Zabranjena kemija
Zabranjena kemija
Kemijski elementi toliko su različiti da njihove interakcije mogu biti nepredvidive i ponekad bizarne. Kemičari se često oslanjaju samo na intuiciju koja im govori što bi moglo, a što ne bi moglo biti moguće.
Povijest je prepuna ideja koje su prvotno bile odbačene, da bi poslije promijenile naše vidike. Pročitajte dva takva slučaja u nastavku.
NEMOGUĆA SIMETRIJA
Kristalni uzorci koji su prekršili sva pravila
Od svih ljudi, kemičar Linus Pauling trebao bi cijeniti odvažnost znanosti, čak i ako bi se ona pokazala pogrešnom. Naposljetku, upravo je nobelovac Pauling požurio i predložio kako se struktura DNK sastoji od trostruke ovojnice.
Ipak, kada je 1984. izraelski kemičar Dan Shechtman tvrdio kako je pronašao „kvazikristale“ iz atomske simetrije u određenim tvarima, Pauling je rekao: „Ne postoje kvazikrstali, samo kvazi-znanstvenici.“
Oštri napadi predstavili su dodatno zadovoljstvo Shechtmanu kada je 2011. došao u Stockholm kako bi primio Nobelovu nagradu za kemiju. Bio je odvažan – i bio je u pravu.
Ranih 80-ih godina prošloga stoljeća, Shechtman je otkrio kristal u kojem su atomi bili spojeni u uzorak koji se nije mogao ponoviti. Do tada su znanstvenici mislili da se atomski obrasci unutar kristala moraju ponavljati.
Pauling nije bio jedini kritičar izraelskog znanstvenika. Kada je Shechtman ustrajao u svojoj tvrdnji, zamoljen je da napusti svoju istraživačku grupu. Naravno, imao je i velikih poteškoća u objavljivanju svojih rezultat.
Slika: Dan Shechtman, Izvor
Od Shechtmanovog otkrića kvazikristalne strukture pronađene su u fragmentima meteorita koji je pao u Sibir. Tim predvođen Valeriom Molinero sa Sveučilišta Utah 2010. čak je predložio kako vodu, kada ograničimo uskim prolazima, možemo zalediti u kvazikristalni led (Journal of Chemical Physics, vol 133, p154516).
TUNEL ZA BIJEG
Ako ne možete prijeći prepreku, koristite kvantna pravila da ju probijete.
Veoma je hladno u svemiru. Stoga ostaje misterija porijeklo pojedinih kompleksnih molekula (npr. polimeri) koje možemo pronaći tamo.
Većina kemijskih reakcija odvija se kroz formiranje visoko energetskih prijelaznih molekula, koje se potom ponovno slažu u nisko energetske proizvode. Energija, obično u obliku topline, potrebna je da bi dobili reaktante koji probijaju ovu prepreku.
Tokom 70-ih godina prošlog stoljeća sovjetski kemičar Vitali Goldanski pokazao je eksperimentima kako određene molekule, koje su uključene u polimersku reakciju, mogu nastaviti s reakcijom čak i kad su ohlađeni na 4 kelvina (-269,15°C), što je samo malo toplije od najhladnijih dijelova svemira.
Formaldehid (uobičajeni sastojak molekularnih oblaka) mogao bi se, uz malu pomoć gama zraka i visoko-energetskih elektrona, naći u polimerskom lancu od nekoliko stotina molekula. Takvo okruženje često pronalazimo diljem svemira.
Kako je to moguće? Goldanski je tvrdio kako u uobičajenoj slici nedostaje ključni element. Kvantna pravila govore kako čestice, kao što su atomi i elektroni koji su uključeni u kemijske reakcije, mogu prijeći energetske prepreke koristeći proces poznat pod nazivom – tuneliranje.
On je predložio kako u hladnom svemirskom okruženju tuneliranje održava stvari pokratnima. Određene biološke reakcije koje kataliziraju enzimi su efikasnije od predviđanja kinetičke teorije jer uključuju kretnje vodikovih iona – usamljenih protona koji su posebno skloni kvantnom tuneliranju.
Izvor/dodatno čitanje:
Novilist.hr, A smijali su mu se….Kvazikristali donijeli Izraelcu Danielu Shechtmanu Nobela za kemiju, Novi list 2011.
Philip Ball, Forbidden reactions, New Scientist, 2011.
V.Stilinović, F.M.Bruckler, Kvazikristali – otkriće, struktura i svojstva, Kemija u industriji, 2012.
