Человек-катализатор ~ Артем Анин

Замечали ли вы, что в некоторых коллективах работается как-то легче, чем в других? А какие-то команды более сплоченные, чем другие.

Сегодня поговорим про человека-катализатора. Это не что-то из области прикладной химии. Впрочем и про химию тоже. Про химию человеческих взаимоотношений.

Как известно из школьного курса, катализатор ускоряет химическую реакцию. Ускорение происходит как в положительную сторону (образуется новое вещество), так и в отрицательную (происходит неожиданный взрыв).

Катализаторами я решил называть тех членов команды, которые невольно способствуют ее укреплению, общему позитивному настрою и заряженности коллектива и, как следствие, росту производительности.

Человек-катализатор зачастую может сам и не догадываться, что он такой уж химически-положительный. Просто в силу своей жизненной позиции, оптимизма и энтузиазма он запускает командную реакцию.

Как распознать катализатора в команде?

Такой человек всегда позитивен и энергичен. Время от времени он очень удачно вставляет шутки в разговоры с коллегами. Всегда старается погасить конфликты, когда таковые происходят. Организует командные неформальные мероприятия. И старается говорить терминами «мы, команда», а не «я”, как индивид.

Катализатору всегда не все равно, по поводу результата, который должен получиться. Он всегда демонстрирует такое отношение к задачам, процессам, общению, которому хочется подражать.

При этом катализатор не обязательно является лидером в команде, к чьему мнению все прислушиваются и за кем следуют в рабочих ситуациях. Он может просто запускать положительные химические реакции, оставаясь при этом на равной позиции со всеми остальными. Он работает на команду. А команда отвечает ему отличными результатами и работой в удовольствие.

Как понять, что ты разговариваешь с катализатором на собеседовании?

Мне кажется, что это очень сложно. На собеседовании это почти не выявляется. Если вам посчастливилось поработать вместе с катализатором, ни за что не отпускайте его. Такие люди передаются по наследству из команды в команду. Смело подключайтесь к тем проектам, где уже работает знакомый вам катализатор. Там действительно все хорошо, все кипит и бурлит в положительном ключе.

Может ли катализатор меняться со временем?

Да, как и любой другой человек, катализатор может менять свое отношение к сути вещей, а также менять свои интересы. Однако всегда за ними следует позитив, жизненная энергия и энтузиазм.

Хорошей и продуктивной вам работы! Повторяйте химию 🙂

Фото pixabay.com

Таблетки с ускорением — Санкт-Петербургский государственный университет

Последние сто лет интенсивно развивалась область катализа, где в качестве катализаторов используются комплексы металлов. Металлокомплексный катализ сделал органический синтез дешевле, а химические процессы — экологичнее.

Михаил, для начала уточним, что такое катализ?

Катализ — это ускорение химических реакций под действием малого количества вещества (катализатора), которое само в ходе реакции не изменяется. Вы удивитесь, но возникновение и существование живой природы связано самым непосредственным образом с катализом. Это движущая сила природы.

В 2010 году ученые из США и Японии (Хек, Негиши и Сузуки) получили Нобелевскую премию как раз за металлокомплексный катализ — палладиевый катализ реакций кросс-сочетания. Можно сказать, что их открытия совершили революцию в химии и фармакологии?

Да, естественно. Во-первых, реакции кросс-сочетания упростили синтез сложных органических соединений. Если вам надо синтезировать сложное лекарство, то, применяя классические методы, требуется пройти несколько стадий. Если стадий, к примеру, пять, а результативность каждой — 90 %, то общая эффективность — всего 45 %. А палладиевый катализатор делает то же самое за одну стадию, и выход реакции достигает 90 %. Приведу аналогию с лестницей и лифтом. По лестнице надо преодолевать пролеты, двигаясь то вправо, то влево. На лифте — с первого этажа сразу на последний. Реакции кросс-сочетания — это и есть лифт.

Во-вторых, простота метода позволяет синтезировать больше веществ в единицу времени, а значит — открыть больше новых лекарств. Ведь как происходит их поиск? Основываясь на каких-то соображениях, химики синтезируют в лаборатории новые вещества. Но далеко не все из них оказываются биологически активными и полезными. Соответственно, чем меньше стадий, тем быстрее поиск новых препаратов.

Как ученые пришли к этому открытию?

Не совсем правильно говорить, что палладиевый катализ открыла эта троица. Реакции кросс-сочетания — это целое семейство реакций с участием арилгалогенида и еще одного реагента. Много классов соединений способны выступать в роли этого второго реагента в реакциях кросс-сочетания, но именно алкены (реакция Хека), соединения бора (реакция Сузуки) и соединения цинка (реакция Негиши) оказались наиболее востребованными в лабораторных синтезах и в фармпромышленности.

Российские химики тоже были среди тех, кто занимался этой темой. Группа академика РАН Ирины Петровны Белецкой использовала соединения олова. Результаты опубликовали на русском языке в журнале «Известия Академии наук» — по понятным причинам статью за рубежом прочитали поздно, поэтому широкого резонанса работа не вызвала.

Исследования реакций кросс-сочетания связаны с тремя волнами.

В начале XIX века ученые поняли, что малоактивные арилгалогениды можно использовать в реакциях конструирования углеродного скелета, то есть для создания новых связей углерод-углерод. Однако открытые тогда реакции приводили в основном к гомосочетанию: соединялись одинаковые фрагменты из одного и того же исходного вещества. Поэтому на первом этапе внимание исследователей было сосредоточено на выявлении того металла, который будет селективно приводить к соединению двух различных фрагментов разных веществ (кросс-сочетание). Изначально пробовали соединения никеля, но у палладиевых селективность оказалась выше. И исследования перешли с более дешевого никеля на более дорогой палладий.

Далее стали искать партнеров — легкодоступные вещества, которые могут быть вовлечены в перекрестное сочетание вместе с арилгалогенидами. В 2010 году Нобелевскую премию по химии вручили Ричарду Хеку, Акире Сузуки и Эйити Негиши «за применение реакций кросс-сочетания, катализируемых палладиевыми соединениями, в тонком органическом синтезе». Во всех трех реакциях, носящих теперь фамилии ученых, атомы углерода из разных фрагментов соединяются между собой с помощью комплекса палладия. Атом палладия является своеобразным посредником, сближающим атомы углерода достаточно близко друг к другу для того, чтобы между ними произошло химическое взаимодействие.

Третий этап — непрерывное совершенствование каждой открытой реакции кросс-сочетания путем дизайна новых палладиевых катализаторов и тонкой настройки их свойств. Сегодня исследовательская группа из СПбГУ занимается принципиально новым, четвертым этапом — работой сразу двух катализаторов, которые еще эффективнее всех предыдущих.

Какие типы катализаторов разработали на основе комплексов палладия?

Ключевых — три. Фосфиновые комплексы, где к палладию координирован атом фосфора, и диаминокарбеновые — к палладию координирован атом углерода, связанный с двумя атомами азота, — циклические и ациклические. Последние за счет структурной гибкости способны менять свой объем и, тем самым, подстраиваться под разные этапы каталитического цикла.

Предыдущие поколения катализаторов были слишком неудобны для использования. Для работы с ними требовались высокие температуры, ядовитые вспомогательные реагенты и токсичные растворители. Работая с современными типами катализаторов, мы используем безопасные вспомогательные реагенты (например, обычную соду) и растворители — воду и спирт. Переход от органических растворителей к воде делает наши системы настолько «дружелюбными», что они подходят для модификации биомолекул, синтеза протеинов и неприродных аминокислот.

Для каких известных лекарств важны палладиевые катализаторы?

Современные лекарства — это большие сложные органические молекулы, которые, попадая в организм, должны невредимыми доходить до пораженного участка и там уже действовать. Молекула собрана из различных блоков, как корпус крейсера, сваренный из металла: каждый элемент выполняет свою задачу. И если технология сборки больших кораблей перешла от метода «заклепок» к сварке больше столетия назад, то «сварка» отдельных молекул — процесс более сложный и тонкий — до сих пор находится в приоритете научных исследований.

Сейчас на долю катализируемых палладием реакций кросс-сочетания приходится четверть от всех реакций, используемых для создания фармпрепаратов. В их числе, например, «Валсартан» — в 2008–2010 годах самое назначаемое в мире средство для лечения артериальной гипертензии в мире.

Метод может работать везде, где нужны большие сложные органические молекулы, — например, в производстве светодиодов, дисплеев, оптоэлектроники.

Михаил Кинжалов на церемонии вручения свидетельств на право получения гранта президента РФ молодым ученым.

В 2016 году вас и вашу коллегу Светлану Каткову наградили Медалью РАН для молодых ученых. Расскажите подробнее о вашей работе.

По правилам, на соискание премии для молодых ученых подаются работы, выполненные в соавторстве со старшими коллегами. Большую часть работы я проделал в аспирантуре под руководством профессора Вадима Павловича Боярского. Результаты меня настолько вдохновили, что я продолжил двигаться в этом направлении в родном университете, тем более что фундаментальные исследования и преподавание меня всегда привлекали. Светлана — великолепный синтетик, она приехала в Петербург по программе постдоков СПбГУ и сразу влилась в работу.

Нам удалось понизить загрузку катализатора с типичных 1–5 % до 0,0001–0,01 %, то есть количество используемого палладиевого комплекса в разработанных системах стало близко к гомеопатическому. Что это значит? В теории катализатор не расходуется в ходе реакции и достаточно одной молекулы, которая будет проводить «сшивку» бесконечное число раз. Но в реальности молекулы катализаторов не бессмертны, и со временем реакции «портятся». Кроме того, если эта молекула работает медленно, то и ждать придется бесконечно долго. Поэтому используют ощутимое количество катализатора — 1–5 %, то есть одна молекула катализатора «сшивает» 20–100 молекул продукта.

Лиганды помогают атому палладия работать быстрее и оберегают от деструктивных процессов. Разные лиганды делают это с разным успехом: чем лучше они справляются со своей миссией, тем меньше катализатора необходимо, тем дешевле конечный продукт. Мы в этом отношении добились рекордно низкого количества катализатора.

Расскажите, пожалуйста, о вашей кафедре.

Кафедра физической органической химии примечательна двумя вещами: механизмы и металлы, в сокращении получается ММ, как название вашего журнала (смеется). Каждая из этих особенностей связана с конкретным человеком. Первый — это Алексей Евграфович Фаворский, который работал в университете в начале прошлого века. Раньше органик-синтетик придерживался единственного правила: «Греешь больше — выход больше». Алексей Евграфович внес в органическую химию стремление изучать ее механизм, чтобы тонко ею управлять. Именно для развития его идей и была создана наша кафедра — мы стремимся знать максимум о наших реакциях и детально изучаем их механизмы.

Второй — это нынешний заведующий кафедрой, Вадим Юрьевич Кукушкин, член-корреспондент РАН, сын академика Юрия Николаевича Кукушкина, всемирно известного специалиста по химии платиновых металлов. Страсть к механизмам и любовь к металлам — вот два ключевых фактора, которые вдохновляют нас синтезировать молекулы с полезными свойствами.

Вы продолжаете работу и уже сами руководите студентами?

Да. Сейчас в моей команде работает семь студентов и аспирантов, у каждого из них своя часть работы в общей теме. Например, недавно нам с Анжеликой Ереминой удалось синтезировать иридиевые катализаторы, позволяющие получать термоустойчивые (до 320 °С) силиконы. Благодаря иридию такой силикон светится зеленым в ультрафиолете, что позволяет определять толщину силиконового покрытия бесконтактно и сразу по всему изделию. Это тот редкий случай, когда катализатор, выполнив свою основную работу, продолжает нести полезную нагрузку.

Отрадно, что светлых голов хватает. Провал, который в 90-е годы образовался между поколениями, сейчас стирается, ученые молодеют — это уже люди 20–30 лет, и многие больше не уезжают, остаются работать здесь. Почему? Заграница дает шанс после учебы поехать работать в другие места, чтобы набраться опыта, побывать в разных лабораториях. Так можно путешествовать десять лет, по два года работая на одном месте. Но за это время у тебя не будет наработок по собственному исследованию. А без своего задела 30—40-летний ученый сейчас никому не нужен. Поэтому я остаюсь в России и работаю над своей темой.

Какие были трудности и препятствия в процессе исследований?

В университете хороший Научный парк, а это уже полдела в успешном исследовании. С другой стороны, научные трудности всегда добавляют азарта: чем сложнее поставленная задача, тем воодушевленнее ищется решение. Поэтому сложности в основном технические, например, общая у российских ученых проблема в том, что большая часть реактивов импортные и на их покупку может уйти много времени, вплоть до года.

Химику надо не меньше набить руку, чем повару, черпающему рецепты из поваренной книги.

Когда мы начали работать с иридием, это был 2014 год. Иридий мне достался в виде бруска металла. Растворять иридий научились несколько столетий назад, однако это один из самых сложных для растворения металлов. Два с половиной года мы не знали, как к этому бруску подойти.

Как звучит по классике растворение иридия? Одна из стадий — перевести иридий со степенью окисления 4 в иридий со степенью окисления 3. Для этого темно-коричневый раствор необходимо кипятить с оксалатом калия до тех пор, пока он не станет зеленым.

Как приличный химик, я собрал установку: колба, обратный холодильник (чтобы выпариваемая вода конденсировалась и возвращалась обратно), залил раствор. Кипячу. Час кипячу, два, три. Терпение кончается, ничего не меняется.

