Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety
REKLAMA
REKLAMA

Na UW opracowano silny inicjator reakcji w chemii organicznej

2024-11-05

Zespół badawczy z Uniwersytetu Warszawskiego wspólnie z naukowcami ze Słowenii opracował metodę pozyskiwania nowego typu soli srebra. W opinii naukowców to bardzo ważne odkrycie dla przemysłu opartego na chemii organicznej, ponieważ nowy związek jest wybitne silnym reagentem. Można go stosować w przemyśle bez konieczności stwarzania wyśrubowanych warunków fizycznych, a w dodatku pozyskuje się go w prosty sposób z łatwo dostępnych substratów.

W projekt byli zaangażowani badacze z Centrum Nowych Technologii UW (CeNT), Wydziału Chemii UW oraz Instytutu Jožefa Stefana w Lublanie. Odkryty przez nich związek to siarczan, zawierający dwuwartościowe srebro. W przypadku soli dwuwartościowość srebra oznacza bardzo silną reaktywność, co pozwala wykorzystać związek do przeprowadzania różnego rodzaju reakcji chemicznych, które dotąd były trudne, kosztowne lub niemożliwe do wykonania. Potencjalnie taką sól można wykorzystać w przemyśle petrochemicznym i farmaceutycznym oraz w tych obszarach, w których ważną rolę odgrywa chemia organiczna. Może ona również znaleźć zastosowanie w sektorze specjalizującym się w utylizacji odpadów czy ubocznych produktów powstających w procesach przemysłowych.

Cząsteczki organiczne z natury wykazują niską reaktywność, a to oznacza, że do przeprowadzania określonych typów reakcji z ich udziałem trzeba zastosować rozmaite środki – użyć katalizatorów lub zapewnić określone warunki fizyczne, bez których przeprowadzenie reakcji nie jest możliwe. To powoduje, że wiele procesów w chemii organicznej wymaga kilkuetapowego działania i ponoszenia stosunkowo dużych nakładów finansowych, co zwiększa koszty produkcji i ceny finalnych produktów. Z perspektywy przemysłu opartego na chemii organicznej odkryliśmy więc coś bardzo poszukiwanego i pożądanego. Nauczyliśmy się syntetyzować w prosty sposób sól dwuwartościowego srebra, która jest tak silnym reagentem, że działa jak inicjator reakcji. Wystarczy jej minimalna ilość, by cząsteczki organiczne zaczęły z sobą wchodzić w reakcje. Co więcej, ten związek działa silniej od wielu dotychczas znanych katalizatorów czy inicjatorów wykorzystywanych w przemyśle zajmującym się chemią organiczną – mówi prof. dr hab. Wojciech Grochala z CeNT UW.

Skąd tak wysoka reaktywność odkrytego związku? Ten rodzaj siarczanu srebra charakteryzuje niedobór jednego elektronu. To powoduje, że związek ten jest w stanie silnej nierównowagi i że jego cząsteczki poszukują możliwości wyrównania swojego potencjału. Bilansowanie odbywa się poprzez wyrywanie elektronów innym cząsteczkom, które taki siarczan napotka na swej drodze.

- Gdy cząsteczka soli odbierze elektron cząsteczce organicznej, ta druga staje się silnym reagentem, kationem-rodnikiem, i teraz ona poszukuje możliwości odebrania elektronu. W ten sposób startuje proces, w którym kolejnymi ofiarami kradzieży elektronów są substraty w przeprowadzanej reakcji chemicznej. Po zainicjowaniu przez siarczan srebra takiego procesu, dalej postępuje on samoistnie. W przypadku naszego odkrycia sól srebra zapoczątkowuje więc rodzaj reakcji łańcuchowej, w której cząsteczki organiczne reagują same między sobą, odbierając sobie elektrony, co w rezultacie prowadzi do wykształcenia nowych związków organicznych. Stosując przenośnię, zjawisko przypomina użycie jednej zapałki do rozpalenia wielkiego ogniska. My nie tylko odkryliśmy taką zapałkę, ale również wiemy, jak wyprodukować ją w sposób prosty i niedrogi – wyjaśnia prof. Wojciech Grochala.

Nowa sól srebra przynosi korzyści istotne dla przemysłu. Najważniejszą jest ta, że związek ten można stosować w normalnych warunkach atmosferycznych, w pokojowej temperaturze, bez użycia jakichkolwiek środków ochronnych. Brak konieczności stwarzania specjalnych warunków do przeprowadzenia reakcji oznacza potencjalnie łatwiejsze wdrożenie tego reagentu w liniach produkcyjnych. Zazwyczaj bowiem silne reagenty trzeba przechowywać w bezwodnej atmosferze ochronnej, ponieważ natychmiast tracą one swoje właściwości w kontakcie z parą wodną znajdującą się w powietrzu. To w naturalny sposób ogranicza ich zastosowanie i podnosi koszty prowadzenia reakcji chemicznych. Odkryta sól omija ten problem, ponieważ w kontakcie z powietrzem zamienia się w hydrat, który nie traci swoich właściwości reaktywnych. W takim hydracie wciąż jest dwuwartościowe srebro gotowe do wchodzenia w reakcje z innymi cząsteczkami.

