I årtusenden har forskare funderat över livets mysterium - nämligen vad som kommer att göra det? Enligt de flesta forntida kulturer bestod livet och all existens av naturens grundelement - dvs jord, luft, vind, vatten och eld. Men med tiden började många filosofer att lägga upp tanken att allt var sammansatt av små, odelbara saker som varken kunde skapas eller förstöras (dvs. partiklar).
Detta var emellertid en till stor del filosofisk uppfattning, och det var inte förrän uppkomsten av atomteori och modern kemi som forskare började posulera att partiklar, när de tagits i kombination, producerade de grundläggande byggstenarna för alla saker. Molekyler, kallade de dem, hämtade från de latinska ”molarna” (vilket betyder ”massa” eller ”barriär”). Men används i samband med modern partikelteori, avser termen små massaenheter.
Definition:
Enligt sin klassiska definition är en molekyl den minsta partikeln av ett ämne som behåller de kemiska och fysiska egenskaperna hos ämnet. De består av två eller flera atomer, en grupp liknande eller olika atomer som hålls samman av kemiska krafter.
Det kan bestå av atomer av ett enda kemiskt element, som med syre (O2), eller av olika element, som med vatten (H2O). Som komponenter i materien är molekyler vanliga i organiska ämnen (och därmed biokemi) och är det som möjliggör livgivande element, som flytande vatten och andningsbara atmosfärer.
Typer av obligationer:
Molekyler hålls samman av en av två typer av bindningar - kovalenta bindningar eller joniska bindningar. En kovalent bindning är en kemisk bindning som involverar delning av elektronpar mellan atomer. Och bindningen de bildar, vilket är resultatet av en stabil balans mellan attraktiva och avvisande krafter mellan atomer, kallas kovalent bindning.
Ionisk bindning är däremot en typ av kemisk bindning som involverar den elektrostatiska attraktionen mellan motsatt laddade joner. Jonerna som är involverade i denna typ av bindning är atomer som har förlorat en eller flera elektroner (kallade katjoner), och de som har fått en eller flera elektroner (kallad anjoner). I motsats till kovalens benämns denna överföring elektrovalans.
I de enklaste formerna sker kobelantbindningar mellan en metallatom (som katjon) och en icke-metallatom (anjonen), vilket leder till föreningar som natriumklorid (NaCl) eller järnoxid (Fe²O³) - alias. salt och rost. Mer komplexa arrangemang kan emellertid också göras, såsom ammonium (NH4+) eller kolväten som metan (CH4) och etan (H ^ CCH ^).
Studiens historia
Historiskt sammanflätas molekylteori och atomteori. Det första inspelade omnämnandet av att material bestod av ”diskreta enheter” började i det forna Indien där utövare av jainism uttalade sig om att allt var sammansatt av små odelbara element som kombinerades för att bilda mer komplexa föremål.
I antika Grekland myntade filosoferna Leucippus och Democritus uttrycket "atomos" när de hänvisade till de "minsta odelbara delarna av materien", från vilka vi härleder den moderna termen atom.
Sedan 1661 argumenterade naturforskaren Robert Boyle i en avhandling om kemi - med titeln “The Skeptical Chymist”- den materien bestod av olika kombinationer av” corpuscules ”, snarare än jord, luft, vind, vatten och eld. I alla fall. dessa observationer begränsades till filosofifältet.
Det var först i slutet av 1700-talet och början av 1800-talet när Antoine Lavoisiers lag om bevarande av massa och Daltons lag om flera proportioner förde atomer och molekyler till området för hård vetenskap. Den förstnämnda föreslog att element är basiska ämnen som inte kan brytas vidare medan det senare föreslog att varje element består av en enda, unik typ, atom och att dessa kan sammanfogas för att bilda kemiska föreningar.
Ytterligare en välsignelse kom 1865 när Johann Josef Loschmidt mätte storleken på molekylerna som utgör luft och därmed gav en känsla av skala till molekyler. Uppfinningen av Scanning Tunneling Microscope (STM) 1981 möjliggjorde också atomer och molekyler direkt för första gången.
Idag förädlas vårt molekylbegrepp ytterligare tack vare pågående forskning inom kvantfysik, organisk kemi och biokemi. Och när det gäller sökandet efter liv i andra världar är en förståelse för vad organiska molekyler behöver för att komma från kombinationen av kemiska byggstenar.
Vi har skrivit många intressanta artiklar om molekyler för Space Magazine. Här är molekyler från rymden som kan ha påverkat livet på jorden, prebiotiska molekyler kan bildas i exoplanet atmosfärer, organiska molekyler som finns utanför vårt solsystem, 'Ultimate' prebiotiska molekyler som finns i det interstellära rymden.
För mer information, kolla in Encyclopaedia Britannicas sida om molekyler.
Vi har också spelat in ett helt avsnitt av Astronomy Cast som handlar om molekyler i rymden. Lyssna här, avsnitt 116: Molecules in Space.
källor:
- Wikipedia - Molekyl
- Encyclopaedia Britannica - Molecule
