MECHANOCHEMIE
může dokonce i určit typ reakce. Nejvýznamnější mechanochemická konference INCOME 2022 (Cagliari, červen 2022), byla svědkem toho, jaký má vědecká komunita přesvědčivý zájem o ohřev v mlýnech s cílem realizovat novou koncepci, kterou lze shrnout slovy: beat and heat. Kromě zahřívání může mít na reakci vliv i chlazení. V některých případech není zřejmý žádný vliv. Obr. 4 ukazuje teplotní rozsahy, pro které jsou vhodné kulové mlýny Retsch. Obr. 4: CryoMill se používá pro konstantní chlazení při velmi nízkých teplotách –196 °C; Emax nabízí omezené možnosti chlazení. Planetové kulové mlýny a oscilační mlýny nenabízejí žádné možnosti aktivního chla- zení nebo ohřevu. MM 500 lze provozovat v rozsahu –100 do +100 °C s výjimečnými možnostmi řízení a ovlivňování teploty.
distribuci velikosti částic, než je možné dosáhnout v jiných kulových mlýnech. Mlýn Emax je vybaven unikátním systémem vodního chlazení, který umožňuje mlít s extrémně vysokým příkonem energie. Teplotu vzorku lze stabilizovat – ale ne regulovat – ve většině případů < 100 °C. Oscilační mlýny (obr. 3) pracují převážně s rázy a původně byly určeny pro rychlé a nekomplikované zmenšování malých množství vzorků do 20 ml. Mlecí nádoby u těchto mlýnů vykonávají radiální oscilace v ho- rizontální poloze. Setrvačnost mlecích koulí způsobuje, že jejich nárazy s vysokou energií na materiál vzorku na zaoblených koncích nádob jej rozmělňují. Pohyb nádob v kombinaci s pohybem kuliček vede zároveň k intenzivnímu promíchání vzorku. Společnost Retsch nabízí dva klasické oscilační mlýny pro rychlé mletí vzorků. MM 400 se běžně používá pro mechanochemii díky snadnému ovládání a malé kompaktní konstrukci. Mlýnek CryoMill, který neustále chladí vzorky uvnitř nádob až na –196 °C, se běžně používá, pokud teploty vznikající při mletí ovlivňují reakce. V řadě MM 500 nabízí společnost Retsch tři různé mlýny, které jsou vhodné pro dlouhodobé použití, jako planetové kulové mlýny nebo Emax. MM 500 vario pojme až 6 mlecích nádob a lze jej používat při vyšších energetických úrovních než model MM 400 s maximální frekvencí 35 Hz. Mlýn MM 500 nano je určen k dosažení nanočástic, ale má také některé výhody pro mechanochemii jako možnost dlouhodobého mletí a vysoký energetický příkon až 35 Hz. Obr. 2: Planetové kulové mlýny a vysokoenergetický kulový mlýn Emax
a) Bez vlivu teploty Zajímavé výsledky předložila skupina Stuarta Jamese [1]. Provedli chemickou reakci v MM 400 při různých teplotách a frekvencích mletí a ukázali, že pouze frekvence má vliv na kinetiku reakce (obr. 5), za- tímco zvýšení teploty nemělo žádný vliv. Tento příklad také ukazuje, že při zvýšení frekvencí se reakce urychluje, protože kuličky narážejí na činidla častěji za ∆t. Obr. 5: Rychlost reakce zobrazená jako nezreagovaná reaktantka v zá- vislosti na čase při příkonu energie od 10 do 25 Hz v oscilačním mlýnu RETSCH MM 400. Rychlost reakce se zvyšuje s frekvencí.
Obr. 3: Sortiment oscilačních mlýnů včetně CryoMill s Dewarovou ná- dobou
b) Chlazení umožňuje stabilizaci meziproduktů (derivátů) Reakce, které probíhají přes několik tepelně nestabilních meziproduktů, lze řídit pomocí jejich syntézou za současného ochlazení např. na –5 °C v MM 500 (teplota externího chladiče byla nastavena na –5 °C, chladicí činidlo prochladí tepelné desky, a tím i nádoby a vzorek). Tepelně nestabilní meziprodukty mohou být stabilizovány a celkově se zvýší jejich výtěžnost. Regulace teploty MM 500 umožňuje zcela nové reakce. To ukazuje příklad syntézy např. ZIF-8 z 2-metylimidazolu a oxidu zinečnatého (obr. 6). MM 500 control umožňuje velmi dobrou kontrolu nad tím, které produkty mohou být generovány v rámci jednoho mechanochemického procesu pomocí různých úrovní teploty. Vzhledem k tomu, že chemické reakce v MM 500 control lze stabilizovat i v jiných teplotních rozmezích až do –100 °C, a to připojením ke kryostatu nebo k podložce CryoPad,
Nejzajímavějším přístrojem pro účely mechanochemie z této řady je MM 500 control, který nabízí možnost provozu v teplotním rozsahu od –100 do +100 °C. Lze jej tedy použít pro chlazení a ohřev reakcí probíhajících uvnitř mlecích nádob. Vliv teploty Kromě principu funkce, použitého materiálu, velikosti a počtu mlecích koulí může mít velký vliv na účinnost mletí také teplota při reakci, nebo
19
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook - professional solution for displaying marketing and sales documents online