Ночью в Москве: 
Новый тип катализаторов. Нобелевская премия по химии 2021 года
Нобелевскую премию 2021 года за исследования в области химии получили стали Беньямин Лист (Benjamin List) и Дэвид Макмиллан (David MacMillan). Ученые были награждены за развитие асимметрического органокатализа. Беньямин Лист в данный момент работает профессором Кельнского университета и возглавляет Институт исследования угля Общества Макса Планка в Мюльхайме, специализирующийся на исследованиях в области химического катализа. Уроженец Шотландии Дэвид Макмиллан долгое время работал в Калифорнийском университете в Беркли и в Калтехе, а сейчас он заслуженный профессор химии в Принстонском университете.Как известно, катализаторами называют вещества, способные ускорять ход химической реакции между другими веществами. Например, если вы попытаетесь поджечь кусок сахара, это окажется достаточно трудной задачей. Сахар будет плавиться, станет коричневым, но не загорится. Но стоит посыпать сахар табачным пеплом и потом внести в пламя, он загорится. Многие химические реакции, которые “не хотят” происходить сами по себе или идут с очень медленной скоростью, замечательно протекают в присутствии других веществ – катализаторов, причем последние остаются в результате реакции неизменными. Термин «катализ» для таких явлений предложил в 1835 году шведский химик Йёнс Берцелиус. Относительно скоро стало ясно, что катализ очень распространен. Химические реакции в живых клетках идут при помощи катализаторов, которые называются в этом случае ферментами.
На самом деле катализ люди стали использовать с глубокой древности при получении хлеба, пива, вина, сыра и других продуктов. Брожение, то есть превращение глюкозы в спирт и углекислый газ, происходит под влиянием катализаторов – ферментов, выделяемых дрожжами. Но лишь в XIX веке химики осознали катализ как особое явление. В 1806 году было открыто ускоряющее действие диоксида азота на окисление диоксида серы. Русский ученый Константин Сигизмундович Кирхгоф в 1811 году обнаружил, что кислоты ускоряют гидролиз крахмала. Хемфри Деви в 1817 году обнаружил реакцию окисления метана на платиновой проволоке. В 1821 году Иоганн Вольфганг Дёберейнер открыл каталитическое воздействие мелкораздробленной платины на окисление винного спирта в уксусную кислоту. Тот же Дёберейнер обнаружил, что водород при контакте с губчатой платиной загорается. Он даже запатентовал “огниво”, основанное на этом явлении (но столь дорогое огниво, конечно, никто не стал покупать). Герман Иванович Гесс опубликовал в 1831 году статью «О свойстве весьма мелко раздробленной платины способствовать соединению кислорода с водородом и о плотности платины».
С тех пор химики открыли множество катализаторов. Благодаря им получают тысячи различных веществ, которые мы используем в повседневной жизни, такие как фармацевтические препараты, пластмассы, парфюмерия и пищевые ароматизаторы. Почти 90 % реакций, используемых в химической промышленности, идут при помощи катализаторов, в том числе для такие процессы, как получение серной кислоты или синтез аммиака. По оценкам, 35 % мирового ВВП так или иначе связано с химическим катализом.
В принципе, все катализаторы, открытые до 2000 года, принадлежат к одной из двух групп: металлы или ферменты. Металлы часто являются отличными катализаторами, потому что они обладают особой способностью временно получать электроны или передавать их другим молекулам во время химического процесса. Это помогает ослабить связи между атомами в молекуле, поэтому связи, которые в противном случае были бы прочными, могут быть разорваны, а затем возникнут новые. Однако использование металлических катализаторов часто затрудняется тем, что некоторым из них для работы нужна среда, свободная от кислорода и влаги, чего трудно добиться в крупном производстве. К тому же многие металлические катализаторы представляют собой тяжелые металлы, которые могут быть вредными для окружающей среды.
Ферменты – белковые вещества, запускающие химические реакции в живой природе. Они отличаются высокой эффективностью по сравнению с неорганическими катализаторами, ускоряя реакции в миллионы раз. Например, одна молекула фермента реннина, содержащегося в слизистой оболочке желудка теленка, створаживает около 106 молекул казеиногена молока за 10 мин при температуре 37
)
){kind=avatar}
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
Ошибка в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter
|
Выделите любой фрагмент прямо в тексте статьи и нажмите Ctrl+Insert
Мы весьма признательны всем, кто использует наши тексты в блогах и форумах. Пожалуйста, уважайте труд журналистов: не перепечатывайте в блогах статьи целиком (они всегда доступны по этому адресу), не забывайте ставить ссылки на полный текст на нашем сайте.
|
||||
