I årtusener har forskere fundert på livets mysterium - nemlig hva som gjør det for å gjøre det? I følge de fleste eldgamle kulturer var livet og all eksistens sammensatt av de grunnleggende elementene i naturen - dvs. jord, luft, vind, vann og ild. Men med tiden begynte mange filosofer å legge fram forestillingen om at alle ting var sammensatt av små, udelelige ting som verken kunne skapes eller ødelegges (dvs. partikler).
Imidlertid var dette en i stor grad filosofisk forestilling, og det var ikke før fremveksten av atomteori og moderne kjemi at forskere begynte å postulere at partikler, når de ble tatt i kombinasjon, produserte de grunnleggende byggesteinene for alle ting. Molekyler, kalte de dem, hentet fra de latinske "føflekker" (som betyr "masse" eller "barriere"). Men brukt i sammenheng med moderne partikkelteori, refererer begrepet til små masseenheter.
Definisjon:
Ved sin klassiske definisjon er et molekyl den minste partikkelen til et stoff som beholder stoffets kjemiske og fysiske egenskaper. De er sammensatt av to eller flere atomer, en gruppe lignende eller forskjellige atomer som holdes sammen av kjemiske krefter.
Det kan bestå av atomer av et enkelt kjemisk element, som med oksygen (O2), eller av forskjellige elementer, som med vann (H2O). Som bestanddeler i materien er molekyler vanlige i organiske stoffer (og derfor biokjemi) og er det som gir livgivende elementer, som flytende vann og pustende atmosfærer.
Typer obligasjoner:
Molekyler holdes sammen av en av to typer bindinger - kovalente bindinger eller ioniske bindinger. En kovalent binding er en kjemisk binding som innebærer deling av elektronpar mellom atomer. Og bindingen de danner, som er resultatet av en stabil balanse av attraktive og frastøtende krefter mellom atomer, er kjent som kovalent binding.
Ionisk binding er derimot en type kjemisk binding som involverer den elektrostatiske tiltrekningen mellom motsatt ladede ioner. Ionene som er involvert i denne typen binding er atomer som har mistet en eller flere elektroner (kalt kationer), og de som har fått en eller flere elektroner (kalt anioner). I motsetning til kovalens, betegnes denne overføringen elektrovalanse.
I de enkleste formene finner kovelante bindinger sted mellom et metallatom (som kation) og et ikke-metallisk atom (anionen), noe som fører til forbindelser som Sodium Chloride (NaCl) eller Iron Oxide (Fe²O³) - aka. salt og rust. Imidlertid kan mer komplekse ordninger gjøres også, for eksempel ammonium (NH4+) eller hydrokarboner som metan (CH4) og etan (H³CCH³).
Studiens historie
Historisk sett er molekylær teori og atomteori sammenvevd. Den første innspilte omtale av materie som var sammensatt av "diskrete enheter" begynte i det gamle India, hvor utøvere av jainismen talte for forestillingen om at alle ting var sammensatt av små udelelige elementer som kombinerte for å danne mer komplekse gjenstander.
I det gamle Hellas, filosofer Leucippus og Democritus myntet begrepet “atomos” når vi refererer til de ”minste udelelige delene av materien”, hvorfra vi henter det moderne begrepet atom.
I 1661 argumenterte naturforsker Robert Boyle i en avhandling om kjemi - med tittelen “The Skeptical Chymist“- den saken var sammensatt av forskjellige kombinasjoner av” corpuscules ”, snarere enn jord, luft, vind, vann og ild. Derimot. disse observasjonene var begrenset til filosofifeltet.
Det var først på slutten av 1700- og begynnelsen av 1800-tallet da Antoine Lavoisiers lov om massevern og Daltons lov om flere proporsjoner brakte atomer og molekyler inn i feltet innen hard vitenskap. Førstnevnte foreslo at elementer er basiske stoffer som ikke kan brytes videre, mens sistnevnte foreslo at hvert element består av en enkelt, unik type atom, og at disse kan gå sammen og danne kjemiske forbindelser.
En ytterligere velsignelse kom i 1865 da Johann Josef Loschmidt målte størrelsen på molekylene som utgjør luft, og dermed ga en følelse av skala til molekyler. Oppfinnelsen av Scanning Tunneling Microscope (STM) i 1981 tillot også atomer og molekyler ble observert direkte for første gang.
I dag blir konseptet med molekyler videreutviklet takket være pågående forskning innen kvantefysikk, organisk kjemi og biokjemi. Og når det gjelder søken etter liv i andre verdener, er en forståelse av hva organiske molekyler trenger for å komme ut av kombinasjonen av kjemiske byggesteiner.
Vi har skrevet mange interessante artikler om molekyler for Space Magazine. Her er molekyler fra verdensrommet som kan ha påvirket livet på jorden, det kan dannes prebiotiske molekyler i eksoplanettatmosfærer, organiske molekyler funnet utenfor solsystemet vårt, 'Ultimate', prebiotiske molekyler som finnes i det interstellare rommet.
For mer informasjon, sjekk ut Encyclopaedia Britannicas side om molekyler.
Vi har også spilt inn en hel episode av Astronomy Cast om Molecules in Space. Hør her, avsnitt 116: Molecules in Space.
kilder:
- Wikipedia - Molecule
- Encyclopaedia Britannica - Molecule