Благо, я нашел людей, которые уже это делали. Звоню, спрашиваю: кипячу, ничего не происходит. «А ты как кипятишь?» — «Колба, обратный холодильник…» — «Так нельзя: вода должна выкипать. Надо ее периодически подливать». Кипячу снова. Доливаю, кипячу, доливаю — ничего. Опять звоню. «А ты сколько кипятишь?» — «Два дня…» — «Ха! Надо два месяца».

Здоровому человеку такое на ум не придет. Ведь написано просто: «до изменения окраски».

Учитывая, что параллельно мы вели работу над палладием, работа с иридием растянулась еще и по этой причине. К счастью, были люди, которые методично бились над решением задачи, в частности, Анжелика сидела и растворяла иридий.

Отличная история. А было ли что-то еще?

В науке, как и везде, многое от психологии исследователя зависит. Шикарно, когда команда разношерстная, — тогда коллектив способен реализовать амбициозные проекты. Мне всегда больше нравился синтез, работа с веществами. А вот усидчивости мне не хватает. Девушки, как правило, наоборот: легко могут выполнить множество схожих экспериментов.

Например, как происходит оптимизация условий реакции? Необходимо последовательно варьировать один из параметров и наблюдать за изменениями. Для каждого катализатора это около ста схожих опытов, то есть 100 баночек, и надо в каждую отмерить на весах 5 мг одного вещества, 5 мг другого, третьего, добавить 1 мл растворителя, забить пробочкой, подписать, поставить в баню, вытащить, упарить, проанализировать результаты, записать в таблицу. Тут терпение — главный помощник. Я мог себя заставить этим заниматься только раз в три дня. А Светлане, наоборот, такое было по душе: она, напевая, взвешивала эти 100 баночек, составляла табличку, думая о своем, о девичьем, — у нее это занимало полдня, и дальше она была счастлива и свободна. Так что в таком сотрудничестве в результате мы и добились успеха.

Сейчас вы работаете над кооперативным катализом, причем с использованием солнечной энергии. Расскажите, это как?

Тренд развития синтетической химии понятен — стремление получать все более сложные молекулы из все более простых и доступных, при этом с минимальными затратами. Но еще более простые и доступные реагенты слишком инертны и даже в палладий-катализируемые реакции кросс-сочетания не вступают. Перевести их в активное состояние возможно при помощи локально направленной энергии. Например, солнечной энергии в виде света. Здесь требуются уже два катализатора в одной реакции: один — палладиевый, а другой — вещество, преобразующее энергию Солнца. Это и называется кооперативным катализом.

Но чтобы заставить энергию Солнца работать, надо ее сначала собрать. Мы используем для этого катализаторы на основе соединений иридия. Комплексы иридия активируются поглощением света и «сшибают» часть исходной органической молекулы так, чтобы она могла прикрепиться «срезанной» стороной к палладию. Собственно, сейчас мы и занимаемся поиском лигандов, которые могут менять свойства иридия, делая его способным поглощать энергию Солнца и затем ее отдавать.

Отслеживаете ли вы наработки иностранных коллег по этой теме? Какие успехи у них?

Реакции кросс-сочетания — горячая область химии. Множество научных групп по всему миру ищут новые комплексы палладия, чтобы проводить реакции кросс-сочетания с высокими выходами и в экологически безопасных условиях. Каждый год разрабатывают сотни новых катализаторов, и только единицы из них находят применение в промышленности — это связано с их низкой эффективностью и высокой стоимостью. Поэтому отслеживать работы коллег приходится регулярно, буквально каждую неделю. Бывает так, что над идеей, над которой работаем мы, трудится кто-то еще, и этот кто-то оказывается чуть проворнее нас. Тогда, конечно, немного обидно, но унывать нельзя — значит, мы на верном пути. Наши исследования на уровне, бывает и так, что мы опережаем иностранных коллег перед самым финишем.

Мистер Катализатор — alyadov

В реакции преобразования перекиси, MnO2 — катализатор. Как видим, в химическом уравнении катализатора нет среди реагентов или продуктов и его не нужно учитывать в уравнении. Катализатор форсирует химическую реакцию, но сам при этом не расходуется. Поэтому в уравнении его указывают над стрелкой. Это вторая важная его черта. Когда я работаю с руководителем бизнеса или его/ее командой, моя основная задача — сохранить свою независимость, объективность и нейтральность. Принято считать, что от поставщика услуг требуется глубокое эмоциональное вовлечение, чтобы сделать заказчика услуги счастливым («make client happy»). Когда-то давно, когда я работал в отделе обслуживания клиентов, я тоже так считал. Однако эффективная бизнес-терапия, как операция, требует от хирурга предельного фокуса внимания, острого скальпеля и твердой руки.

Эффективная бизнес-терапия, как операция, требует от хирурга предельного фокуса внимания, острого скальпеля и твердой руки.

Я заметил, что для клиента польза от моей работы напрямую зависит от моей способности не поддаться силе эмоций или соблазну различных идей. Мне нужно иметь ясный взгляд на реальность происходящего словно я — человек-невидимка, который незаметно сидит среди людей и анализирует ситуацию. И, наоборот, стоит мне даже немного поддаться эмоциям группы, как эффективность моей работы падает, как мутнеют стекла очков, если вас вдруг резко бросает в пот. Как ни странно, но наибольший потенциал для своего дальнейшего профессионального роста я вижу прежде всего в улучшении своей способности контролировать себя, не поддаваться внешним воздействиям.

Катализатор форсирует химическую реакцию, но сам при этом остается неизменным.

Согласно теории промежуточных соединений, катализатор многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливает свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий. “Схематично эта теория заключается в том, что медленная реакция между исходными реагирующими веществами заменяется двумя или цепью более быстрых реакций с участием катализатора, образующего с исходными веществами промежуточные соединения” [3].

Например, когда я работаю с группой топ-менеджеров, в рамках стратегической сессии или во время подготовки к переговорам иногда может возникнуть ощущение, что меня вообще в комнате нет, а иногда наоборот, будто я — руководитель этой группы. Мое ситуативное лидерство — это промежуточное состояние, которое необходимо, чтобы помочь участникам ощутить иной способ обсуждения идей и принятия решений. Конечно, я заранее предупреждаю участников, что иногда буду брать инициативу в свои руки и могу показаться директивным, объясняю им целесообразность эпизодический характер такого шага. Бизнес-терапия, как нить для хирургического шва, скрепляет края обработанной во время операции раны, чтобы через неделю после выздоровления клиента исчезнуть без следа. После окончания сессии с бизнес-терапевтом, топ-менеджеры компании должны быть в состоянии самостоятельно принимать более качественные решения и эффективно их воплощать.

Бизнес-терапия, как нить для хирургического шва, скрепляет края обработанной во время операции раны, чтобы через неделю после выздоровления клиента исчезнуть без следа.

Любопытно, что для существенного увеличения скорости химической реакции требуется несоизмеримо малое количество катализатора. Это еще одна иллюстрация моего любимого принципа “Leverage”, то есть “Рычага” (подробнее здесь). У меня были кейсы, когда буквально двух сессий было достаточно, чтобы предприниматель осознал, что корень его мучительной проблемы находится совсем в другом месте, чем он предполагал, и он смог увидеть новое направление решения. Последующие переговоры с “проблемным” партнером клиент уже провел самостоятельно без меня, благополучно достиг договоренности и сэкономил для бизнеса несколько миллионов долларов, которые были бы потеряны, если бы начался абсолютно неоправаданный конфликт. Такой “Рычаг” я пытаюсь найти во всем — в бразильском джиу-джитсу, в воспитании детей, в моем обучении чему-либо новому (подробнее здесь), и, конечно, в практике бизнес-терапии.

Катализаторы и ферменты • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Скорость протекания химической реакции можно значительно увеличить, если добавить вещество, которое участвует в этой реакции, но при этом само не расходуется. Чтобы лучше это понять, представим себе работу брокера по операциям с недвижимостью. Брокер находит и собирает вместе людей, желающих продать какое-либо имущество, и людей, желающих его купить, таким образом способствуя его продаже и передаче другому владельцу. При этом сам брокер в ходе сделки ничего реально не покупает и не продает. Так же и катализатор, или фермент, способствует протеканию реакции между двумя веществами, но к концу реакции остается в первоначальном виде.

Подалуй, самый известный катализатор находится у нас в машине, в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов. Он представляет собой мелкоячеистую металлическую сетку, сделанную из палладия и платины, через которую пропускаются выхлопы из автомобильного двигателя. Эти металлы катализируют ряд химических взаимодействий. Во-первых, они абсорбируют окись углерода (CO), окись азота (NO) и кислород, причем каждая молекула NO распадается на составляющие ее атомы. CO соединяется с атомом кислорода, образуя диоксид углерода, а атомы азота соединяются, и получаются молекулы азота. В то же время избыток кислорода дает возможность углеводородам, не до конца сгоревшим в автомобильных цилиндрах, полностью окислиться до диоксида углерода и воды. Вот так выхлопные газы, которые содержат окись углерода (смертельный яд) и вещества, приводящие к кислотным дождям, а также несгоревшие фрагменты исходных молекул бензина, превращаются в относительно безвредную смесь диоксида углерода, азота и воды.

Чтобы понять действие ферментов, необходимо знать, что для взаимодействия сложных органических молекул недостаточно их простого контакта. Чтобы реакция протекала, определенные атомы в сближающихся молекулах должны быть правильно сориентированы друг относительно друга (так же как ключ определенным образом должен быть вставлен в замок), только тогда смогут образоваться химические связи. То есть для химических процессов, протекающих в биологических системах (см. Биологические молекулы), чрезвычайно важную роль играет пространственная геометрия.

В биохимии крайне мала вероятность того, что две сложные молекулы, предоставленные сами себе, случайно окажутся друг относительно друга в правильной ориентации, необходимой для взаимодействия. Чтобы такая реакция протекала с ощутимой скоростью, нужна помощь молекул определенного типа — ферментов. Фермент притягивает к себе две другие молекулы и удерживает их в правильном положении, чтобы взаимодействие состоялось. Как только реакция произошла, фермент освобождается и повторяет те же действия с другим набором молекул. Все ферменты в биологических системах представляют собой белки, которые могут принимать разнообразные сложные формы. Как и все белки, они закодированы в ДНК и в качестве ферментов управляют скоростью протекания химических реакций.

См. также:

Разработан безошибочный химический катализатор

Георгий Голованов5 марта 2020, 14:08Фото: Pixabay

Группа исследователей из нескольких университетов США изобрела технологию осциллирующего катализатора, которая ускоряет в тысячи раз ускоряет химические реакции без побочных эффектов или ошибок. С ее помощью можно радикально сократить ежегодные отходы от химических производств, повысить их производительность и экономическую эффективность.

3420

Для ускорения химических реакций ученые используют катализаторы. Если основная реакция на поверхности катализатора проистекает намного быстрее, чем нежелательные побочные, то катализатор считается хорошим, и его применяют для производства наиболее ценных материалов. Побочные реакции — это ошибки в химическом контроле, они приводят к выработке значительного объема отходов и убыткам.

Специалисты из Центра катализа при Министерстве энергетики США совершили прорыв, разработав новый класс катализаторов, которые существенно ускоряют основные химические реакции при помощи волн. Когда частота и амплитуда волны совпадают с характеристиками основной реакции, то она становится в тысячи раз быстрее, чем побочная. В таком случае катализатор фактически прекращает делать ошибки, пишет Phys.org.

«У всех химических реакций есть естественные частоты, как струны у гитары или пианино, — сказал Пауль Дауенхауэр, руководитель исследования. — Когда мы находим правильную частоту желаемой каталитической реакции, то катализ становится почти идеальным — лишние реакции практически останавливаются».

Это открытие обладает особенно большим значением для производства ключевых химических веществ для энергетики, пищевой промышленности и медицины, которые изготавливаются в громадных объемах и порождают сотни тысяч тонн отходов ежегодно.

Впервые заснять химическую реакцию на атомном уровне удалось ученым из Токио. им удалось соединить очень мощный электронный микроскоп с быстрым и чувствительным датчиком изображений для записи видео. Это открытие ускорит создание материалов с новыми свойствами.

Facebook34Вконтакте20WhatsAppTelegram

---

Катализаторы в нефтехимии | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW

Помнится, в школе нам говорили о том, что существуют вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не участвующие и не входящие в состав конечных продуктов, и что эти вещества называются катализаторами. Правда, сегодня слово «катализатор» у большинства населения ассоциируется, как правило, с устройством, расположенным в выхлопной трубе автомобиля и предназначенным для снижения токсичности отработавших газов. Между тем, без катализаторов было бы невозможно само наше существование, потому что чуть ли не все биохимические реакции в живом организме протекают лишь в присутствии ферментов, то есть биологических катализаторов.

