வேதியியலில் புனித கிரெயில் எதிர்வினை பற்றி உங்களுக்குத் தெரியுமா?
April 22, 2024
இயற்கை எரிவாயுவைப் பொறுத்தவரை, நீங்கள் அதை அறிமுகமில்லாமல் இருக்கக்கூடாது, இப்போதெல்லாம் எந்த வீட்டையும் அது இல்லாமல் சமைக்க முடியாது. இயற்கை வாயுவின் முக்கிய கூறு மீத்தேன் ஆகும், இது எளிமையான ஹைட்ரோகார்பன் சேர்மங்களில் ஒன்றாகும். எரிசக்தி மற்றும் வேதியியல் தொழில்துறையின் பச்சை மற்றும் நிலையான வளர்ச்சியை உணர மீத்தேன் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டை துரிதப்படுத்துவது முக்கியமாகும். எரிபொருளாக அதன் நேரடி பயன்பாட்டிற்கு கூடுதலாக, மீத்தேன் ஒரு சி 1 வளமாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம், அதாவது, கார்பன் அணுவைக் கொண்டிருக்கும் ஒரு மூலக்கூறு மற்றும் மெத்தனால், ஃபார்மிக் போன்ற உயர் மதிப்பு சேர்க்கப்பட்ட இரசாயனங்கள் தயாரிக்க தொடர்ந்து மாற்றப்படலாம் அமிலம் மற்றும் பல. ஆக்ஸிஜனில் மீத்தேன் எரிக்கலாம், நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு உருவாகலாம். எரிப்பு இல்லாமல், லேசான நிலைமைகளின் கீழ் மீத்தேன் மூலக்கூறுகளின் ஹைட்ரோகார்பன் பிணைப்புகளை செயல்படுத்தவும் மாற்றவும் முடியுமா? பதில் ஆம்! இது வினையூக்கத் துறையில் "ஹோலி கிரெயில்" எதிர்வினை. "ஹோலி கிரெயில்" உடன் தொடர்புடைய எதிர்வினைகள் பெரும்பாலும் மிகவும் சவாலானவை, ஏனெனில் அவை மிகவும் கடுமையான நிலைமைகளின் கீழ் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டியிருக்கலாம், அல்லது அவை ஒரு வேதியியல் எதிர்வினையின் உள்ளார்ந்த சிரமங்களை சமாளிக்க வேண்டியிருக்கலாம், அதாவது அதிக நிலையான சேர்மங்களை செயல்படுத்துவது, குறைந்த மகசூல், மற்றும் குறைந்த தேர்ந்தெடுப்பு. இந்த சவால்கள் இந்த எதிர்வினைகளை உணர கடினமாக உள்ளது, ஆனால் அவற்றை வெற்றிகரமாக அடைய முடிந்தால், அவை அறிவியல் ஆராய்ச்சி மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
1. குறைந்த வெப்பநிலையில் மீத்தேன் மாற்றுவதில் சவால்கள் குறைந்த வெப்பநிலையில் அல்லது அறை வெப்பநிலையில் மலிவான ஆக்ஸிஜனுடன் மீத்தேன் மற்ற பயனுள்ள இரசாயனங்களுக்கு நேரடியாக மாற்றுவது மிகவும் கடினம், அது ஏன்? மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் தன்மையைப் பார்ப்போம். மீத்தேன் வேதியியல் கட்டமைப்பில் நான்கு ஒத்த கார்பன்-ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் (சி.எச்) உள்ளன, அவை மிகவும் சமச்சீர் ஆர்த்தோடெட்ராஹெட்ரல் உள்ளமைவை உருவாக்குகின்றன, மேலும் மீத்தேன் ஒவ்வொரு சிஎச் 3-எச் பிணைப்பும் 435 கி.ஜே/மோல் வரை ஒரு பிணைப்பு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. மீத்தேன் சிஎச் பிணைப்பை குறிப்பாக வலுவான வசந்தமாக நாம் நினைக்கலாம். இந்த வசந்தம் மிகவும் இறுக்கமாக உள்ளது மற்றும் நீட்ட நிறைய சக்தி தேவைப்படுகிறது. வேதியியலில், இந்த "படை" என்பது CH பிணைப்பை உடைக்க தேவையான ஆற்றல். இந்த உயர் பிணைப்பு ஆற்றல் மீத்தேன் சிஎச் பிணைப்புகளை வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையானதாக ஆக்குகிறது மற்றும் சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் உடைக்க அல்லது செயல்பட மிகவும் கடினமாக உள்ளது. மறுபுறம், வேதியியல் எதிர்வினைகளில், எதிர்வினைக் குழுக்கள் வழக்கமாக துருவ தொடர்புகளின் கீழ் உருவாக்கப்படுகின்றன (துருவ தொடர்பு என்பது ஒரு மூலக்கூறு ஒரு முனையை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்து மற்றொன்று எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது), அதேசமயம் மீத்தேன் மூலக்கூறின் சமச்சீர் அமைப்பு மற்றும் அல்லாத துருவமற்ற தன்மை தடுக்கிறது இது இத்தகைய துருவமுனைப்பை உருவாக்குவதிலிருந்து (மூலக்கூறு உள்ளமைவின் படி, ஒரு சமச்சீர் விமானம் கொண்ட ஒரு மூலக்கூறுக்கு துருவமுனைப்பு இல்லை) மற்றும் எதிர்வினை குழுக்களை வழங்க முடியாது. ஆகையால், மீத்தேன் செயல்படுத்துவதும் மாற்றுவதும் மிகவும் சவாலானது மற்றும் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலை (600-1100 ° C) அல்லது சூப்பர்-ஸ்ட்ராங் அமிலங்கள் மற்றும் இலவச தீவிரவாதிகள் போன்ற சில "தீவிரவாதிகள்" போன்ற கடுமையான நிலைமைகள் தேவைப்படுகின்றன. ஆகையால், மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாட்டை உணர்ந்து கொள்வதில் முக்கிய சிரமம் மீத்தேன், அதாவது சி.