Rosyjscy chemicy badali, jak położenie naczynia reakcyjnego nad mieszadłem magnetycznym wpływa na przebieg reakcji heterogenicznych. Okazało się, że powstawanie nanocząstek palladu i reakcja Suzuki zachodzą z różną szybkością i wydajnością w zależności od tego, jak daleko naczynie reakcyjne znajduje się od środka mieszadła. Może to doprowadzić do publikacji niemożliwych do odtworzenia wyników, ostrzegają autorzy w czasopiśmie JACS Au.
W laboratorium mieszaniny reakcyjne są zazwyczaj mieszane za pomocą mieszadeł magnetycznych. W kolbie lub innym naczyniu reakcyjnym chemik zanurza kotwicę magnetyczną, zwykle o kształcie cylindrycznym, a następnie mocuje kolbę w statywie nad mieszadłem magnetycznym. Na mieszadle można regulować liczbę obrotów kotwicy na minutę, a następnie włączyć mieszanie. Armatura zaczyna się obracać i mieszać mieszaninę reakcyjną.
Dobrze wiadomo, że mieszanie odgrywa ważną rolę w reakcjach obejmujących duże ładunki odczynników wyjściowych, a przy złym mieszaniu reakcja może w ogóle nie zachodzić lub prowadzić do powstania innych produktów. Jednak powszechnie przyjmuje się, że w przypadku małych naczyń o objętości kilku mililitrów, które są zwykle używane przez chemików w eksperymentach, efekty mieszania są mniej ważne.
Chemicy pod przewodnictwem Walentina P. Ananikowa z Instytutu Chemii Organicznej im. Zielińskiego Rosyjskiej Akademii Nauk wątpili w to. W toku swojej pracy zauważyli, że niektóre heterogeniczne reakcje trudno odtworzyć i postanowili zbadać przyczyny tego zjawiska. Jak się okazało, w niektórych przypadkach jest ono związane właśnie z mieszaniem mieszaniny reakcyjnej.
Aby pokazać, jak niewielkie różnice w mieszaniu wpływają na przebieg reakcji, chemicy wydrukowali w technologii 3D statyw na małe słoiki z zakręcanymi pokrywkami. Statyw miał trzy poziomy wysokości, na każdym z których można było umieścić pięć słoików. Następnie chemicy umieścili w statywie 15 słoików z kompleksem palladu i nanorurkami węglowymi i obserwowali, jak przebiega reakcja osadzania palladu na nanorurkach w zależności od położenia słoika. Okazało się, że nie tylko szybkość reakcji różniła się w zależności od słoika, ale także rozkład wielkości powstających nanocząstek palladu. Tak więc w jednym ze słoików w drugim rzędzie przeważały cząstki o wielkości czterech nanometrów, a w jednym ze słoików w trzecim rzędzie około jednego nanometra. Chemicy zaobserwowali podobne różnice w reakcji powstawania nanocząstek palladu bez nanorurek.
Następnie naukowcy zbadali, w jaki sposób położenie naczynia nad mieszadłem wpływa na konwersję reakcji Suzuki katalizowanej zakupionym palladem na węglu. W tym przypadku dziewięć mieszanin reakcyjnych znajdowało się na tym samym poziomie wysokości, ale w różnych pozycjach względem środka mieszadła. W rezultacie średnia konwersja substancji wyjściowej w środku mieszadła wynosiła około 45 procent, a w najdalszej pozycji — około 26 procent.
Tak więc w przypadku niektórych reakcji niewielkie różnice w mieszaniu mogą prowadzić do dużych różnic w wynikach. Jak wykazali naukowcy, najczęściej reakcje przebiegają szybciej i z lepszymi wynikami, jeśli naczynie reakcyjne znajduje się najbliżej środka mieszadła. Tak właśnie autorzy artykułu radzą innym chemikom przeprowadzać reakcje chemiczne. Uważają również, że parametry mieszadła magnetycznego i kotwicy magnetycznej powinny być podane w części eksperymentalnej publikacji z zakresu chemii, a także należy dołączyć zdjęcie mieszaniny reakcyjnej.
Na wyniki eksperymentów chemicznych mogą mieć wpływ bardzo małe różnice w czystości materiałów wyjściowych, naczynia reakcyjnego i kotwicy magnetycznej. Więcej o tym, jak trudne jest badanie reakcji katalitycznych z tego powodu, mówiliśmy w materiale „The Darkness of Catalysis”.