Современная промышленность также нуждается в катализаторах: без них производственные процессы в химической и перерабатывающей отраслях либо потребовали бы значительно более высоких энергозатрат, либо вообще были бы невозможны. Особую роль катализаторы играют в нефтехимии. Потребность промышленно развитых государств в нефти постоянно растёт – и не только потому, что она является важнейшим энергоносителем, сырьём для получения реактивного и дизельного топлива, бензина, керосина, мазута и масел. Общий ассортимент нефтепродуктов охватывает около полумиллиона наименований и включает лаки и краски, пластмассы и лекарства. Нефть представляет собой сложную смесь парафиновых, нафтеновых и реже ароматических углеводородов, то есть состоит в основном из длинных тяжёлых молекул. Чтобы получить моторные топлива и химическое сырьё, нефть подвергают переработке, протекающей с распадом этих молекул. Эта операция – она именуется крекингом – происходит при одновременном воздействии на нефть высокой температуры и катализаторов – например, алюмосиликатных. Теперь специалисты Научно-исследовательского института органического катализа в Ростоке разработали технологию, в основе которой – новый катализатор, а конечным продуктом реакции являются амины – соединения, молекулы которых наряду с атомами углерода и водорода содержат и атомы азота. Директор института, профессор Маттиас Беллер (Matthias Beller) поясняет:

В природе амины встречаются в форме аминокислот, а также входят в состав наследственного материала. В технике амины являются исходным сырьём для производства полимерных материалов, например, полиуретана, а также для получения биологически активных веществ, используемых в фармацевтике и агрохимии.

Интерес у ростокских учёных вызывают вполне определённые, относительно простые амины, и этот интерес вполне объясним: сегодня объём их производства значительно превышает миллион тонн в год. Исходным сырьём для получения этого класса веществ служат так называемые этиленовые углеводороды, или олефины, молекулы которой представляют собой «открытую», то есть не замкнутую в кольцо, линейную цепь. Профессор Беллер говорит:

Олефиновые смеси образуются в больших количествах при переработке нефти в крекинговых установках. Эти смеси служат очень важным сырьём для химической промышленности. Причём сначала производится их разделение на отдельные компоненты и фракции, а потом эти компоненты перерабатываются – например, в амины и ряд других органических соединений.

До сих пор непосредственное применение находила лишь часть олефинов – более реакционноспособных. Менее реакционноспособные олефины, – а их образуется ничуть не меньше, – приходилось сперва разделять и очищать путём весьма сложных, энерго- и трудоёмких производственных операций. Именно от этих операций и позволяет отказаться разработанная в Ростоке технология. Она предусматривает совместную переработку в амины всех олефинов сразу.

В нашей технологии в реакцию вступают и менее активные олефиновые компоненты. Они дёшевы, потому что образуются в больших количествах, но до сих пор их не удавалось напрямую преобразовывать в амины.

Разработка учёных Ростокского института позволяет существенно упростить нынешнюю технологию: из трёх производственных операций две оказываются ненужными. Это означает, что то же самое количество аминов можно получать, расходуя втрое меньше времени и энергии, чем сейчас. И всё благодаря новому катализатору. Заявка на патент уже подана, но ещё не рассмотрена, и профессор Беллер явно не готов пока вдаваться в детали, ограничиваясь фразой, что особые свойства катализатору придаёт модификация одного из его компонентов.

Опираясь на наше тесное сотрудничество с нефтеперерабатывающей отраслью, а также используя теоретические расчёты, мы так модифицировали нашу систему катализаторов, что она обеспечила нам строго определённую последовательность протекания всего комплекса реакций.

Многие из этих реакций ранее вообще не были описаны наукой, что вызвало немалый интерес у специалистов во всём мире. Но главное достоинство новой технологии всё же в том, что она позволяет получать амины более экономично и экологично. Сегодня ростокские учёные уже вступили в переговоры с ведущими нефтяными концернами относительно широкого внедрения своего катализатора.

Поиском новых катализаторов занимаются и исследователи Института имени Фрица Хабера в Берлине. Вот уже почти двадцать лет прошло с тех пор, как химики впервые узнали о существовании так называемых фуллеренов – особых кристаллических модификаций углерода, молекулы которых имеют форму полого шара, состоящего из 60-ти, 80-ти, 180-ти, 240-ка или даже 560-ти атомов и своей структурой напоминающего микроскопический футбольный мяч. Позднее были открыты – или синтезированы – молекулы углерода в форме трубок, эллипсоидов, клубков и так далее. Особый интерес к фуллеренам объясняется тем, что среди их производных – сверхпроводники, лекарственные вещества и прочие нужные и полезные вещи. А теперь Роберт Шлёгль (Robert Schlögl), научный сотрудник берлинского института, получил своего рода луковицу из углерода. И тоже с весьма необычными свойствами.

Для подавляющего большинства всё новых и новых веществ, производимых химической промышленностью, исходным сырьём служит от силы дюжина основных химикатов. Один из них – стирол, или винилбензол. Годовой объём мирового производства этой бесцветной жидкости с резким запахом достигает 20 миллионов тонн. Стирол – мономер в производстве полистирола, бутадиен-стирольных каучуков, термоэластопластов и многих других продуктов. Сам стирол получают каталитическим дегидрированием этилбензола. Функцию катализатора выполняют оксиды железа – по крайней мере, так считалось до сих пор. Но теперь Роберт Шлёгль неожиданно обнаружил, что это не так. Оказалось, что реакция идёт лишь в том случае, если оксиды железа покрыты тонким слоем углерода. Более того, присутствие оксидов железа вовсе не обязательно: достаточно одного углерода. Правда, не любого, а его вполне определённой кристаллической модификации. Роберт Шлёгль говорит:

Это алмазная пыль, которая возникает в процессе искусственного получения алмазов из графита посредством взрывной технологии. Существует целый ряд заводов по производству алмазов методом детонационного синтеза – прежде всего, в России. Так вот, при этом образуется чёрное вещество, внешне совсем не похожее на алмаз, однако имеющее его кристаллическую структуру. Можно назвать эту сажу отходом производства синтетических алмазов. Речь идёт о количествах, измеряемых сотнями граммов.

Нагревая эту алмазную сажу, Роберт Шлёгль получает миниатюрные луковицы из углерода. Эти частицы представляют собой сложные структуры, состоящие из множества расположенных в несколько слоёв вогнутых чешуек. Именно здесь берлинский учёный и обнаружил те самые структурные элементы, которые выполняют роль катализатора в производстве стирола:

Среди этих углеродных луковичных чешуек и находится в чистом виде та самая идентифицированная нами в качестве катализатора дефектная структура. То есть максимальная плотность активных центров достигается на этом самом углероде. Это позволяет нам сделать два важных вывода: во-первых, мы теперь смогли убедиться в том, что наша гипотеза о химической природе катализатора в данной реакции была верной; а во-вторых, мы получили исчерпывающее представление о том, какую структуру нам следует синтезировать. Ясно также, что получение искусственных алмазом методом детонационного синтеза не может служить промышленным источником углеродных катализаторов в количествах, измеряемых тоннами, – а потребность в этих компонентах именно такова. Тут нам нужно разработать какую-то иную технологию.

Какой метод окажется наиболее эффективным, пока сказать трудно. Однако уже сейчас очевидно: ни совсем плоские чешуйки, ни слишком сильно искривлённые не годятся на роль катализатора. Идеальной пространственной формой оказалась лёгкая вогнутость. Роберт Шлёгль говорит:

Именно эти участки нам и нужны. И мы увеличиваем их количество за счёт того, что стараемся создать в системе оптимальное внутренне напряжение. Если привнести слишком сильное напряжение, получится гомогенно замкнутое тело; такая форма не годится. Если не прикладывать никакого напряжения, то получатся плоские пластины, вообще не имеющие дефектных участков и, как следствие, активных центров, за исключением физической границы чешуйки. Если же выбрать правильное напряжение, в структуре образуется множество мелких дефектов, и это как раз то, что надо.

Луковичные чешуйки из углерода оказались весьма эффективным катализатором в производстве стирола. Они позволили почти две трети объёма исходного сырья превратить в конечный продукт, в то время как для катализатора на базе оксидов железа этот показатель не превышает 50 процентов. Но основное преимущество нового катализатора не в этом. Промышленность рассчитывает на значительную выгоду от внедрения новинки по другой причине. Роберт Шлёгль говорит:

Главный недостаток используемой сегодня стандартной промышленной технологии состоит в том, что катализатор на базе оксидов железа сам по себе не способен обеспечить протекание реакции, он требует десятикратного количества водяного пара. Значит, для производства 20 миллионов тонн стирола приходится производить 200 миллионов тонн водяного пара, совершенно нам не нужного. Достаточно подсчитать, во что обходится производство этого пара, и сразу же становится ясно, каких огромных потерь удалось бы избежать, если бы можно было отказаться от этих бессмысленных энергозатрат. Вот в этом и заключается самое главное достоинство нашей технологии: она вообще не требует водяного пара. То есть тут речь идёт не о том, чтобы несколько сократить энергоёмкость процесса, а о том, чтобы сэкономить всю энергию, которая сегодня расходуется на получение пара.

А кроме того, это означает, что стирол можно будет производить на небольших предприятиях и тем самым уменьшить объёмы транспортировки опасных грузов и связанный с этим риск – ведь стирол, напомню, ядовит.

Дальнейшая переработка стирола связана, как правило, с процессом так называемой полимеризации. Он является одним из основных процессов в производстве пластмасс и состоит в последовательном присоединении молекул мономера к активному центру на конце растущей цепи. Иногда в силу разных причин синтез таких длинных молекул нарушается, и цепи, вместо того, чтобы расти только в длину, начинают ветвиться. Вместо линейных полимеров образуются так называемые дендримеры. До сих пор технологи старались всячески подавить подобные нежелательные реакции. Однако теперь химики обнаружили, что и ветвистые молекулы могут найти широкое применение в промышленности. Группа учёных Боннского университета во главе с Фрицем Фёгтле (Fritz Vögtle) с недавних пор изучает свойства этих молекул, своей структурой напоминающих трёхмерную снежинку или развесистую древесную крону. Получение молекул-дендримеров не представляет особых трудностей, – говорит Фриц Фёгтле:

Преимущество состоит в том, что достаточно синтезировать лишь один фрагмент такого пирога – ядро макромолекулы, – а дальше она растёт сама собой. То есть весь дальнейший синтез уже не требует ни усилий, ни расходов.

Многие полезные свойства дендримеров напрямую вытекают из их структуры. Так, наличие пустот внутри молекул позволяет использовать их в качестве фильтров, пропускающих лишь те частицы, линейные размеры которых не превышают определённой предельной величины. Те же самые пустоты делают возможной и совсем иную сферу применения дендримеров: в них можно как бы «спрятать» те или иные субстанции – например, лекарственные препараты, – и таким образом «протащить» их через такие трудно преодолимые барьеры, как, скажем, оболочка клетки. Дендримеры, способные транспортировать внутрь клетки наследственный материал, уже имеются на рынке. А поскольку на такие молекулы можно навесить и частицы флуоресцентных красителей, они идеально подходят на роль биомаркеров и экосенсоров. Ведь использование именно таких красителей лежит в основе многих методов медицинской диагностики, равно как и технологий природоохранного мониторинга. Фриц Фёгтле говорит:

Внутри дендримеров можно разместить множество флуоресцентных частиц, и это обеспечивает более высокую точность измерений. Кроме того, значительно повышается чувствительность метода. Ведь чем больше частиц красителя вы можете внедрить в маркер, тем в более широких пределах он способен производить измерения.

С недавних пор особый интерес учёных вызывают молекулы не сферической, а цилиндрической формы. При диаметре всего в несколько нанометров такие макромолекулы могут достигать в длину сотен нанометров и относятся, таким образом, к самым крупным молекулам из всех, когда-либо созданных химиками.

По мнению Дитера Шлютера (Dieter Schlüter), профессора химии в Свободном университете Берлина, это открывает перед исследователями новые перспективы:

Работая с такими большими, действительно очень большими молекулами, можно попытаться перекинуть мост между биологией и материаловедением, поскольку мы как бы находимся в той области величин, к которой относятся и биологически активные молекулы или, скажем, вирусы. А это позволяет обратиться к очень интересным вопросам. Так, материаловеды могут попытаться придать какому-то веществу определённые физические свойства, выстраивая их снизу, с молекулярного уровня. Но для этого нужны молекулы такой величины, чтобы можно было использовать вполне определённые технологии и методы исследования – например, атомносиловую туннельную микроскопию.

Эта техника уже сегодня позволяет с помощью очень тонкой иглы изымать из образца отдельные молекулы и переносить их на другое место. Дитер Шлютер тоже говорит о разных сферах практического применения своих цилиндрических молекул – например, в качестве миниатюрных токопроводящих кабелей. Правда, это потребует ещё нескольких лет напряжённого труда.

Владимир Фрадкин, НЕМЕЦКАЯ ВОЛНА

как избавить его от офисной травли

Быть в роли красного полотнища, развевающегося перед пыхтящей бычьей мордой, — занятие малоприятное. Но иногда новичкам в компаниях уготована именно такая участь.

Отчаявшись расшевелить окончательно обленившихся сотрудников, плохо поддающихся и кнуту, и прянику, либо, в социалистических традициях, затевая борьбу хорошего с лучшим, — руководитель может принять смелое решение. К примеру, нанять на работу сотрудника, который стал бы дополнительным «раздражителем» и «возмутителем» офисного спокойствия.

