p Os fabricantes de produtos químicos freqüentemente usam solventes tóxicos, como álcoois e benzeno, para fazer produtos como produtos farmacêuticos e plásticos. Os pesquisadores estão examinando um fenômeno anteriormente esquecido e mal compreendido nas reações químicas usadas para fazer esses produtos. Esta descoberta traz uma nova compreensão fundamental da química catalítica e um trampolim para aplicações práticas que podem um dia tornar a fabricação de produtos químicos menos desperdiçadora e mais ecologicamente correta. p O estudo liderado pelo pesquisador David Flaherty da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, Universidade de Minnesota, O pesquisador das Cidades Gêmeas, Matthew Neurock, e o pesquisador da Virginia Tech, Ayman Karim, são publicados na revista Ciência .

p A combinação de solventes e nanopartículas de metal acelera muitas reações químicas e ajuda a maximizar o rendimento e as margens de lucro para a indústria química. Contudo, muitos solventes são tóxicos e difíceis de descartar com segurança, disseram os pesquisadores. Água funciona, também, mas não é tão eficiente ou confiável quanto os solventes orgânicos. A razão para a diferença foi pensada para ser a solubilidade limitada de alguns reagentes em água. Contudo, múltiplas irregularidades nos dados experimentais levaram a equipe a perceber que as razões para essas diferenças não foram totalmente compreendidas.

p Para entender melhor o processo, a equipe realizou experimentos para analisar a redução de oxigênio em peróxido de hidrogênio - um conjunto usando água, outro com metanol, e outros com misturas de água e metanol. Todos os experimentos usaram nanopartículas de paládio.

p “Em experimentos com metanol, observamos decomposição espontânea do solvente que deixa um resíduo orgânico, ou escória, na superfície das nanopartículas, "disse Flaherty, professor de engenharia química e biomolecular em Illinois. "Em alguns casos, o resíduo em forma de espuma adere às nanopartículas e aumenta as taxas de reação e a quantidade de peróxido de hidrogênio formado, em vez de dificultar a reação. Essa observação nos fez pensar em como isso poderia estar ajudando. "

p A equipe descobriu que o resíduo, ou mediador redox de superfície, contém espécies que contêm oxigênio, incluindo um componente-chave hidroximetil. Ele se acumula na superfície das nanopartículas de paládio e abre novas vias de reação química, os relatórios do estudo.

p "Uma vez formado, o resíduo se torna parte do ciclo catalítico e é provavelmente responsável por algumas das diferentes eficiências entre os solventes relatadas nos últimos 40 anos de trabalho nesta reação, "Flaherty disse." Nosso trabalho fornece fortes evidências de que esses mediadores redox de superfície se formam em solventes de álcool e que podem explicar muitos mistérios do passado para essa química. "

p Trabalhando com vários tipos de experimentos e simulações computacionais, a equipe aprendeu que esses mediadores redox transferem efetivamente prótons e elétrons para os reagentes, enquanto as reações em água pura transferem prótons facilmente, mas não elétrons. Esses mediadores também alteram a superfície das nanopartículas de uma forma que reduz a barreira de energia a ser superada para a transferência de prótons e elétrons, os relatórios do estudo.

p "Mostramos que os solventes de álcool, bem como os aditivos orgânicos, podem reagir para formar mediadores de superfície ligados a metais que atuam da mesma forma que os cofatores enzimáticos em nossos corpos catalisam reações de oxidação e redução, "Neurock disse.

p Adicionalmente, este trabalho pode ter implicações na redução das quantidades de solvente utilizadas e resíduos gerados na indústria química.

p "Nossa pesquisa sugere que, para algumas situações, produtores químicos poderiam formar os mediadores redox de superfície adicionando pequenas quantidades de um aditivo à água pura em vez de bombear milhares de galões de solventes orgânicos através desses reatores, "Disse Flaherty.