机械化学可能帮助我们实现“不可能”的反应

传统化学是所以去年。欢迎来到机械化学的世界，在这里，人们认为不可能发生的反应——事实上，是当以更传统的方式尝试时，不可能的事情变成可能，并且全新的探索途径正在开辟。

即使您上次进入化学实验室是在高中时，您也可能会记得花了很多时间将各种液体混合在一起 - 也许是在可靠的本生灯上 - 不耐烦地等待发生，例如颜色变化或出现粉状沉淀物。

许多传统上需要溶剂，而选择适合您用途的正确溶剂是该过程的重要组成部分 - 但有一些方法可以让两种物质相互作用，而无需先溶解它们。一种是在混合物中引入机械力，称为机械化学。

“奇异化学”

“尽管 WH Ostwald 在 19 世纪末提出了机械化学，但机械化学常常被视为外来化学，”一本书的作者写道。2022年回顾关于这个问题。 “这种情况正在开始改变。”

通常，化学反应所需的能量来自光、热和/或电的添加。 “几乎所有类型的能量都可以用于引发化学反应或加热反应混合物，”一位解释道2011年论文。然而，而不是其中任何一个，力化学依靠机械力——例如，用研钵和杵将两种固体物质物理研磨在一起。

这种方法的优点包括它适用于实际上不可溶的固体，或者在使用溶剂会干扰反应的情况下（或者可能会影响反应）。给人类实验者）。

除了研钵和研杵（一种古老但仍然是好东西）之外，还有一些稍微现代的工具可供当今挑剔的机械化学家使用。球磨机是一种常见的选择，大型研磨机充满硬球，可将选定的材料粉碎成微小颗粒。这些进来各种不同类型– 使用不同的研磨材料、旋转频率等 – 因此您可以根据您的特定实验对其进行定制。使用机器而不是依赖人类的研磨能力意味着您可以获得更一致的结果。

这一切听起来都很简单——用足够的力将两种东西混合在一起，可能会发生化学反应——但现实是有很多复杂的事情发生在表面之下，其中很多尚未完全理解。

“理解机械化学转化是一项有问题的任务，正是因为传统溶液化学与机械力激活的化学之间存在巨大差异，”2022 年的评论写道。

一项研究2019年试图尝试更多地了解当物质发生机械化学反应时颗粒实际上发生了什么。国际团队使用计算机建模来模拟阿司匹林和另一种止痛药美洛昔康的共结晶，揭示了他们所说的“惊人的新见解”。尽管两种药物均以固体晶体形式混合，且未添加溶剂，但只需要极少的能量即可使它们开始混合。

“令我印象深刻的是，这些晶体的行为就像油灰一样——它们几乎看起来像橡皮泥，而且在这些接触处是无定形的。当你把它们拉开时，两个晶体之间会出现一个连接分子颈，”共同通讯作者斯图尔特·詹姆斯教授告诉我们化学世界。

“我认为这即将成为一个新研究领域的开始，”他补充道，国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC) 似乎也同意这一点，并将反应挤出（又名机械化学）列为预测的 10 项化学创新之一改变世界作为其一部分百年庆典。