«Вопрос о том, что наши менеджеры по сбыту перестали заниматься активными продажами, а в периоды затишья предпочитали сидеть и ждать, пока кто-то из давнишних клиентов вспомнит о них, неоднократно поднимался на совещаниях. Пробовали видоизменять схему оплаты труда, пробовали вводить премии за новых клиентов, но этот стиль работы не менялся. В какой-то момент возникла мысль пригласить на работу нескольких активных, молодых, «зубастых» «продажников», чтобы всполошить это «болото». Один такой нашелся сразу. Но все с самого начала пошло не так, как было задумано, — новичка стали откровенно подставлять. И делалось это настолько тонко, что заподозрить «рукотворность» подобных ситуаций было практически невозможно. В результате сотрудник уволился. Но о том, что он не был виноват в происходящем, мы узнали уже потом», — поделился Валерий, менеджер по персоналу.

Хотя способ привлечения новичков в качестве «катализатора» всех внутрифирменных процессов нередко оказывается бесплодным, руководители больших и малых компаний не готовы исключить его из своего арсенала. Возможно, это происходит потому, что в некоторых случаях даже такой откровенно манипулятивный подход может быть эффективен. Однако, чтобы добиться желаемого результата, руководителю важно не допустить моббинга по отношению к ни в чем не повинному новичку.

Чтоб карась не дремал

Такое явление, как офисная травля, имеет много разных обличий. По мнению шведского психолога Ханца Леймана, который много лет посвятил изучению этого явления, существует около сорока пяти моббинговых тактик, которые используются для того, чтобы «достать» неугодного коллегу.

Самыми распространенными из этих вариантов становятся утаивание важной, необходимой для работы информации, игнорирование (просьб, поручений и даже самой личности сотрудника), клевета, насмешки, сваливание самой тоскливой и неприятной работы, психологическая изоляция. В общем, все то, от чего любой нормальный человек взвоет и постарается поскорее убраться из такого негостеприимного окружения. Ну а те, кто принимает решение «перетерпеть», примерно через шесть-двенадцать месяцев начинают ощущать проблемы со здоровьем — обостряются «дремавшие» хронические заболевания, появляются новые.

«В начале своей карьеры мне пришлось испытать нечто подобное. Произошло так, что генеральный директор принял меня на работу, в то время как непосредственный начальник, который очень ревниво относился ко всему, что находилось в зоне его ответственности, был в отпуске. К сожалению, он воспринял мое появление как личное оскорбление. Доходило до анекдотических ситуаций. Мне давали поручение, говорили, что нужно взять необходимые для этого документы у начальника, а когда я приходила за ними, оказывалось, что это я должна была их сделать. Кроме того, я постоянно ощущала за своей спиной перешептывания и перемигивания. Когда заходила в комнату, разговоры резко обрывались. Я продержалась там меньше года, а потом с огромным облегчением уволилась», — рассказала Наталья, директор салона красоты.

Поэтому, для того чтобы деликатная процедура «вливания свежей крови» не превратилась в бойню, без специальных мер не обойтись. Однако как определить нужную степень вмешательства? Чтобы, с одной стороны, не выполнять функции телохранителя у собственного сотрудника, с другой — не пускать все на самотек и не уподобляться золушкиному папеньке, который, как известно, будучи очень занятым человеком, старался не замечать того, что происходит в его собственном доме.

Итак, первое и самое основное правило, на которое следует ориентироваться в подобной ситуации, — нельзя ждать, что травля прекратится сама. Бесполезно надеяться, что протеже «справится сам» или что для того чтобы человека приняли, «нужно время». Времени нет. Потому что в подобных ситуациях на кону стоит авторитет самого руководителя и здоровье сотрудника — физическое и психологическое. К тому же каждый такой прецедент укрепляет сотрудников во мнении о слабости руководителя и о собственной значимости. А чувство безнаказанности и иллюзия правоты могут привести к тому, что со временем каждый новичок, приходящий в компанию, может оказаться под прицелом неодобрительных взглядов и провокационных действий. А кто из работодателей, потративших время и деньги на поиск и подбор сотрудника, готов снова и снова оплачивать замену? Тем более если необходимость в ней возникает вследствие немотивированной крысиной возни.

Причем бесполезно пытаться обращать внимание на достоинства объекта моббинга, пытаться повысить его рейтинг личными поручениями. Наоборот, любые такие попытки будут расцениваться как заискивание руководителя перед неумолимыми «вершителями справедливости». Как, впрочем, и попытки призвать к совести и сочувствию, которые лишь укрепляют инициаторов травли в роли «сильного».

За тех, кого приручили

Травля — не приобретение человечества. Она характерна и для многих стайных и стадных животных. Этот процесс — битву на птичьем дворе — прекрасно описал Кен Кизи в своем романе «Над кукушкиным гнездом». Когда включаются животные инстинкты, разум замолкает. Даже у вполне разумных людей. И лучшее, что можно сделать, это грозно прорычать: «руки прочь!».

Однако это «рычание» должно соответствовать всем цивилизованным нормам. «Сильный руководитель, узнав о подобном, соберет всех и скажет: «я знаю, что происходит, и я не собираюсь закрывать на это глаза». Иногда такого предупреждения бывает достаточно. Но если моббинг продолжается, необходимо принимать самые жесткие меры, вплоть до увольнений. Очень важно с самого начала назвать все своими именами. Тем более что обычно инициаторами травли оказываются далеко не самые лучшие работники. Именно лузеры заинтересованы в том, чтобы скрыть свои недостатки и просчеты. И именно они больше всех стараются перенаправить внимание на кого-то другого.

Но если причиной моббинга становится внутреннее напряжение в коллективе, это требует дополнительного анализа. В таких случаях подобные проявления могут свидетельствовать о слабости руководства и формировании «пятой колонны» в компании. И тогда нужно начинать с решения этой проблемы.

Когда управленцы демонстрируют неуверенность вследствие недостаточного опыта в руководстве людьми, границы ответственности и функциональных обязанностей сотрудников излишне размыты. Когда информационные потоки замыкаются на нескольких сотрудниках, которые считают, что управление таким ресурсом делает их незаменимыми, — это становится факторами, способствующими возникновению подобных феноменов.

Поэтому отчасти спровоцированный конфликт, возникший из-за новичка, может помочь решить какие-либо скрытые проблемы. Ведь, как все мы знаем, прямая конфронтация может быть полезна. Особенно тогда, когда в тихом омуте неугомонно и безудержно бурлят подводные течения.

Для профилактики

Чтобы такое явление, как моббинг, не возникало, необходимо:

• периодически проводить исследование социально-психологического климата в коллективе и предпринимать меры при первых тревожных сигналах;
• развивать управленческие компетенции линейных руководителей;
• формировать возможности для доступа к необходимым информационным ресурсам;
• избегать дублирования функций;
• четко определять зоны персональной ответственности сотрудников;
• создавать условия для получения обратной связи от сотрудников.

Наталья Науменко
По материалам

«Власть денег»

>

Катализатор

: типы и значение катализаторов

Ферменты являются наиболее распространенными и наиболее эффективными катализаторами, встречающимися в природе. Большинство химических реакций, происходящих в организме человека и других живых существ, являются высокоэнергетическими реакциями, которые протекают медленно, если вообще происходят, без катализа, обеспечиваемого ферментами. Например, в отсутствие катализа крахмал гидролизуется до глюкозы в течение нескольких недель; следы фермента птиалина, обнаруженные в слюне человека, ускоряют реакцию, благодаря чему крахмалы могут перевариваться.Некоторые ферменты увеличивают скорость реакции в один миллиард или более раз.

Ферменты обычно представляют собой специфические катализаторы; то есть они катализируют только одну реакцию одного конкретного реагента (называемого его субстратом). Обычно фермент и его субстрат имеют комплементарные структуры и могут связываться вместе, образуя комплекс, который является более реактивным из-за присутствия в ферменте функциональных групп, которые стабилизируют переходное состояние реакции или снижают энергию активации. Токсичность некоторых веществ (напр.g., окись углерода и нервно-паралитические газы) происходит из-за их ингибирования жизненно важных каталитических реакций в организме.

Катализ также важен в химических лабораториях и в промышленности. Некоторые реакции протекают быстрее в присутствии небольшого количества кислоты или основания и, как говорят, катализируются кислотой или основанием. Например, гидролиз сложных эфиров катализируется присутствием небольшого количества основания. В этой реакции гидроксид-ион OH ^— реагирует со сложным эфиром, и концентрация гидроксид-иона значительно увеличивается по сравнению с чистой водой из-за присутствия основания.Хотя часть гидроксид-ионов, содержащихся в основании, расходуется в первой части реакции, на более поздней стадии они регенерируются из молекул воды; чистое количество гидроксид-иона одинаково в начале и в конце реакции, поэтому основание рассматривается как катализатор, а не как реагент.

Мелкодисперсные металлы часто используются в качестве катализаторов; они адсорбируют реагенты на своих поверхностях (см. адсорбция), где реакция может протекать легче. Например, газообразные водород и кислород можно смешивать без реакции с образованием воды, но если к газовой смеси добавить небольшое количество порошковой платины, газы вступят в реакцию быстро.Реакции гидрирования, например образование твердых кулинарных жиров из растительных масел, катализируются мелкодисперсными металлами или оксидами металлов. Промышленное получение серной и азотной кислоты также зависит от такого поверхностного катализа. Другими обычно используемыми поверхностными катализаторами, помимо платины, являются медь, железо, никель, палладий, родий, рутений, силикагель (диоксид кремния) и оксид ванадия.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторские права © 2012, Columbia University Press.Все права защищены.

См. Другие статьи в энциклопедии по теме: Химия: Общие

Объяснитель: Что такое катализатор?

энергия активации (в химии) Минимальная энергия, необходимая для того, чтобы произошла определенная химическая реакция.

атом Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и нейтрально заряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.

связь (в химии) Полупостоянное соединение между атомами — или группами атомов — в молекуле. Он образован силой притяжения между участвующими атомами. После соединения атомы будут работать как единое целое. Чтобы разделить составляющие атомы, молекуле необходимо подвести энергию в виде тепла или другого типа излучения.

углерод Химический элемент с атомным номером 6. Он является физической основой всего живого на Земле.Углерод существует в свободном виде в виде графита и алмаза. Это важная часть угля, известняка и нефти, и она способна химически самосвязываться с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул.

катализатор Вещество, которое помогает химической реакции протекать быстрее. Примеры включают ферменты и элементы, такие как платина и иридий.

катализатор Устройство из керамических структур сотовой формы, которое устанавливается на выхлопную трубу автомобиля.Проходя через него выхлопные газы, они сталкиваются с двумя разными типами катализаторов, каждый из которых может вызвать различный тип химической реакции. Один или несколько металлов, обычно платина, родий, палладий, а иногда даже золото, покрывают внутреннюю часть системы. Все стенки сотовой структуры устройства значительно увеличивают площадь покрытых катализатором поверхностей, которые теперь могут вступать в реакцию с выхлопными газами. Когда газы из двигателя попадают на эти покрытые металлом поверхности, они разрушают загрязняющие вещества, превращая их в менее вредные материалы.Датчик в преобразователе также измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Если он находит слишком много, он приказывает компьютеру отрегулировать соотношение воздух-топливо в двигателе, чтобы он горел более чисто.

химический Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (становятся связанными вместе) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода — это химическое вещество, состоящее из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его химический символ — H ₂ O. Химический также может быть прилагательным, описывающим свойства материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химические связи Силы притяжения между атомами, достаточно сильные, чтобы связанные элементы функционировали как единое целое. Некоторые силы притяжения слабые, некоторые очень сильные. Кажется, что все связи связывают атомы посредством совместного использования или попытки совместного использования электронов.

химическая реакция Процесс, который включает перегруппировку молекул или структуры вещества в противоположность изменению физической формы (например, от твердого тела к газу).

электричество Поток заряда, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

двигатель Машина, предназначенная для преобразования энергии в полезное механическое движение. Иногда двигатель называют мотором.

ферменты Молекулы, производимые живыми существами для ускорения химических реакций.

выхлоп (в машиностроении) Газы и мелкие частицы, выделяемые — часто с высокой скоростью и / или давлением — при сгорании (горении) или нагревании воздуха.Выхлопные газы обычно представляют собой отходы.

топливный элемент Устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую. Наиболее распространенным топливом является водород, который в качестве побочного продукта выделяет только водяной пар.

генетический Имеет отношение к хромосомам, ДНК и генам, содержащимся в ДНК. Область науки, имеющая дело с этими биологическими инструкциями, известна как генетика. Люди, работающие в этой области, — генетики.

водород Самый легкий элемент во Вселенной.Как газ, он бесцветен, не имеет запаха и легко воспламеняется. Это неотъемлемая часть многих видов топлива, жиров и химикатов, из которых состоят живые ткани.

иридий Обнаружен в 1803 году, его название происходит от латинского слова «радуга». Это твердый, хрупкий и устойчивый к коррозии металл из семейства платиновых. Немного желтоватый, этот элемент в основном используется в качестве отвердителя для платины. Действительно, его температура плавления составляет более 2400 ° по Цельсию (4350 ° по Фаренгейту). Атомный номер элемента 77.

производство Изготовление вещей, как правило, в больших масштабах.

металл Что-то, что хорошо проводит электричество, имеет тенденцию быть блестящим (отражающим) и податливым (это означает, что его можно изменить с помощью тепла, а не слишком большой силы или давления).

молекула Электрически нейтральная группа атомов, представляющая минимально возможное количество химического соединения. Молекулы могут состоять из атомов одного или разных типов.Например, кислород в воздухе состоит из двух атомов кислорода (O ₂ ), а вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H ₂ O).

питательное вещество Витамин, минерал, жир, углевод или белок, который растению, животному или другому организму требуется как часть его пищи для выживания.

кислород Газ, составляющий около 21 процента атмосферы. Все животные и многие микроорганизмы нуждаются в кислороде для поддержания своего метаболизма.

палладий Мягкий, пластичный, стальной белый, устойчивый к потускнению металлический элемент, встречающийся в естественных условиях с платиной, особенно в золотых, никелевых и медных рудах.

нефть Густая легковоспламеняющаяся жидкая смесь углеводородов. Нефть — это ископаемое топливо, которое в основном находится под поверхностью Земли. Это источник химикатов, используемых для производства бензина, смазочных масел, пластмасс и многих других продуктов.

пластик Любой из ряда легко деформируемых материалов; или синтетические материалы, которые были изготовлены из полимеров (длинных цепочек некоторых строительных блоков), которые имеют тенденцию быть легкими, недорогими и устойчивыми к разложению.

платина Встречающийся в природе серебристо-белый металлический элемент, который остается стабильным (не корродирует) на воздухе. Он используется в ювелирных изделиях, электронике, химической обработке и некоторых зубных коронках.

загрязнитель Вещество, которое портит что-либо — например, воздух, воду, наши тела или продукты. Некоторые загрязнители представляют собой химические вещества, например пестициды. Другие могут быть излучением, включая избыточное тепло или свет. Даже сорняки и другие инвазивные виды могут считаться типом биологического загрязнения.

Человечество — всего лишь катализатор. Мы — временный инструментарий природы | Маркус ван дер Эрве | Социальные циклы

История неоднократно показывала, что людям нравится думать о себе как о «избранных». Факты подтверждают, что человечество действительно является инструментом природы, но только как случайный катализатор . Согласно словарю, катализатор — это «человек или вещь, которая ускоряет событие… , но сама не претерпевает каких-либо постоянных изменений» .«Некоторые химические реакции протекают более эффективно, когда присутствует катализатор.

Любопытно, что человечество с незапамятных времен практически не изменилось.

Верх диоритовой стелы с кодом Хаммурапи.

Кодекс Хаммурапи, написанный около 3800 лет назад, излагает в почти библейских терминах принципы человеческого поведения, которые вновь появляются во всех последующих сводах законов, от написания Конфуция до Танаха, Библии и Коран. Все эти своды законов построены вокруг двух простых правил:

• Не делайте с другим того, что вы не сделали бы с собой — «Золотое правило».
• Мы божественно обязаны выплатить наши долги, несмотря ни на что.

Антрополог Дэвид Грэбер объясняет, как все наши представления о вине, , грехе, и искуплении, , являются производными от них. В молитве, которую некоторые до сих пор бормочут, написано пером писцов Хаммурапи: « прости наши долги, как мы прощаем нашим должникам». Мы недостаточно понимаем, как древний мир живет сегодня: каждый раз, когда люди заканчивают свою молитву словом «аминь», они в основном отдают дань уважения древнему египетско-берберскому богу Амону .

Учитывая, что наши своды законов были последовательными на протяжении тысячелетий — только религиозная система, стоящая за ним, время от времени менялась , можно было ожидать, что это дало желаемый эффект (если это действительно было желательно). Тем не менее, сегодня в обществе по-прежнему видны те же человеческие слабости. Президенты США остаются безнаказанными с прелюбодеянием и коррупцией, так же как их законопослушным лицам (полиции) сходит с рук убийство. Откровенно говоря, человечество не изменилось и, что еще хуже, продолжает купаться в реке лицемерия.Согласно одному сообщению, «68% от воцерковленных мужчин и более 50% пасторов смотреть порно на регулярный Basi S». Не заблуждайтесь, другие религии ничем не отличаются.

12.7 Катализ — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните функцию катализатора с точки зрения механизмов реакции и диаграмм потенциальной энергии
• Перечислить примеры катализа в природных и промышленных процессах

Мы видели, что скорость многих реакций может быть увеличена с помощью катализаторов.Катализатор ускоряет скорость реакции за счет снижения энергии активации; кроме того, катализатор регенерируется в процессе. Несколько реакций, которые являются термодинамически благоприятными в отсутствие катализатора, протекают с разумной скоростью только при наличии катализатора. Одной из таких реакций является каталитическое гидрирование, процесс, при котором водород добавляют через связь C = C алкена с получением насыщенного алканового продукта. Сравнение диаграмм координат реакции (также известных как энергетические диаграммы) для каталитического и некаталитического гидрирования алкена показано на рисунке 1.

Рисунок 1. На этом графике сравниваются координаты реакции каталитического и некаталитического гидрирования алкена.

Катализаторы функционируют, обеспечивая альтернативный механизм реакции, который имеет более низкую энергию активации, чем в отсутствие катализатора. В некоторых случаях каталитический механизм может включать дополнительные этапы, как показано на диаграммах реакций, показанных на рисунке 2. Эта более низкая энергия активации приводит к увеличению скорости, как описано уравнением Аррениуса.Обратите внимание, что катализатор снижает энергию активации как для прямой, так и для обратной реакции, и, следовательно, ускоряет как прямую, так и обратную реакции . Следовательно, присутствие катализатора позволит системе быстрее достичь равновесия, но не влияет на положение равновесия, что отражается в значении его константы равновесия (см. Следующую главу о химическом равновесии).

Рис. 2. Эта диаграмма потенциальной энергии показывает влияние катализатора на энергию активации.Катализатор обеспечивает другой путь реакции с более низкой энергией активации. Как показано, каталитический путь включает двухступенчатый механизм (обратите внимание на наличие двух переходных состояний) и промежуточный вид (представленный долиной между двумя переходными состояниями).

Пример 1

Использование диаграмм реакций для сравнения каталитических реакций
Две диаграммы здесь представляют одну и ту же реакцию: одна без катализатора, а другая с катализатором. Определите, какая диаграмма предполагает присутствие катализатора, и определите энергию активации катализированной реакции:

Раствор
Катализатор не влияет на энергию реагента или продукта, поэтому этими аспектами диаграмм можно пренебречь; они, как и следовало ожидать, идентичны в этом отношении.Однако есть заметная разница в переходном состоянии, которое на диаграмме (b) заметно ниже, чем на (a). Это указывает на использование катализатора на диаграмме (b). Энергия активации — это разница между энергией исходных реагентов и переходного состояния — максимум на координатной диаграмме реакции. Реагенты имеют концентрацию 6 кДж, а переходное состояние — 20 кДж, поэтому энергию активации можно рассчитать следующим образом:

[латекс] E _ {\ text {a}} = 20 \; \ text {kJ} \; — \; 6 \; \ text {kJ} = 14 \; \ text {kJ} [/ latex]

Проверьте свои знания
Определите, какая из двух диаграмм (обе для одной и той же реакции) включает катализатор, и определите энергию активации катализированной реакции:

Ответ:

Диаграмма (b) представляет собой катализируемую реакцию с энергией активации около 70 кДж.

Гомогенный катализатор присутствует в той же фазе, что и реагенты. Он взаимодействует с реагентом с образованием промежуточного вещества, которое затем разлагается или вступает в реакцию с другим реагентом на одной или нескольких стадиях для регенерации исходного катализатора и образования продукта.

В качестве важной иллюстрации гомогенного катализа рассмотрим озоновый слой Земли. Озон в верхних слоях атмосферы, защищающий Землю от ультрафиолетового излучения, образуется, когда молекулы кислорода поглощают ультрафиолетовый свет и вступают в реакцию:

[латекс] 3 \ text {O} _2 (g) \; {\ xrightarrow {hv}} \; 2 \ text {O} _3 (g) [/ latex]

Озон — относительно нестабильная молекула, которая разлагается с образованием двухатомного кислорода по обратному уравнению.Эта реакция разложения соответствует следующему механизму:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} l} \ text {O} _3 & \ text {O} _2 \; + \; \ text {O} \\ [0.5em ] \ text {O} \; + \; \ text {O} _3 & 2 \ text {O} _2 \ end {array} [/ latex]

Присутствие оксида азота NO влияет на скорость разложения озона. Оксид азота действует как катализатор по следующему механизму:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} l} \ text {NO} (g) \; + \; \ text {O} _3 (g) & \ text {NO} _2 (g) \; + \; \ text {O} _2 (g) \\ [0.5em] \ text {O} _3 (g) & \ text {O} _2 (g) \; + \; \ text {O} (g) \\ [0.5em] \ text {NO} _2 (g) \ ; + \; \ text {O} (g) & \ text {NO} (g) \; + \; \ text {O} _2 (g) \ end {array} [/ latex]

Общее химическое изменение для каталитического механизма такое же, как:

[латекс] 2 \ text {O} _3 (g) \; {\ longrightarrow} \; 3 \ text {O} _2 (g) [/ latex]

Оксид азота реагирует и регенерируется в этих реакциях. Он не используется постоянно; таким образом, он действует как катализатор. Скорость разложения озона выше в присутствии оксида азота из-за каталитической активности NO.Некоторые соединения, содержащие хлор, также катализируют разложение озона.

Марио Х. Молина

Нобелевскую премию по химии 1995 г. разделили Пол Дж. Крутцен, Марио Дж. , Молина (рис. 3) и Ф. Шервуд Роуленд «за их работы в области химии атмосферы, особенно в отношении образования и разложения озона». Молина, гражданин Мексики, выполнял большую часть своей работы в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Рисунок 3. (a) Мексиканский химик Марио Молина (1943 -) разделил Нобелевскую премию по химии в 1995 году за исследование (b) озоновой дыры в Антарктике. (Фото а: любезно предоставлено Марио Молиной; кредит б: модификация работы НАСА)

В 1974 году Молина и Роуленд опубликовали статью в журнале Nature (одна из основных рецензируемых публикаций в области науки) с подробным описанием угроза хлорфторуглеродных газов стабильности озонового слоя в верхних слоях атмосферы Земли. Озоновый слой защищает Землю от солнечного излучения, поглощая ультрафиолетовый свет.По мере того как химические реакции истощают количество озона в верхних слоях атмосферы, над Антарктидой образуется измеримая «дыра», и увеличение количества солнечного ультрафиолетового излучения, тесно связанное с распространением рака кожи, достигает поверхности Земли. Работа Молины и Роуленда сыграла важную роль в принятии Монреальского протокола, международного договора, подписанного в 1987 году, который успешно положил начало поэтапному отказу от производства химикатов, связанных с разрушением озона.

Молина и Роуленд продемонстрировали, что атомы хлора из химических веществ, созданных человеком, могут катализировать разрушение озона в процессе, аналогичном процессу, с помощью которого NO ускоряет разрушение озона.Атомы хлора образуются, когда хлороуглероды или хлорфторуглероды, которые когда-то широко использовались в качестве хладагентов и пропеллентов, фотохимически разлагаются ультрафиолетом или реагируют с гидроксильными радикалами. Здесь показан пример механизма с использованием хлористого метила:

[латекс] \ text {CH} _3 \ text {Cl} \; + \; \ text {OH} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Cl} \; + \; \ text {other \; продукты } [/ латекс]

Хлорные радикалы разрушают озон и регенерируются в следующем каталитическом цикле:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} l} \ text {Cl} \; + \; \ text {O} _3 & \ text {ClO} \; + \; \ текст {O} _2 \\ [0.5em] \ text {ClO} \; + \; \ text {O} & \ text {Cl} \; + \; \ text {O} _2 \\ [0.5em] \ text {total \; Реакция: \; O} _3 \; + \; \ text {O} & 2 \ text {O} _2 \ end {array} [/ latex]

Один одноатомный хлор может расщепить тысячи молекул озона. К счастью, большая часть атмосферного хлора существует в виде каталитически неактивных форм Cl ₂ и ClONO ₂ .

После получения своей части Нобелевской премии Молина продолжил свою работу в области химии атмосферы в Массачусетском технологическом институте.

Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы

Ферменты в организме человека действуют как катализаторы важных химических реакций клеточного метаболизма.Таким образом, дефицит определенного фермента может привести к опасному для жизни заболеванию. Дефицит G6PD (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы), генетическое заболевание, которое приводит к нехватке фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, является наиболее распространенной недостаточностью ферментов у людей. Этот фермент, показанный на рисунке 4, является ферментом, ограничивающим скорость метаболического пути, который поставляет НАДФН в клетки (рисунок 5).

Рисунок 4. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — это фермент, ограничивающий скорость метаболического пути, который поставляет НАДФН в клетки.

Нарушение этого пути может привести к снижению содержания глутатиона в эритроцитах; как только весь глутатион израсходован, ферменты и другие белки, такие как гемоглобин, становятся уязвимыми. Например, гемоглобин может метаболизироваться до билирубина, что приводит к желтухе — состоянию, которое может стать серьезным. Люди, страдающие дефицитом G6PD, должны избегать определенных продуктов и лекарств, содержащих химические вещества, которые могут вызвать повреждение их эритроцитов с дефицитом глутатиона.

Рисунок 5. В механизме пентозофосфатного пути G6PD катализирует реакцию, регулирующую NAPDH, кофермент, регулирующий глутатион, антиоксидант, который защищает эритроциты и другие клетки от окислительного повреждения.

Гетерогенный катализатор представляет собой катализатор, который присутствует в другой фазе (обычно твердой), чем реагенты. Такие катализаторы обычно функционируют, создавая активную поверхность, на которой может происходить реакция. Газовые и жидкофазные реакции, катализируемые гетерогенными катализаторами, происходят на поверхности катализатора, а не внутри газовой или жидкой фазы.

Гетерогенный катализ имеет не менее четырех этапов:

1. Адсорбция реагента на поверхности катализатора
2. Активация адсорбированного реагента
3. Реакция адсорбированного реагента
4. Диффузия продукта с поверхности в газовую или жидкую фазу (десорбция).

Любой из этих шагов может быть медленным и, таким образом, может служить шагом определения скорости. В целом, однако, в присутствии катализатора общая скорость реакции выше, чем если бы реагенты находились в газовой или жидкой фазе.

На рис. 6 показаны этапы, которые, по мнению химиков, происходят в реакции соединений, содержащих двойную углерод-углеродную связь, с водородом на никелевом катализаторе. Никель — это катализатор, используемый при гидрировании полиненасыщенных жиров и масел (которые содержат несколько двойных углерод-углеродных связей) для получения насыщенных жиров и масел (которые содержат только одинарные углерод-углеродные связи).

Рис. 6. Есть четыре стадии катализа реакции C ₂ H ₄ + H ₂ ⟶C ₂ H ₆ никелем.(а) Водород адсорбируется на поверхности, разрывая связи H – H и образуя связи Ni – H. (б) Этилен адсорбируется на поверхности, разрывая π-связь и образуя связи Ni – C. (c) Атомы диффундируют по поверхности и при столкновении образуют новые связи C – H. (d) C ₂ H ₆ молекулы уходят с поверхности никеля, так как они не сильно притягиваются к никелю.

Другие важные промышленные процессы, в которых используются гетерогенные катализаторы, включают получение серной кислоты, получение аммиака, окисление аммиака до азотной кислоты и синтез метанола, CH ₃ OH.Гетерогенные катализаторы также используются в каталитических нейтрализаторах большинства автомобилей с бензиновым двигателем (рис. 7).

Автомобильные каталитические преобразователи

Ученые разработали каталитические нейтрализаторы для уменьшения количества токсичных выбросов, производимых при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания. Каталитические нейтрализаторы используют все пять факторов, влияющих на скорость химических реакций, чтобы обеспечить максимальную безопасность выхлопных газов.

Используя тщательно подобранную смесь каталитически активных металлов, можно добиться полного сгорания всех углеродсодержащих соединений до диоксида углерода, а также снизить выход оксидов азота.Это особенно впечатляет, если учесть, что один этап включает добавление кислорода к молекуле, а другой — удаление кислорода (рис. 7).

Рис. 7. Каталитический нейтрализатор позволяет сжигать все углеродсодержащие соединения до диоксида углерода, в то же время снижая выход оксида азота и других загрязняющих веществ в выбросы от двигателей, работающих на бензине.

Большинство современных трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов имеют поверхность, пропитанную платино-родиевым катализатором, который катализирует превращение оксида азота в диазот и кислород, а также превращение оксида углерода и углеводородов, таких как октан, в диоксид углерода и водяной пар:

[латекс] \ begin {array} {r @ {{} \ longrightarrow {}} l} 2 \ text {NO} _2 (g) & \ text {N} _2 (g) \; + \; 2 \ text {O} _2 (g) \\ [0.5em] 2 \ text {CO} (g) \; + \; \ text {O} _2 (g) & 2 \ text {CO} _2 (g) \\ [0.5em] 2 \ text {C} _8 \ текст {H} _ {18} (g) \; + \; 25 \ text {O} _2 (g) & 16 \ text {CO} _2 (g) \; + \; 18 \ text {H} _2 \ текст {O} (g) \ end {array} [/ latex]

Для обеспечения максимальной эффективности большинство каталитических нейтрализаторов предварительно нагревается электронагревателем. Это гарантирует, что металлы в катализаторе будут полностью активными даже до того, как выхлопные газы автомобиля станут достаточно горячими для поддержания соответствующих температур реакции.

«ChemWiki» Калифорнийского университета в Дэвисе дает подробное объяснение того, как работают каталитические нейтрализаторы.

Структура и функции фермента

Изучение ферментов — важная взаимосвязь между биологией и химией. Ферменты обычно представляют собой белки (полипептиды), которые помогают контролировать скорость химических реакций между биологически важными соединениями, особенно теми, которые участвуют в клеточном метаболизме. Различные классы ферментов выполняют множество функций, как показано в Таблице 36.

Класс	Функция
оксидоредуктазы	окислительно-восстановительные реакции
трансферазы	перенос функциональных групп
гидролазы	реакции гидролиза
лиаз	отщепление группы с образованием двойных связей
изомеразы	изомеризация
лигазы	образование связи при гидролизе АТФ
Таблица 36. Классы ферментов и их функции

Молекулы фермента обладают активным центром, частью молекулы, форма которой позволяет ей связываться с определенным субстратом (молекулой реагента), образуя комплекс фермент-субстрат в качестве промежуточного продукта реакции. Есть две модели, которые пытаются объяснить, как работает этот активный сайт. Самая упрощенная модель называется гипотезой замка и ключа, которая предполагает, что молекулярные формы активного центра и субстрата дополняют друг друга и подходят друг к другу, как ключ в замке.Гипотеза индуцированной подгонки, с другой стороны, предполагает, что молекула фермента является гибкой и меняет форму, чтобы приспособиться к связи с субстратом. Однако это не означает, что активный центр фермента полностью податлив. И модель «замок-и-ключ», и модель индуцированного соответствия учитывают тот факт, что ферменты могут связываться только с определенными субстратами, поскольку в целом конкретный фермент катализирует только конкретную реакцию (рис. 8).

Рис. 8. (a) Согласно модели с замком и ключом, форма активного центра фермента идеально подходит для субстрата.(б) Согласно модели индуцированной подгонки, активный центр в некоторой степени гибок и может изменять форму, чтобы соединиться с подложкой.

Королевское химическое общество представляет собой прекрасное введение в ферменты для студентов и преподавателей.

Катализаторы влияют на скорость химической реакции, изменяя ее механизм, чтобы обеспечить более низкую энергию активации. Катализаторы могут быть гомогенными (в той же фазе, что и реагенты) или гетерогенными (отличная от реагентов фаза).

Химия: упражнения в конце главы

1. Учтите увеличение скорости реакции, вызванное катализатором.
2. Сравните функции гомогенных и гетерогенных катализаторов.
3. Рассмотрите этот сценарий и ответьте на следующие вопросы: Атомы хлора, образующиеся в результате разложения хлорфторметанов, например CCl ₂ F ₂ , катализируют разложение озона в атмосфере. Один из упрощенных механизмов разложения:
   [латекс] \ text {O} _3 \; {\ xrightarrow {\ text {солнечный свет}}} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {O} \ \ [0.5em] \ text {O} _3 \; + \; \ text {Cl} \; {\ longrightarrow} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {ClO} \\ [0.5em] \ text {ClO} \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Cl} \; + \; \ text {O} _2 [/ latex]

   (а) Объясните, почему атомы хлора являются катализаторами газофазного превращения:

   [латекс] 2 \ text {O} _3 \; {\ longrightarrow} \; 3 \ text {O} _2 [/ latex]

   (b) Оксид азота также участвует в разложении озона по механизму:

   [латекс] \ text {O} _3 \; {\ xrightarrow {\ text {солнечный свет}}} \; \ text {O} _2 \; + \; \ text {O} \\ [0.5em] \ text {O} _3 \; + \; \ text {NO} \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} _2 \; + \; \ text {O} _2 \\ [0.5em] \ текст {NO} _2 \; + \; \ text {O} \; {\ longrightarrow} \; \ text {NO} \; + \; \ text {O} _2 [/ latex]

   Является ли NO катализатором разложения? Поясните свой ответ.

4. Для каждой из следующих пар диаграмм реакций укажите, какая из пары катализируется:

   (а)
   

   (б)
   

5. Для каждой из следующих пар диаграмм реакций укажите, какая из пар катализируется:

   (а)
   

   (б)
   

6. Для каждой из следующих диаграмм реакций оцените энергию активации ( E _a ) реакции:

   (а)
   

   (б)
   

7. Для каждой из следующих диаграмм реакций оцените энергию активации ( E _a ) реакции:

   (а)
   

   (б)
   

8. На основании диаграмм в упражнении 6 «Химия» в конце главы, какая из реакций протекает быстрее всего? У кого самая низкая скорость?
9. На основании диаграмм в упражнении 7 «Химия» в конце главы, какая из реакций протекает быстрее всего? У кого самая низкая скорость?

Глоссарий

гетерогенный катализатор

Катализатор присутствует в фазе, отличной от фазы реагентов, обеспечивая поверхность, на которой может происходить реакция

гомогенный катализатор

Катализатор

присутствует в той же фазе, что и реагенты

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

1.Общий способ действия катализатора заключается в обеспечении механизма, с помощью которого реагенты могут легче объединяться, выбирая путь с более низкой энергией реакции. Скорость как прямой, так и обратной реакции увеличивается, что приводит к более быстрому достижению равновесия.

3. (a) Атомы хлора являются катализатором, потому что они реагируют на второй стадии, но регенерируются на третьей стадии. Таким образом, они не расходуются, что характерно для катализаторов. (б) NO является катализатором по той же причине, что и в части (а).

5. Понижение энергии переходного состояния указывает на действие катализатора. а) А; (б) B

7. Энергия, необходимая для перехода из начального состояния в переходное, составляет: а) 10 кДж; (б) 10 кДж

9. У обоих одинаковая энергия активации, поэтому у них одинаковая скорость.

Химические реакции — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Различия между кинетической и потенциальной энергией, а также между экзергоническими и эндергоническими химическими реакциями
• Определите четыре формы энергии, важные для жизнедеятельности человека
• Опишите три основных типа химических реакций
• Определите несколько факторов, влияющих на скорость химических реакций

Одной из характеристик живого организма является метаболизм, который представляет собой совокупность всех химических реакций, протекающих для поддержания здоровья и жизни этого организма.Процессы связывания, которые вы изучили до сих пор, представляют собой анаболические химические реакции; то есть они образуют более крупные молекулы из более мелких молекул или атомов. Но помните, что метаболизм может протекать в другом направлении: в катаболических химических реакциях связи между компонентами более крупных молекул разрываются, высвобождая более мелкие молекулы или атомы. Оба типа реакции включают обмен не только веществом, но и энергией.

Роль энергии в химических реакциях

Химические реакции требуют достаточного количества энергии, чтобы заставить вещество столкнуться с такой силой и точностью, что старые химические связи могут быть разорваны и образованы новые.В общем, кинетическая энергия — это форма энергии, приводящая в движение любой тип материи в движении. Представьте, что вы строите кирпичную стену. Энергия, необходимая для поднятия и установки одного кирпича на другой, называется кинетической энергией — энергией, которой обладает материя из-за своего движения. Как только стена установлена, она накапливает потенциальную энергию. Потенциальная энергия — это энергия положения или энергии, которой обладает материя из-за расположения или структуры ее компонентов. Если кирпичная стена рушится, сохраненная потенциальная энергия высвобождается в виде кинетической энергии при падении кирпичей.

В человеческом теле потенциальная энергия хранится в связях между атомами и молекулами. Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, в которой энергия хранится в химических связях. Когда эти связи образуются, вкладывается химическая энергия, а когда они разрываются, высвобождается химическая энергия. Обратите внимание, что химическая энергия, как и вся энергия, не создается и не разрушается; скорее, он преобразуется из одной формы в другую. Когда вы съедаете энергетический батончик перед тем, как отправиться в поход, мед, орехи и другие продукты, содержащиеся в батончике, расщепляются и превращаются вашим телом в молекулы, которые ваши мышечные клетки преобразуют в кинетическую энергию.

Химические реакции, при которых выделяется больше энергии, чем поглощается, называются экзергоническими. Катаболизм продуктов в вашем энергетическом батончике является примером. Часть химической энергии, хранящейся в стержне, поглощается молекулами, которые ваше тело использует в качестве топлива, но часть ее выделяется, например, в виде тепла. Напротив, химические реакции, которые поглощают больше энергии, чем выделяют, носят эндергонический характер. Эти реакции требуют ввода энергии, и получающаяся в результате молекула хранит не только химическую энергию в исходных компонентах, но и энергию, которая питала реакцию.Поскольку энергия не создается и не разрушается, откуда берется энергия, необходимая для эндергонических реакций? Во многих случаях это происходит из-за экзергонических реакций.

Формы энергии, важные для жизнедеятельности человека

Вы уже узнали, что химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается химическими связями. Помимо химической энергии, в жизнедеятельности человека важны механическая, лучистая и электрическая энергия.

• Механическая энергия, которая хранится в физических системах, таких как машины, двигатели или человеческое тело, напрямую приводит в движение материю.Когда вы поднимаете кирпич на стену, ваши мышцы обеспечивают механическую энергию, которая перемещает кирпич.
• Лучистая энергия — это энергия, излучаемая и передающаяся в виде волн, а не материи. Эти волны различаются по длине от длинных радиоволн и микроволн до коротких гамма-волн, излучаемых распадающимися атомными ядрами. Полный спектр лучистой энергии называется электромагнитным спектром. Организм использует ультрафиолетовую энергию солнечного света для преобразования соединения в клетках кожи в витамин D, который необходим для функционирования человека.Человеческий глаз эволюционировал, чтобы видеть длины волн, составляющих цвета радуги, от красного до фиолетового, поэтому этот диапазон в спектре называется «видимым светом».
• Электрическая энергия, поставляемая электролитами в клетках и жидкостях организма, способствует изменениям напряжения, которые помогают передавать импульсы в нервных и мышечных клетках.

Характеристики химических реакций

Все химические реакции начинаются с реагента — общего термина для одного или нескольких веществ, вступающих в реакцию.Например, ионы натрия и хлора являются реагентами при производстве поваренной соли. Одно или несколько веществ, образующихся в результате химической реакции, называются продуктом.

В химических реакциях компоненты реагентов — участвующие элементы и количество атомов каждого — все присутствуют в продукте (ах). Точно так же в продуктах нет ничего, что не присутствует в реагентах. Это связано с тем, что химические реакции регулируются законом сохранения массы, который гласит, что материя не может быть создана или разрушена в ходе химической реакции.

Так же, как вы можете выразить математические вычисления в уравнениях типа 2 + 7 = 9, вы можете использовать химические уравнения, чтобы показать, как реагенты превращаются в продукты. Как и в математике, химические уравнения действуют слева направо, но вместо знака равенства в них используется стрелка или стрелки, указывающие направление, в котором протекает химическая реакция. Например, химическая реакция, в которой один атом азота и три атома водорода производят аммиак, будет записана как [латекс] \ text {N + 3H} \ to {\ text {NH}} _ {\ text {3}} [/латекс].Соответственно, разделение аммиака на его компоненты будет записано как [латекс] {\ text {NH}} _ {\ text {3}} \ to \ text {N + 3H.} [/ Latex]

Обратите внимание, что в первом примере атом азота (N) и три атома водорода (H) связаны с образованием соединения. Эта анаболическая реакция требует энергии, которая затем накапливается в связях соединения. Такие реакции называются реакциями синтеза. Реакция синтеза — это химическая реакция, которая приводит к синтезу (соединению) компонентов, которые ранее были разделены ((Рисунок) a ).Опять же, азот и водород являются реагентами в реакции синтеза, которая дает аммиак в качестве продукта. Общее уравнение реакции синтеза: [латекс] \ text {A + B} \ to \ text {AB.} [/ Latex]

Три фундаментальных химических реакции

Атомы и молекулы, участвующие в трех фундаментальных химических реакциях, можно представить в виде слов.

Во втором примере аммиак катаболизируется на более мелкие компоненты, и потенциальная энергия, которая была сохранена в его связях, высвобождается.Такие реакции называются реакциями разложения. Реакция разложения — это химическая реакция, которая разрушает или «разлагает» что-то более крупное на составные части (см. (Рисунок) b ). Общее уравнение реакции разложения: [латекс] \ text {AB} \ to \ text {A} + \ text {B} [/ latex].

Обменная реакция — это химическая реакция, в которой происходят как синтез, так и разложение, химические связи образуются и разрываются, а химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается (см. (Рисунок) c ).Простейшей формой реакции обмена может быть: [latex] \ text {A} + \ text {BC} \ to \ text {AB} + \ text {C} [/ latex]. Обратите внимание, что для получения этих продуктов B и C должны были распасться в реакции разложения, тогда как A и B должны были соединиться в реакции синтеза. Более сложная реакция обмена может быть такой: [latex] \ text {AB} + \ text {CD} \ to \ text {AC} + \ text {BD} [/ latex]. Другой пример: [латекс] \ text {AB} + \ text {CD} \ to \ text {AD} + \ text {BC} [/ latex].

Теоретически любая химическая реакция может протекать в любом направлении при определенных условиях.Реагенты могут синтезироваться в продукт, который позже разлагается. Обратимость — это тоже качество обменных реакций. Например, [латекс] \ text {A} + \ text {BC} \ to \ text {AB} + \ text {C} [/ latex] может затем преобразоваться в [латекс] \ text {AB} + \ text { C} \ to \ text {A} + \ text {BC} [/ latex]. Эта обратимость химической реакции обозначена двойной стрелкой: [латекс] \ text {A} + \ text {BC} ⇄ \ text {AB} + \ text {C} [/ latex]. Тем не менее, в человеческом теле многие химические реакции действительно протекают в предсказуемом направлении, так или иначе.Вы можете думать об этом более предсказуемом пути как о пути наименьшего сопротивления, потому что обычно альтернативное направление требует больше энергии.

Факторы, влияющие на скорость химических реакций

Если вы добавите уксус в пищевую соду, реакция будет мгновенной; смесь будет пузыриться и шипеть. Но многие химические реакции требуют времени. На скорость химических реакций влияет множество факторов. В этом разделе, однако, будут рассмотрены только самые важные аспекты жизнедеятельности человека.

Свойства реагентов

Если химические реакции должны протекать быстро, атомы реагентов должны иметь легкий доступ друг к другу. Таким образом, чем больше площадь поверхности реагентов, тем легче они будут взаимодействовать. Когда вы кладете в рот кубик сыра, вы его пережевываете, прежде чем проглотить. Помимо прочего, жевание увеличивает площадь поверхности пищи, так что пищеварительные химические вещества могут легче проникать в нее. Как правило, газы реагируют быстрее, чем жидкости или твердые тела, опять же потому, что для разделения частиц вещества требуется энергия, а газы по определению уже имеют пространство между своими частицами.Точно так же, чем больше молекула, тем больше общее количество связей, поэтому можно ожидать, что реакции с участием более мелких молекул с меньшим количеством общих связей будут протекать быстрее.

Кроме того, помните, что некоторые элементы более реактивны, чем другие. Реакции, в которых участвуют высокореактивные элементы, такие как водород, протекают быстрее, чем реакции, в которых участвуют менее реактивные элементы. Реакции с участием стабильных элементов, таких как гелий, вряд ли вообще произойдут.

Температура

Почти все химические реакции протекают быстрее при более высоких температурах.Напомним, что кинетическая энергия — это энергия движущегося вещества. Кинетическая энергия субатомных частиц увеличивается в ответ на увеличение тепловой энергии. Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы и тем выше вероятность того, что они вступят в контакт и отреагируют.

Концентрация и давление

Если в клубе танцуют всего несколько человек, они вряд ли наступят друг другу на пятки. Но по мере того, как все больше и больше людей встают танцевать — особенно если музыка быстрая, — вероятны столкновения.То же самое и с химическими реакциями: чем больше частиц присутствует в данном пространстве, тем больше вероятность столкновения этих частиц друг с другом. Это означает, что химики могут ускорить химические реакции не только за счет увеличения концентрации частиц — количества частиц в пространстве — но также за счет уменьшения объема пространства, что соответственно приведет к увеличению давления. Если бы в клубе было 100 танцоров, и менеджер внезапно переместил группу в комнату вдвое меньше, концентрация танцоров в новом пространстве увеличилась бы вдвое, и соответственно увеличилась бы вероятность столкновений.

Ферменты и другие катализаторы

Чтобы два химических вещества в природе вступили в реакцию друг с другом, они сначала должны вступить в контакт, и это происходит в результате случайных столкновений. Поскольку тепло помогает увеличить кинетическую энергию атомов, ионов и молекул, оно способствует их столкновению. Но очень высокая температура тела — например, очень высокая температура — может повредить клетки тела и быть опасной для жизни. С другой стороны, нормальная температура тела недостаточно высока для протекания химических реакций, поддерживающих жизнь.Вот тут-то и пригодятся катализаторы.

В химии катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без каких-либо изменений. Вы можете думать о катализаторе как о химическом агенте изменения. Они помогают увеличить скорость и силу столкновения атомов, ионов и молекул, тем самым увеличивая вероятность взаимодействия электронов их валентных оболочек.

Важнейшими катализаторами в организме человека являются ферменты. Фермент — это катализатор, состоящий из белка или рибонуклеиновой кислоты (РНК), оба из которых будут рассмотрены позже в этой главе.Как и все катализаторы, ферменты работают за счет снижения уровня энергии, которую необходимо вложить в химическую реакцию. Энергия активации химической реакции — это «пороговый» уровень энергии, необходимый для разрыва связей в реагентах. Как только эти связи будут разорваны, могут сформироваться новые договоренности. Без фермента, действующего в качестве катализатора, требуется гораздо больше энергии, чтобы зажечь химическую реакцию ((Рисунок)).

Ферменты

Ферменты уменьшают энергию активации, необходимую для протекания данной химической реакции.(а) Без фермента потребляемая энергия для начала реакции высока. (б) С помощью фермента требуется меньше энергии для начала реакции.

Ферменты имеют решающее значение для здорового функционирования организма. Они помогают, например, расщеплять пищу и превращать ее в энергию. Фактически, большинство химических реакций в организме осуществляется ферментами.

Обзор главы

Химические реакции, в которых разрываются и образуются химические связи, требуют первоначальных затрат энергии.Кинетическая энергия, энергия движущегося вещества, подпитывает столкновения атомов, ионов и молекул, которые необходимы для разрыва их старых связей и образования новых. Все молекулы хранят потенциальную энергию, которая высвобождается при разрыве их связей.

Четыре формы энергии, необходимые для функционирования человека: химическая энергия, которая накапливается и высвобождается при образовании и разрыве химических связей; механическая энергия, которая напрямую поддерживает физическую активность; лучистая энергия, излучаемая волнами, например, в солнечном свете; и электрическая энергия, сила движущихся электронов.

Химические реакции начинаются с реагентов и заканчиваются продуктами. Реакции синтеза связывают реагенты вместе, процесс, который требует энергии, тогда как реакции разложения разрывают связи внутри реагента и, таким образом, высвобождают энергию. В обменных реакциях связи как разрываются, так и образуются, и происходит обмен энергией.

Скорость, с которой происходят химические реакции, зависит от нескольких свойств реагентов: температуры, концентрации и давления, а также от наличия или отсутствия катализатора.Фермент — это каталитический белок, который ускоряет химические реакции в организме человека.

Обзорные вопросы

Энергия, запасенная в футе снега на крутой крыше, составляет ________.

1. потенциальная энергия
2. кинетическая энергия
3. лучистая энергия
4. энергия активации

Соединение кальция, фосфора и других элементов дает минеральные кристаллы, которые находятся в кости. Это пример реакции (n) ________.

1. катаболический
2. синтез
3. разложение
4. обмен

[латекс] \ text {AB} \ to \ text {A} + \ text {B} [/ latex] — общее обозначение для (n) ________ реакции.

1. анаболический
2. эндергоник
3. разложение
4. обмен

________ реакции высвобождают энергию.

1. Катаболический
2. Экзергонический
3. Разложение
4. Катаболические, экзергонические и разложение

Какая из следующих комбинаций атомов с наибольшей вероятностью приведет к химической реакции?

1. водород и водород
2. водород и гелий
3. гелий и гелий
4. неон и гелий

Жевание хлеба приводит к смешиванию его со слюной и способствует ее химическому расщеплению.Это , скорее всего, из-за того, что ________.

1. внутренняя часть рта поддерживает очень высокую температуру
2. жевательные запасы потенциальной энергии
3. жевание способствует реакциям синтеза
4. слюна содержит ферменты

Вопросы о критическом мышлении

[латекс] \ text {AB} + \ text {CD} \ to \ text {AD} + \ text {BE} [/ latex] Это законный пример реакции обмена? Почему или почему нет?

Это не так.Реакция обмена может быть такой: [латекс] \ text {AB} + \ text {CD} \ to \ text {AC} + \ text {BD} [/ latex] или [latex] \ text {AB} + \ text {CD } \ to \ text {AD} + \ text {BC} [/ latex]. Во всех химических реакциях, включая реакции обмена, компоненты реагентов идентичны компонентам продуктов. Компонент, присутствующий в реагентах, не может исчезнуть, а компонент, не присутствующий в реагентах, не может внезапно появиться в продуктах.

Когда вы загружаете белье, почему вы просто не бросаете кусок мыла в стиральную машину? Другими словами, почему стиральный порошок продается в жидком или порошковом виде?

Напомним, что чем больше площадь поверхности реагентов, тем быстрее и легче они будут взаимодействовать.Для разделения частиц вещества требуется энергия. Порошковые и жидкие моющие средства для стирки с относительно большей площадью поверхности на единицу, могут быстро растворяться в своих реактивных компонентах при добавлении в воду.

Глоссарий

энергия активации

количество энергии, превышающее количество энергии, содержащейся в реагентах, которое необходимо преодолеть, чтобы реакция продолжилась

катализатор

Вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без изменения самого себя в процессе

химическая энергия

форма энергии, которая поглощается в виде химических связей, накапливается при их поддержании и высвобождается при их разрыве

концентрация

количество частиц в заданном пространстве

реакция разложения

Тип катаболической реакции, при которой одна или несколько связей внутри более крупной молекулы разрываются, что приводит к высвобождению более мелких молекул или атомов

фермент

белок или РНК, катализирующая химические реакции

обменная реакция

тип химической реакции, в которой как образуются, так и разрываются связи, в результате чего происходит перенос компонентов

кинетическая энергия

энергия, которой обладает материя из-за своего движения

потенциальная энергия

запасенная энергия, которой обладает материя из-за расположения или структуры ее компонентов

товар

Одно или несколько веществ, образующихся в результате химической реакции

реагент

одно или несколько веществ, вступающих в реакцию

реакция синтеза

тип анаболической реакции, в которой два или более атома или молекулы связываются, что приводит к образованию более крупной молекулы

новых исследований показывают, что искусственный интеллект может стать катализатором того, чтобы сделать здравоохранение более человечным

Почти 80% специалистов здравоохранения в США и Великобритании говорят, что искусственный интеллект снизил выгорание медицинских работников;
45% отметили, что увеличилось время для консультаций и лечения пациентов

ЧИКАГО и ЛОНДОН — 16 ДЕКАБРЯ 2019 г. — Ожидается, что искусственный интеллект (ИИ) принесет важные преимущества во всей системе здравоохранения, от повышения эффективности до улучшения результатов лечения пациентов, но он также может иметь ключевое значение для повышения человечности здравоохранения. .Преимущества варьируются от увеличения количества времени, которое врачи могут проводить с пациентами и совместной работы бригад, оказывающих медицинскую помощь, до повышения способности оказывать профилактическую помощь.

Согласно новому исследованию, проведенному более чем 900 медицинскими работниками в США и Великобритании, проведенным MIT Technology Review Insights совместно с GE Healthcare, почти половина опрошенных медицинских работников заявили, что ИИ уже увеличивает их способность проводить время с пациентами и оказывать им помощь. Кроме того, более 78 процентов руководителей предприятий здравоохранения, которые сообщили, что они использовали ИИ в своей деятельности, также сообщили, что ИИ помог улучшить рабочие процессы, оптимизировать операционную и административную деятельность и обеспечить значительную эффективность в преобразовании будущего здравоохранения.

«Из любой отрасли ИИ мог бы принести наибольшую пользу человеческим жизням, если бы мы могли эффективно использовать его в системе здравоохранения», — сказал Киран Мерфи, президент и генеральный директор GE Healthcare. «Как показывает это исследование, мы уже начинаем видеть его прогрессивный эффект — с искусственным интеллектом, который не только способствует повышению эффективности в системах здравоохранения, но и действительно способствует развитию медицинского обслуживания для медицинских работников и пациентов».

Основываясь на исследовании, в котором изучается, как ИИ в настоящее время влияет на медицинских работников и пациентов, которых они обслуживают сегодня, препятствия на пути внедрения и возможности на будущее, GE Healthcare и MIT Technology Review Insights обнаружили, что внедрение ИИ широко распространено в 7 из 10 случаев провайдеры, уже внедряющие или рассматривающие возможность внедрения ИИ.

«Сегодня ИИ развертывается в таком масштабе, когда мы можем перейти от размышлений о его потенциале для здравоохранения к его отслеживанию», — добавил Мерфи. «От увеличения времени, которое медицинские работники могут проводить с пациентами до совершенствования профилактической помощи, мы чрезвычайно воодушевлены тенденциями, возникающими в экосистеме здравоохранения. Как компания, занимающая передовые позиции в области анализа медицинских данных и искусственного интеллекта, мы считаем, что это лишь верхушка айсберга с точки зрения того, как интеллектуальные технологии изменят жизнь людей.”

От повышения эффективности к трансформации ухода

Среди опрошенных 81 процент считает, что ИИ улучшит их производительность, сделав их более конкурентоспособными, а 80 процентов полагают, что он уже помогает или поможет им повысить доходы. Более того, учреждения, которые уже внедрили технологии искусственного интеллекта, сообщили, что они играют ключевую роль в перераспределении рабочей нагрузки врачей с административных задач на задачи, ориентированные на пациента, что приводит к увеличению времени с пациентами и сотрудничеству с коллегами в различных областях здравоохранения.

Сегодня респонденты заявляют, что основные административные задачи, такие как обновление электронных записей, могут занимать до 10 процентов их обычной рабочей недели. И наоборот, респонденты из учреждений с надежным развертыванием ИИ указали, что они тратят почти на 66 процентов меньше времени на написание отчетов, чем их коллеги. Кроме того, 45 процентов медицинских работников говорят, что искусственный интеллект позволил им увеличить время для консультаций с пациентами и проведения операций. Почти половина респондентов считают, что искусственный интеллект позволит ставить более точные диагнозы и уделять больше внимания профилактической медицине.

AI также помог решить серьезную проблему для медицинских работников и учреждений, столкнувшихся с ростом выгорания медицинских работников за последнее десятилетие. Фактически, 80 процентов опрошенных указали, что ИИ играет важную роль в устранении препятствий и сокращении выгорания сотрудников. Это открывает путь к будущим улучшениям, поскольку технология с использованием ИИ масштабируется в масштабах организаций, чтобы помочь улучшить анализ данных, обеспечить более точную диагностику и прогнозирование лечения, а также еще больше освободить медицинский персонал от административного бремени.Кроме того, подавляющее большинство респондентов считают, что ИИ представляет собой расширение, а не исчезновение профессиональных возможностей в сфере здравоохранения.

Другие ключевые результаты опроса включают:

• Медицинские работники, использующие приложения искусственного интеллекта, видят немедленный прогресс в сокращении клинических ошибок
• 75% медицинского персонала, у которого есть ИИ, заявили, что он позволяет лучше прогнозировать лечение заболеваний
• 78% сообщили, что их развертывания AI уже улучшили рабочий процесс
• 60% медицинского персонала с искусственным интеллектом ожидают, что они будут тратить больше времени на выполнение процедур, чем на административную или другую работу
• 68% тратят больше времени на сотрудничество с другим персоналом и в разных областях клинической помощи, что приводит к потенциальным преимуществам в уходе за пациентами и точном здоровье

Ожидается, что эти тенденции будут расти только после того, как результаты опроса показывают, что почти 80 процентов медицинских учреждений планируют увеличить свои расходы на ИИ в следующие два года, включая различные технологии, от медицинской визуализации и диагностики до данных о пациентах и ​​анализа рисков.Кроме того, почти три из четырех медицинских учреждений, которые используют или планируют использовать ИИ, в ближайшие два года разработают собственные алгоритмы ИИ.

Подробные результаты исследования и методологию можно найти по адресу: https://www.technologyreview.com/hub/ai-effect/

###

О компании GE Healthcare:

GE Healthcare — это медицинский бизнес GE с оборотом 19,8 млрд долларов (NYSE: GE). GE Healthcare, как ведущий поставщик технологий медицинской визуализации, мониторинга, биопроизводства, клеточной и генной терапии, обеспечивает точную диагностику, терапию и мониторинг с помощью интеллектуальных устройств, аналитики данных, приложений и услуг.Обладая более чем 100-летним опытом работы в отрасли здравоохранения и более чем 50 000 сотрудников по всему миру, компания помогает более эффективно улучшать результаты для пациентов, поставщиков медицинских услуг, исследователей и медико-биологических компаний по всему миру. Следуйте за нами на Facebook , LinkedIn , Twitter и Insights , чтобы узнать последние новости, или посетите наш веб-сайт www.gehealthcare.com для получения дополнительной информации.

Методология исследования

В октябре 2019 года MIT Technology Review Insights совместно с GE Healthcare опросили более 900 медицинских работников из США и Великобритании, работающих в медицинских учреждениях. Респонденты включали представителей медицинских профессионалов, руководителей бизнеса и технологий, а также администраторов.

MIT Technology Review Insights — это специализированное издательское подразделение MIT Technology Review, самого продолжительного в мире технологического журнала, поддерживаемого ведущим мировым технологическим учреждением, которое проводит мероприятия в прямом эфире и проводит исследования по ведущим технологическим и бизнес-задачам современности.Insights проводит качественные и количественные исследования и анализ в США и за рубежом и публикует широкий спектр контента, включая статьи, отчеты, инфографику, видео и подкасты. Благодаря своей растущей глобальной панели MIT Technology Review, Insights имеет беспрецедентный доступ к руководителям высшего звена, новаторам и лидерам мнений по всему миру для проведения опросов и глубинных интервью. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с [адрес электронной почты защищен].

По вопросам СМИ обращайтесь:

Новое исследование показывает, что ИИ может стать катализатором превращения здравоохранения в человечность

---

бизнес-единица

Том 5 № 2 (2019): Специальный раздел по плантариуму: экология человека и растения

Объявления

Годовщина Catalyst — 22 апреля

Катализатор: феминизм, теория, технонаука исполняется 5 лет!
Присоединяйтесь к юбилейному мероприятию — четверг, 22 апреля ^nd

В этом году Catalyst: Feminism, Theory, Technoscience отметит свое 5-летие.В честь этого знаменательного события члены редакционной коллегии организовали праздничное мероприятие, заставляющее задуматься:

Основы и будущее феминистских технонаук

, четверг, 22 апреля, ^, ,
, 15-18, Атланта, 20-21, Лондон,

Донна Харауэй и Бану Субраманиам откроют мероприятие, рассказав об основополагающих историях феминистской технонауки. Как мы можем выделить многочисленные и богатые генеалогии области, которая олицетворяет антирасистские, деколониальные и многовидовые феминистские технонауки? Заранее присылайте свои вопросы Донне и Бану по адресу: banu @ wost.umass.edu

Следующий Мойя Бейли, Макс Либуарон, Таня Перес-Бустос и Тао Фан задумаются над вопросом, что феминистские СТС могут означать и делать в будущем. Какого рода будущее мы — как интеллектуальный и транснациональный коллектив — можем предвидеть и вообразить?

Мы завершаем сенсацией, погружаясь в Remote Access: Crip Feminist Dance Party , мероприятие ночной жизни, организованное и организованное Аими Хамрай и Кевином Готкиным под кураторством Critical Design Lab.

Вы можете найти более подробную информацию здесь и зарегистрироваться для участия здесь. Распространите информацию — и надеюсь увидеть вас всех там!

---

Сообщение от Catalyst Редколлегия

Являясь одним из очень немногих рецензируемых феминистских журналов, посвященных интеграции подходов из критически важных аспектов общественного здравоохранения, исследований инвалидности, научного искусства, технологий и цифровых медиа, истории и философии науки и медицины и многого другого, нам повезло. но также и сложная ситуация, связанная с получением все большего количества предложений по специальным разделам.Поскольку несколько специальных участков уже находятся в разработке, в настоящее время мы намечены на весну 2023 года.

В свете своевременности вмешательств феминистских технонаук, которых обычно добиваются эти специальные разделы, редакционная коллегия Catalyst считает, что добавление дополнительных специальных разделов к конвейеру на этом этапе будет медвежьей услугой для участников и для поля. Мы призываем потенциальных редакторов специальных разделов распространить ваше предложение в другом журнале.Мы возобновим прием предложений по специальному разделу осенью 2021 года и будем рады рассмотреть ваше предложение в то время

---

В знак солидарности

Катализатор: феминизм, теория, технонаука выступает за солидарность с материей жизни чернокожих. Подробнее>

---

Объявление о новом выпуске Catalyst

Выпущен выпуск

Catalyst Fall 2020 (том 6, № 2) со специальным разделом о вычислениях на юге и с юга! Подробнее>

---

CFP: Приручение войны

Приглашенные редакторы: Астрида Нейманис (Университет Сиднея), Диана Пардо Педраса (Университет Джорджа Вашингтона), Дженнифер Терри (Калифорнийский университет, Ирвин) и Ксан Чако (Университет Квинсленда)

Научная работа на стыке антропологии, науки и технологий и экологических гуманитарных наук, особенно в их феминистской артикуляции, стремилась привлечь внимание к материальному наследию войны и милитаризованной логике.Мы приглашаем заявки в специальный раздел Catalyst «Приручение войны», чтобы собрать критически и теоретически заинтересованные феминистские интервенции, изучающие скрытое и устойчивое насилие милитаризации, которое настолько глубоко укоренилось в ткани и технологиях повседневной жизни, что оно возникает. легко от объектов, пространств, инфраструктур и научных практик. «Приручение войны» фокусируется не только на технологиях и науках, которые часто связаны с ведением войны, и не сводится к социальным и материальным последствиям войны и насилия, особенно в обычных, домашних и интимных местах.В нем также рассматривается , как дом становится катализатором милитаризма . Мы ищем материалы, которые покажут, как обычные и домашние объекты, технологии, пространства, инфраструктуры и практики заставляют насилие чувствовать себя как дома в мире, и тем самым стремимся к тому, чтобы суммировать военное время. Нас беспокоит внутренняя жизнь милитаризации как oikos ; дом, среда обитания и среда жестоких материальных отношений, которые как продолжаются, так и скрыты.

Мы хотим участвовать в мультимодальных беседах и экспериментальных методологиях, которые исследуют, исследуют и взрывают (де) милитаризованную городскую инфраструктуру и сельские пейзажи, способны детализировать беспорядочные / запутанные текстуры, неощутимые / ощутимые реверберации, токсичные запахи, горькие / сладкие вкусы. , уничтожение технологий и необычные / обычные образы войны, милитаризации и насилия.

Срок подачи (только тезисы): 15 февраля 2021 г.

Подробнее>

---

CFP: метафора как значение и метод в технокультуре

Приглашенные редакторы: Т.Л. Коуэн, Джас Роулт и Линдси Леблан (Университет Торонто)

Феминистская, критическая расовая, антиколониальная, транс- и квир-стипендия имеет долгую историю внимания к работе метафор: к их скрытой работе, к их материально конституционной работе и к генеративной, меняющей парадигмы работе по введению новых метафоры.