Przez tysiąclecia naukowcy zastanawiali się nad tajemnicą życia - a mianowicie, co się z nim dzieje? Według najdawniejszych kultur życie i cała egzystencja składały się z podstawowych elementów przyrody - Ziemi, Powietrza, Wiatru, Wody i Ognia. Jednak z czasem wielu filozofów zaczęło wysuwać pogląd, że wszystkie rzeczy składają się z drobnych, niepodzielnych rzeczy, których nie można ani stworzyć, ani zniszczyć (tj. Cząstek).
Było to jednak pojęcie w dużej mierze filozoficzne i dopiero po pojawieniu się teorii atomowej i nowoczesnej chemii naukowcy zaczęli postulować, że cząstki te, połączone razem, wytwarzają podstawowe elementy składowe wszystkich rzeczy. Cząsteczki, jak je nazywali, pochodzą z łacińskich „moli” (co oznacza „masę” lub „barierę”). Jednak w kontekście współczesnej teorii cząstek termin ten odnosi się do małych jednostek masy.
Definicja:
Zgodnie z klasyczną definicją cząsteczka jest najmniejszą cząsteczką substancji, która zachowuje chemiczne i fizyczne właściwości tej substancji. Składają się z dwóch lub więcej atomów, grupy podobnych lub różnych atomów utrzymywanych razem przez siły chemiczne.
Może składać się z atomów pojedynczego pierwiastka chemicznego, jak w przypadku tlenu (O2), lub różnych pierwiastków, jak w przypadku wody (H2O). Jako składniki materii cząsteczki są powszechne w substancjach organicznych (a zatem i w biochemii) i są tym, co pozwala na tworzenie życiodajnych pierwiastków, takich jak płynna woda i oddychające atmosfery.
Rodzaje obligacji:
Cząsteczki są utrzymywane razem przez jeden z dwóch rodzajów wiązań - wiązania kowalencyjne lub wiązania jonowe. Wiązanie kowalencyjne to wiązanie chemiczne, które obejmuje dzielenie par elektronów między atomami. Więź, którą tworzą, która jest wynikiem stabilnej równowagi sił przyciągających i odpychających między atomami, jest znana jako wiązanie kowalencyjne.
W przeciwieństwie do tego wiązanie jonowe jest rodzajem wiązania chemicznego, które obejmuje przyciąganie elektrostatyczne między przeciwnie naładowanymi jonami. Jony zaangażowane w tego rodzaju wiązanie to atomy, które utraciły jeden lub więcej elektronów (zwanych kationami) oraz te, które zyskały jeden lub więcej elektronów (zwanych anionami). W przeciwieństwie do kowalencyjności transfer ten jest nazywany elektrowalencją.
W najprostszej postaci wiązania kowalencyjne zachodzą między atomem metalu (jako kationem) a niemetalicznym (anionem), prowadząc do związków takich jak chlorek sodu (NaCl) lub tlenek żelaza (Fe²O³) - alias. sól i rdza. Można jednak również wprowadzić bardziej złożone układy, takie jak amon (NH4+) lub węglowodory, takie jak metan (CH4) i etan (H³CCH³).
Historia studiów
Historycznie teoria molekularna i teoria atomowa są ze sobą powiązane. Pierwsza odnotowana wzmianka o materii składającej się z „dyskretnych jednostek” rozpoczęła się w starożytnych Indiach, gdzie praktykujący dżinizm wyznawali pogląd, że wszystkie rzeczy składają się z małych niepodzielnych elementów, które łączą się, tworząc bardziej złożone obiekty.
W starożytnej Grecji filozofowie Leucippus i Demokryt stworzyli termin „atomos”, odnosząc się do „najmniejszych niepodzielnych części materii”, z których wywodzą się współczesne określenie atom.
Następnie w 1661 r. Przyrodnik Robert Boyle spierał się w traktacie chemicznym zatytułowanym „Sceptyczny chymista„- materia ta składała się z różnych kombinacji„ ciałek ”, a nie ziemi, powietrza, wiatru, wody i ognia. Jednak. obserwacje te ograniczały się do dziedziny filozofii.
Dopiero pod koniec XVIII i na początku XIX wieku prawo ochrony masy Antoine'a Lavoisiera i prawo wielu proporcji Daltona wprowadziły atomy i cząsteczki na dziedzinę nauk ścisłych. W pierwszym z nich zaproponowano, że pierwiastki są podstawowymi substancjami, których nie można dalej rozkładać, natomiast w drugim zaproponowano, że każdy pierwiastek składa się z jednego, unikalnego typu atomu i że mogą one łączyć się ze sobą, tworząc związki chemiczne.
Kolejny dobrodziejstwo nastąpiło w 1865 r., Kiedy Johann Josef Loschmidt zmierzył wielkość cząsteczek tworzących powietrze, dając tym samym poczucie skali cząsteczkom. Wynalezienie skaningowego mikroskopu tunelowego (STM) w 1981 r. Umożliwiło po raz pierwszy bezpośrednią obserwację atomów i cząsteczek.
Dzisiaj nasza koncepcja cząsteczek jest udoskonalana dzięki ciągłym badaniom w dziedzinie fizyki kwantowej, chemii organicznej i biochemii. A jeśli chodzi o poszukiwanie życia na innych światach, niezbędne jest zrozumienie tego, czego potrzebują cząsteczki organiczne, aby wyjść z kombinacji chemicznych budulców.
Napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat cząsteczek dla czasopisma Space Magazine. Oto cząsteczki z kosmosu, które mogą mieć wpływ na życie na Ziemi, cząsteczki prebiotyczne mogą tworzyć się w atmosferze egzoplanetowej, cząsteczki organiczne znajdujące się poza naszym Układem Słonecznym, „ostateczne” cząsteczki prebiotyczne znajdujące się w przestrzeni międzygwiezdnej.
Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź stronę Encyclopaedia Britannica na temat molekuł.
Nagraliśmy również cały odcinek Astronomy Cast All about Molecules in Space. Posłuchaj tutaj, odcinek 116: Molekuły w kosmosie.
Źródła:
- Wikipedia - Cząsteczka
- Encyclopaedia Britannica - Molecule
