El acetiluro de calcio se descubrió hace más de 150 años. Es un blanco amarillento, beige, o sólido gris, un compuesto de calcio y carbono. El acetiluro de calcio se utiliza actualmente para producir acetileno gaseoso. En la industria, se usa ampliamente en la producción de ácido acético y alcohol etílico; se puede utilizar en la producción de plásticos, caucho, y motores de cohetes también.

El carbono necesario para la síntesis de acetiluro de calcio se extrae de forma insostenible. Como resultado, el recurso fósil se agota (el enfoque insostenible) y, es más, la cantidad de carbono aumenta por encima de la superficie terrestre. "Estamos trabajando en una estrategia para el ciclo de producción neutro en carbono. En particular, para obtener acetiluro de calcio, puede utilizar carbono que se obtiene mediante la descomposición térmica (pirólisis) de los residuos, y la sustancia resultante se puede utilizar en la industria para crear nuevos compuestos, "dijo Konstantin Rodygin, investigador asociado en el Laboratorio de Catálisis de Clústeres, Universidad de San Petersburgo.

"Hoy en día, Un desafío clave para la humanidad es crear una nueva generación de procesos industriales que permitan obtener los compuestos y materiales orgánicos más importantes dentro del enfoque carbono neutral. Es de suma importancia la sustitución de los recursos fósiles por renovables, resolviendo así los problemas ambientales. Como se muestra en nuestros trabajos, La síntesis orgánica basada en acetiluro de calcio abre nuevas oportunidades para implementar tecnologías neutras en carbono. Es más, Comprender los procesos químicos de la transformación de especies de carburo en procesos químicos en solución es de vital importancia, "dijo Valentin Ananikov, miembro de la Academia de Ciencias de Rusia y director de los laboratorios de catálisis de clústeres y catalizadores de complejos metálicos y nanoescala del Instituto Zelinsky.

Los químicos pudieron proponer una nueva estrategia para el uso de la sustancia simulando los procesos que ocurren a nivel de átomos y moléculas durante la interacción del acetiluro de calcio. agua, y un disolvente de dimetilsulfóxido. El acetiluro de calcio es una sal que contiene residuos ácidos cargados negativamente de acetileno (los llamados aniones acetiluro con una carga de -2) e iones de calcio cargados positivamente. Los investigadores investigaron la acidez de los aniones acetiluro, agua, y algunas otras sustancias en un disolvente de dimetilsulfóxido. En ese solvente se puede observar un fenómeno inusual; la interacción de aniones acetiluro con agua, hidrólisis, procede de forma incompleta. Los aniones así formados, tener una carga de '-1, puede sufrir una amplia gama de reacciones químicas orgánicas clave.

"Después de realizar el análisis, nos dimos cuenta que en lugar de agua, se pueden utilizar otras sustancias protonantes para transferir acetiluro a la solución. También, potencialmente se puede usar un solvente menos tóxico y más 'verde' en lugar de dimetilsulfóxido para realizar reacciones que involucren acetiluro de calcio, si el solvente cumple con algunos criterios recientemente descubiertos. Por lo tanto, La síntesis química de nuevas sustancias con acetiluro de calcio puede ser más `` ecológica '' debido al potencial del acetiluro de calcio para reaccionar en disolventes menos tóxicos. así como debido a enfoques más sostenibles para la síntesis del carburo en sí '', dijo Mikhail Polynski, un coautor del artículo, profesor asistente en el Instituto de Química de la Universidad de San Petersburgo.

Notable, una de las coautoras del nuevo artículo es Mariia Sapova, un graduado de la Universidad de San Petersburgo, quien comenzó a trabajar en el proyecto durante sus estudios de maestría. "El proyecto desafiante me atrajo desde el principio, dado que la idea de combinar varios métodos computacionales abre amplias oportunidades para la simulación de procesos complejos, tal como, en nuestro caso, el proceso de disolución. Este trabajo me dio una comprensión más amplia de la ciencia en general y, es más, me animó a salir de mi zona de confort, cristales de modelado, y desafiar los límites de aplicabilidad de varios métodos en química computacional. Creo que los enfoques de modelado metodológicamente complejos como el propuesto en el artículo deberían desarrollarse más, para que podamos realizar un modelado verdaderamente realista de procesos químicos, "señaló Mariia Sapova.

Como especificó Mikhail Polynski, la investigación recién presentada es puramente teórica; es una simulación por computadora del proceso de obtención de acetiluros a partir de acetiluro de calcio. "Usamos los llamados métodos químicos cuánticos, Dinámica molecular de Born-Oppenheimer. Como resultado de tal simulación, es posible hacer una pequeña película molecular que muestre cómo se ve el movimiento de los átomos y las moléculas a muy corto, picosegundo escalas de tiempo, "concluyó Mikhail Polynski.