எச். பிணைப்பில் "வசந்தத்தை" எவ்வாறு நீட்டுவது என்பதில் எவ்வாறு செயல்படுத்துவது என்பதில் உள்ளது. 2. வினையூக்கியின் அதிசயம் விஞ்ஞானிகள் இந்த சிக்கலுக்கு ஒரு நல்ல தீர்வைக் கொண்டு வந்தனர், மேலும் குறைந்த வெப்பநிலையில் மீத்தேன் செயல்படுத்த உதவும் ஒரு வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தத் தேர்ந்தெடுத்தனர் (ஒரு வினையூக்கி என்பது ஒரு எதிர்வினைக்கு முன் அல்லது பின் மாறாத ஒரு வேதிப்பொருள், ஆனால் குறைந்தபட்ச தொகையை மாற்றுவதன் மூலம் எதிர்வினையை விரைவுபடுத்துகிறது எதிர்வினை நடைபெறுவதற்கு செலுத்த வேண்டிய ஆற்றல்). 2023 ஆம் ஆண்டில், ஆக்ஸிஜனுடன் மீத்தேன் நேரடியாக சி 1 ஆக்சைடுகளுக்கு (மெத்தனால் (சி.எச் 3 ஓஹ்), ஃபார்மிக் அமிலம் (எச்.சி.ஓ.எச்) மற்றும் மெத்திலீன் கிளைகோல் (ஹோச் 2 ஓ)) நேரடி மாற்றத்தை அடைவதற்கான செயல்முறையைப் பற்றி இயற்கை வினையூக்குதல் அறிக்கை செய்தது ஒரு குறிப்பிட்ட மாலிப்டினம் டிஸல்பைடு (எம்ஓஎஸ் 2) 25 ° C க்கு வினையூக்கி. சுற்றுப்புற நிலைமைகளின் கீழ் மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை மதிப்புமிக்க சி 1 ஆக்ஸிஜனேட்டுகளாக மாற்றுவதன் மூலம் 4.2% மற்றும் கிட்டத்தட்ட 100% சி 1 ஆக்ஸிஜனேட்டுகளின் மீத்தேன் மாற்றம் அடையப்பட்டது. இந்த MOS2 என்பது இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட ஒரே வினையூக்கியாகும், இது மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் அறை வெப்பநிலை மாற்றத்தை உணர முடியும். MOS2 இன் விளிம்பில் MO தளத்தின் தனித்துவமான வடிவியல் மற்றும் மின்னணு அமைப்பு காரணமாக இவை அனைத்தும் ஏற்படுகின்றன. இந்த MO தளம் ஒரு நீர் சூழலில் ஆக்ஸிஜனை நோக்கி அதிக செயல்படுத்தும் செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது, இது மந்திர o = mo = o* இனங்களை உருவாக்குகிறது. இந்த இனம் கார்பன்-ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை உடைப்பதை எளிதாக்குகிறது மற்றும் மீத்தேன் சி.எச் பிணைப்பின் செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் குறைக்கிறது, இதனால் மீத்தேன் வினைத்திறனை பெரிதும் அதிகரிக்கிறது, இதனால் மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாட்டை உணர்கிறது. இந்த கண்டுபிடிப்பு எதிர்கால எரிசக்தி பயன்பாடு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பிற்கான அதிக சாத்தியக்கூறுகளைக் கொண்டுவரும், அத்துடன் வினையூக்கிகள் மற்றும் துணை நிறுவனங்களின் அற்புதமான பங்கைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலை நமக்குத் தரும்.
3. மீத்தேன் குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாட்டின் குறிப்பிடத்தக்க மூலோபாய முக்கியத்துவம் அறை வெப்பநிலையில் மீத்தேன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் நேரடி வினையூக்க மாற்றத்தை உணர்ந்து, இயற்கை வாயுவில் மீத்தேன் பிற பயனுள்ள இரசாயனங்களாக மாற்றுவது, இயற்கை எரிவாயுவின் பயன்பாட்டு விகிதத்தை பெரிதும் மேம்படுத்தலாம், கழிவுகளை குறைக்கலாம், சுற்றுச்சூழலைப் பாதுகாக்கலாம் மற்றும் ஆற்றலின் நிலையான வளர்ச்சியை உணரலாம் . இரண்டாவதாக, ஒரு கிரீன்ஹவுஸ் வாயுவாக, புவி வெப்பமடைதலுக்கான பங்களிப்பில் கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கு மீத்தேன் இரண்டாவது இடத்தில் உள்ளது. மீத்தேன் மற்ற பொருட்களாக மாற்ற முடிந்தால், காற்று மாசுபடுத்திகளின் (எ.கா. கார்பன் ஆக்சைடுகள், நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள், சல்பர் ஆக்சைடுகள், ஹைட்ரோகார்பன்கள் மற்றும் ஈதர் கலவைகள்) உமிழ்வைக் குறைக்கவும், புவி வெப்பமடைதலின் அழுத்தத்தை எளிதாக்கவும் இது நமக்கு உதவும்.
