يمكن أن تأتي المحفزات الكيميائية بجميع الأشكال والأحجام والأشكال. يتم استخدامها لخفض عتبة الطاقة المطلوبة لتنشيط تفاعل كيميائي ، وبالتالي زيادة المعدل - غالبًا بأوامر من حيث الحجم. ما يقدر بنحو 90 ٪ من المواد الكيميائية المصنعة صناعيا تنطوي على بعض استخدام الحفز.
يعد العثور على المحفزات الأكثر كفاءة وتحديدًا جزءًا أساسيًا من العمليات الكيميائية ، ويعد وجود محفز متاح بسهولة وقابل للتكيف مع التفاعلات المختلفة أمرًا مثاليًا - وهذا هو المكان الذي تتألق فيه عائلة الزيوليت من المواد.
الزيوليت هي فئة من المواد لها نفس التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية والكيميائية. عادة ما تكون عبارة عن مزيج من جزيئات السيليكا والألومينا والماء ، مع أيونات موجبة غير محكم الارتباط يمكن استبدالها بسهولة للآخرين. تتيح هذه الأيونات الموجبة ، بالإضافة إلى البنية الدقيقة الفريدة للزيوليت ، أن تتمتع بقدرات تحفيزية قابلة للتطبيق على نطاق واسع.
يوجد أكثر من 250 بنية زيوليت معروفة ، 40 منها تحدث بشكل طبيعي. يتلقى كل هيكل فريد من نوعه تعيينًا مكونًا من 3 أحرف من قبل لجنة هيكل الرابطة الدولية للزيوليت.
تشكل البلورات بنية شبكية متكررة ، والتي يمكن تحديدها وقياسها من خلال علم البلورات. تتميز الزيوليت بمساحة سطحية واسعة بسبب مسامها ويمكن أن تمتص مجموعة متنوعة من الكاتيونات مثل الصوديوم أو الكالسيوم أو البوتاسيوم أو المغنيسيوم. يمكنهم أيضًا امتصاص كاتيونات الهيدروجين لتعمل كأحماض صلبة.
تم اكتشاف أول زيوليت في القرن الثامن عشر عندما وجد أن المعدن الصلب يطلق كميات كبيرة من البخار عند تسخينه. أدى ذلك إلى فهم أن الماء يمكن أن يمتص على سطح المادة. حددت دراسة أخرى العديد من المعادن داخل عائلة الزيوليت ، مع العديد من التكوينات الهيكلية المختلفة وأحجام المسام.
الزيوليت شديدة الثبات ، وغير سامة ، وقابلة لإعادة الاستخدام ، ويمكن صنعها من مواد طبيعية وفيرة للغاية. يمكن تصنيع زيوليت من صنع الإنسان من تسخين الألومينا والسيليكا باستخدام هيدروكسيد الصوديوم ، مع استخدام مواد كيميائية إضافية للقالب لتوجيه هيكل البلورة أثناء تشكلها.
يمكن أن تتسبب مسام كل نوع زيوليت مختلف في كسر الروابط في مواقع محددة وقابلة للتكرار ، مما يؤدي إلى تعظيم المنتج المطلوب وتقليل أي مشتقات غير مرغوب فيها. هذا مفيد بشكل خاص في إعادة تدوير النفايات البلاستيكية ، حيث يمكن لمسام الزيوليت أن تقطع القطع الجزيئية ذات الحجم المحدد من البوليمر الأكبر بكثير ، والتي يمكن بعد ذلك إعادة توجيهها إلى بوليمرات جديدة أو مواد جديدة بالكامل. نجح مبدأ مماثل في تحويل الميثان ، أحد غازات الدفيئة ، إلى ميثانول.
تتمتع هذه المواد الرائعة أيضًا بالقدرة على التصرف كمناخل جزيئية ، حيث تقوم بترشيح الخلائط الجزيئية وفقًا للمسام الموجودة داخل هيكل الزيوليت. يسمح هذا الاستبعاد للحجم بترشيح وامتصاص الجزيئات المختلفة اعتمادًا على أي من 250 بنية زيوليت يتم استخدامها. عادةً ما يُفضل الزيوليت من صنع الإنسان لهذا الغرض ، حيث يمكن التلاعب بحجم البلورة وشكلها ويقل احتمال احتواء المعدن على ملوثات.
على الرغم من خصائصها المرغوبة ، قد يصعب التعامل مع بعض الزيوليت على نطاق صناعي. لمكافحة هذا ، تم تصميم المواد المركبة لتعظيم فوائد المواد مع عدد أقل من العيوب. طور علماء سويديون مركبًا خفيفًا من رغوة الزيوليت ، والذي يحافظ على مساحة سطح كافية من الزيوليت ليكون مفيدًا في الامتزاز الانتقائي لثاني أكسيد الكربون ، وإزالته من الغلاف الجوي. يسمح إطار الرغوة بتلامس المزيد من الغاز مع المحفز ، على عكس مساحيق الزيوليت التقليدية.
تم استخدام الزيوليت أيضًا للمساعدة في جهود تنقية المياه ، حيث يمكن للبلور أن يمتص ويتبادل الأيونات الموجودة عادة في الماء العسر مثل الكالسيوم والمغنيسيوم ، واستبدالها ببدائل أقل ضررًا.
Chemwatch مدعوم بأكثر من 30 عامًا من الخبرة الكيميائية ، ويضم مكتبة واسعة من بيانات SDS وبيانات المواد. لمزيد من المعلومات حول الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد ، أو لمعرفة المزيد عن خدماتنا ، من فضلك اتصل بال Chemwatch فريق اليوم أو البريد الإلكتروني سا***@ch*********.net.
مصادر:
