在決定好先行攻克過渡金屬催化這道壁壘後,徐雲等人也很快換上了一套標準的實驗服。
高中化學及格的同學應該都知道。
按照元素周期律,人們往往會在過渡金屬的區域內尋找催化劑。
如合成氨的催化劑是鐵觸媒。
五氧化二釩是合成硫酸、硝酸的催化劑。
烯烴與氫氣加成多用蘭尼鎳等等。
為什麼這些過渡元素及化合物經常扮演「月老」的角色呢?
這裏先用人話給大家解釋一下一個概念:
反饋π鍵。
當過渡金屬原子....也就是中心原子和配體之間形成配位鍵時。
配位原子會提供孤對電子,填入中心原子提供的空軌道中。
從而形成一條配位鍵方式的σ鍵。
有時候。
中心原子的某些電子也可能填入配體分子的空軌道內。
這就是反饋π鍵。
而在這個過程中。
配體分子的反鍵軌道π2py*、π2pz*都是空的。
它作為配體時。
既可以提供孤對電子配位出去,也可以提供π反鍵空軌道,把電子配位進來。
只要中心原子和配體都有孤對電子,都有空軌道, 具備了有來有往的先決條件。
再加上兩者對稱性適合,反饋π鍵就形成了。
看到這裏。
聰明的同學應該明白了。
沒錯!
如果配體分子與某種過渡金屬原子形成反饋π鍵,那麼它原本是空的π反鍵軌道就填入電子了。
而鍵級與反鍵軌道中的電子數是負相關的。
反鍵軌道中填入的電子越多,鍵級越小,鍵越不牢固。
原本非常牢固的n≡n,被反饋鍵這麼一折騰,變弱了, 說明它的化學活性就大大增強了。
換而言之。
想讓配體分子再發生反應,也就更加容易進行了。
這就是過渡元素催化的原理。
非常簡單, 也非常容易的理解。
徐雲他們在實驗室中利用的過渡金屬是釕,一種性質很穩定,同時耐腐蝕性很強的金屬。
這玩意兒還有一個很特殊的情況:
它在地殼中含量僅為十億分之一,是最稀有的金屬之一。
但它價格卻又很便宜,是鉑族金屬中最便宜的一種金屬。
不過便宜歸便宜。
由於其晶體結構為六方晶胞的原因,它在吡蟲啉的生產過程中只能用於實驗室端,是沒法在工業生產中成功運用的。
「所以在給出的候選方案中,我們附錄了鑭、鈧、鎵三種金屬,交由nutrien進行適配。」
實驗室內。
徐雲正在向喻元勇介紹着相關情況:
「最後nutrien給出的回覆是鎵金屬,也是綜合能效最高的一類過渡金屬催化劑,收貨後的實操效果也完全符合預期。」
「當然了,也正因如此,他們的設備報價也比預期高了不少。」
在他對面,喻元勇瞭然的點了點頭。
鑭、鈧、鎵三種金屬中,價格最高的是鈧。
按照眼下的價格, 一噸99.9%品位的鈧價格是32000塊錢。
其次則是鑭。
噸價27750.02。
鎵的價格最便宜。
一噸才2805塊錢,是以上兩種金屬的十倍。
與此同時。
鎵也是催化效果最好的一個選擇。
不過與價格和效果截然相反的是, 三種金屬在工業生產線量產中的難度則是依次升高的。
設備要求自然也是如此。