন করে এবং মিথেনের প্রতিটি সিএইচ 3-এইচ বন্ডের 435 কেজে/মোল পর্যন্ত বন্ড শক্তি থাকে। আমরা মিথেনের সিএইচ বন্ডকে একটি বিশেষ শক্তিশালী বসন্ত হিসাবে ভাবতে পারি। এই বসন্তটি খুব টানটান এবং প্রসারিত করার জন্য প্রচুর শক্তি প্রয়োজন। রসায়নে, এই "শক্তি" হ'ল সিএইচ বন্ড ভাঙার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি। এই উচ্চ বন্ধন শক্তি মিথেনের সিএইচ বন্ডগুলি থার্মোডাইনামিকভাবে স্থিতিশীল এবং সাধারণ অবস্থার অধীনে ভেঙে পড়া বা প্রতিক্রিয়া জানাতে খুব কঠিন করে তোলে। অন্যদিকে, রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিতে, প্রতিক্রিয়াশীল গোষ্ঠীগুলি সাধারণত মেরু মিথস্ক্রিয়তার অধীনে উত্পন্ন হয় (পোলার মিথস্ক্রিয়াটি এমন একটি ঘটনা যা একটি অণুতে একটি প্রান্ত থাকে ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় এবং অন্য নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়), যেখানে মিথেন অণু প্রতিরোধের প্রতিসম কাঠামো এবং ননপোলার প্রকৃতি এটি এই জাতীয় মেরুতা উত্পন্ন করে (আণবিক কনফিগারেশন অনুসারে, প্রতিসাম্য বিমানের একটি অণুতে কোনও মেরুকরণ নেই) এবং প্রতিক্রিয়াশীল গোষ্ঠী সরবরাহ করতে পারে না। অতএব, মিথেনের সক্রিয়করণ এবং রূপান্তর খুব চ্যালেঞ্জিং এবং সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রা (600-1100 ° C) বা কিছু "এক্সট্রিমোফিলস" যেমন সুপার-স্ট্রং অ্যাসিড এবং মিথেন সক্রিয়করণে সহায়তা করার জন্য ফ্রি র্যাডিক্যালগুলির মতো কঠোর অবস্থার প্রয়োজন হয়। অতএব, মিথেন এবং অক্সিজেনের নিম্ন-তাপমাত্রা সক্রিয়করণ উপলব্ধি করার প্রধান অসুবিধাটি কীভাবে মিথেন, অর্থাত্ সিএইচ বন্ডে "বসন্ত" প্রসারিত করতে কীভাবে সিএইচ বন্ডকে সক্রিয় করতে পারে তার মধ্যে রয়েছে। 2. অনুঘটকটির অলৌকিক ঘটনা বিজ্ঞানীরা এই সমস্যার একটি ভাল সমাধান নিয়ে এসেছিলেন এবং নিম্ন তাপমাত্রায় মিথেনকে সক্রিয় করতে সহায়তা করার জন্য অনুঘটক ব্যবহার করতে বেছে নিয়েছিলেন (অনুঘটক একটি রাসায়নিক যা কোনও প্রতিক্রিয়ার আগে বা পরে পরিবর্তিত হয় না, তবে ন্যূনতম পরিমাণ পরিবর্তন করে প্রতিক্রিয়াটিকে গতি বাড়িয়ে তোলে প্রতিক্রিয়াটি ঘটানোর জন্য ইনজেকশন করা দরকার এমন শক্তি)। ২০২৩ সালে, জার্নাল নেচার ক্যাটালাইসিস সি 1 অক্সাইড (মিথেনল (সিএইচ 3 ওএইচ), ফর্মিক অ্যাসিড (এইচসিওএইচ), এবং মিথাইলিন গ্লাইকোল (এইচসি 2 ওএইচ)) ব্যবহার করে একটি নির্দিষ্ট মলিবডেনাম ডিসফ্লাইড (এমওএস 2) ব্যবহার করে অক্সিজেনের সাথে মিথেনকে সরাসরি রূপান্তর অর্জনের প্রক্রিয়া সম্পর্কে রিপোর্ট করেছে 25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে অনুঘটক। 4.2% এবং প্রায় 100% সি 1 অক্সিজেনেটের একটি মিথেন রূপান্তর মিথেন এবং অক্সিজেনকে পরিবেষ্টিত পরিস্থিতিতে মূল্যবান সি 1 অক্সিজেনেটে পরিণত করে অর্জন করা হয়েছিল। এই এমওএস 2 এ পর্যন্ত প্রকাশিত একমাত্র অনুঘটক যা মিথেন এবং অক্সিজেনের ঘরের তাপমাত্রা রূপান্তর উপলব্ধি করতে পারে। এটি সমস্তই এমওএস 2 এর প্রান্তে এমও সাইটের অনন্য জ্যামিতি এবং বৈদ্যুতিন কাঠামোর কারণে। এই এমও সাইটের জলীয় পরিবেশে অক্সিজেনের দিকে একটি উচ্চ সক্রিয়করণ ক্রিয়াকলাপ রয়েছে, যাদুকরী o = Mo = o* প্রজাতি গঠন করে। এই প্রজাতিটি কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধনকে ভাঙতে সহজ করে তোলে এবং মিথেনের সিএইচ বন্ডের সক্রিয়করণ শক্তি হ্রাস করে, এইভাবে মিথেনের প্রতিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি করে এবং এইভাবে মিথেন এবং অক্সিজেনের নিম্ন-তাপমাত্রার সক্রিয়করণ উপলব্ধি করে। এই আবিষ্কারটি ভবিষ্যতের শক্তি ব্যবহার এবং পরিবেশ সুরক্ষার জন্য আরও সম্ভাবনা নিয়ে আসবে, পাশাপাশি আমাদের অনুঘটক এবং সহায়কগুলির আশ্চর্যজনক ভূমিকা সম্পর্কে গভীর ধারণা প্রদান করবে।
3. মিথেনের নিম্ন-তাপমাত্রা সক্রিয়করণের কৌশলগত তাত্পর্য ঘরের তাপমাত্রায় মিথেন এবং অক্সিজেনের প্রত্যক্ষ অনুঘটক রূপান্তরকে উপলব্ধি করা এবং প্রাকৃতিক গ্যাসে মিথেনকে অন্যান্য দরকারী রাসায়নিকগুলিতে রূপান্তর করা, প্রাকৃতিক গ্যাসের ব্যবহারের হারকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে, বর্জ্য হ্রাস করতে পারে এবং পরিবেশকে আরও ভালভাবে উপলব্ধি করতে পারে এবং শক্তির টেকসই বিকাশ উপলব্ধি করতে পারে । দ্বিতীয়ত, গ্রিনহাউস গ্যাস হিসাবে, মিথেন গ্লোবাল ওয়ার্মিংয়ে অবদানের ক্ষেত্রে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরে দ্বিতীয়। যদি মিথেনকে অন্যান্য পদার্থে রূপান্তরিত করা যায় তবে এটি বায়ু দূষণকারীদের নির্গমন হ্রাস করতে আমাদের সহায়তা করতে পারে (যেমন কার্বন অক্সাইড, নাইট্রোজেন অক্সাইড, সালফার অক্সাইড, হাইড্রোকার্বন এবং ইথার যৌগগুলি) এবং গ্লোবাল ওয়ার্মিংয়ের চাপকে সহজ করতে পারে।