Zdaniem naukowców, właśnie ta właściwość umożliwia przeprowadzanie reakcji chemicznych, które dotychczas były skomplikowane i kosztowne w sposób prosty, techniką one-pot.

Inną zaletą siarczanu dwuwartościowego srebra jest łatwy sposób jego wytwarzania. Powstaje on w zwykłym procesie elektrolizy, gdzie roztworem jest kwas siarkowy – powszechnie stosowany substrat przemysłowy. Jak podkreślają naukowcy z UW, trudniej o łatwiejszy i tańszy sposób syntezy. Co więcej, srebro, które jest najdroższym składnikiem reagentu, po wykorzystaniu w procesach chemicznych, można w stu procentach odzyskać do ponownego użycia. Nie ma więc mowy o jakichkolwiek materiałowych stratach surowca.

Kolejną zaletą odkrytej soli jest jej siła, a więc zdolność do wzbudzania reakcji chemicznych. Ma to wielkie znaczenie właśnie w chemii organicznej, gdzie do wyzwolenia określonych reakcji potrzeba wysokiego potencjału. Reakcje w chemii organicznej wyznacza poziom współczynnika jonizacji cząsteczek.

- Wiele substratów organicznych określa się mianem inertnych, co w praktyce oznacza, że ich cząsteczki nie są chętne do oddania swoich elektronów reagentom. Przemysł oczywiście dysponuje szeregiem związków, które w zależności od potrzeb wymuszają przeprowadzanie różnego rodzaju reakcji organicznych, ale moc takich reagentów jest ściśle powiązana z kosztami. Narzędzia bardzo mocne są potwornie drogie. W naszym przypadku mówimy o odkryciu narzędzia o potężnej mocy, którego synteza i warunki przechowywania w odniesieniu do związków wykorzystywanych w przemyśle, są śmiesznie tanie. Udowodniliśmy, że nasz siarczan srebra ma większą moc pobudzania cząsteczek organicznych od większość tych, które są dziś stosowane w przemyśle - podsumowuje prof. Wojciech Grochala.

Opracowany związek potencjalnie może mieć wiele zastosowań. Może służyć do tworzenia oligomerów i polimerów, substratów wykorzystywanych w produkcji leków, barwników czy produktów chemii gospodarczej i przemysłowej. Dzięki niemu z pewnością można projektować zupełnie nowe związki organiczne i nieorganiczne, których właściwości nie są dziś jeszcze znane. Również ważnym zastosowaniem może być przetwarzanie produktów, w tym odpadów w przemyśle petrochemicznym.

- Odkrycie jest na tyle interesujące dla przemysłu, że stosunkowo szybko powinno znaleźć praktyczne zastosowanie. Jako uniwersytet chcemy przeprowadzić komercjalizację tego rozwiązania, które z perspektywy gotowości technologicznej jest już gotowe do wdrożenia. Aby tak się stało, konieczne jest możliwie szerokie testowanie tej soli srebra na różnych liniach przemysłowych w różnych sektorach. Naukowcy opracowali potencjalnie skuteczne i silne narzędzie, natomiast jego odkrycie otwiera przed nami pewnego rodzaju terra incognita i teraz to głównie przemysł powinien mieć swój udział w tworzeniu katalogu jego zastosowań. Na wielu polach wynalazek może przyczynić się do znaczącej poprawy ekonomiki produkcji, ale zdobycie szczegółowej wiedzy na ten temat wymaga zaangażowania przemysłu w dalsze prace badawcze o charakterze wdrożeniowym - podsumowuje dr hab. Przemysław Dubel, dyrektor Centrum Transferu Technologii i Wiedzy UW.

Zarówno metoda wytwarzania siarczanu dwuwartościowego srebra jak i jego wykorzystanie objęte zostały ochroną własności intelektualnej w Polsce i za granicą.


badania i rozwójprzemysł chemicznysrebro

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


REKLAMA

WięcejNajnowsze

Więcej aktualności

REKLAMA


WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)

REKLAMA


WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)

REKLAMA


WięcejSonda

Czy przemysł wykorzysta środki z KPO?

Zobacz wyniki

REKLAMA

WięcejW obiektywie