Новости химической науки > Граница газ-металл для селективного разрыва связей

Возможность селективного разрыва связей в газовой фазе становится ближе. Исследователи продемонстрировали возможность селективного разрыва химических связей в замещенном метане на границе газовая фаза-поверхность никеля.

Ранее считалось, что контроль за ходом таких сложных реакций, в которых принимает участие большое количество атомов и молекул, практически невозможен. Тем не менее, исследовательская группа Артура Утца (Arthur L. Utz) из Университета Тафтса использовала лазер для возбуждения связей C–H в пучке CD₃H, вызвав их разрыв при касании молекул поверхности металла.

Рисунок из Science 2008, 319, 790

Исследование не только демонстрирует возможность контроля реакций на поверхности, но также позволяет отследить энергетические потоки процессов, протекающих при гетерогенном катализе. Исследование Утца важно не только для теории химической связи и гетерогенных процессов, но и имеет прикладное значение, так как каталитические реакции метана на поверхности металла представляют собой популярные коммерческие и промышленные методы для синтеза водорода.

Химики ищут способы селективного контроля разрушения связей десятилетиями. Первые успешные эксперименты заключались в простых реакциях дейтерированной воды (HOD) с атомарным водородом в газовой фазе. Было обнаружено, что в зависимости от энергии лазерного излучения возможно селективное возбуждение связей либо O–D, либо O–H.

Главное препятствие, мешающее разработке такого рода процессов, заключается в тенденции перераспределения энергии возбуждения между другими связями молекулы. Реакции на поверхности представляли собой еще большую проблему, так как поверхностные атомы поглощают энергию, зачастую препятствуя процессу разрыва связей.

Группа Утца смогла обойти проблемы, облучив лазером быстрый пучок молекул CD₃, движущийся у поверхности никеля. Комбинация поступательной и вращательной энергии позволила осуществить быструю реакцию на поверхности, не дав энергии перераспределиться.

Источник: Science 2008, 319, 790

метки статьи: #кинетика и катализ, #физическая химия, #химия поверхности