במשך אלפי שנים, מדענים מהרהרים בתעלומת החיים - כלומר, מה הולך להפוך אותם? על פי מרבית התרבויות העתיקות, החיים וכל הקיום היו מורכבים מהיסודות הבסיסיים של הטבע - כלומר אדמה, אוויר, רוח, מים ואש. עם זאת, עם הזמן, פילוסופים רבים החלו להעלות את הרעיון שכל הדברים מורכבים מדברים זעירים ובלתי ניתנים לחלוקה שלא ניתן היה ליצור או להרוס (כלומר חלקיקים).
עם זאת, זו הייתה תפיסה פילוסופית ברובה, ולא רק עם הופעתה של תיאוריה אטומית וכימיה מודרנית החלו המדענים להניח שחלקיקים, כשהם נלקחים בשילוב, ייצרו את אבני הבניין הבסיסיות של כל הדברים. מולקולות, הם כינו אותן, נלקחו מ"שומות "הלטיניות (שמשמעותן" מסה "או" מחסום "). אך בשימוש בהקשר של תורת החלקיקים המודרניים, המונח מתייחס ליחידות מסות קטנות.
הגדרה:
בהגדרתו הקלאסית, מולקולה היא החלקיק הקטן ביותר של חומר השומר על התכונות הכימיות והפיזיות של אותו חומר. הם מורכבים משני אטומים או יותר, קבוצה של אטומים דומים או שונים המוחזקים יחד על ידי כוחות כימיים.
זה עשוי להיות מורכב מאטומים של יסוד כימי יחיד, כמו עם חמצן (O2), או מאלמנטים שונים, כמו עם מים (H2O). כמרכיבים של חומר, מולקולות שכיחות בחומרים אורגניים (ולכן ביוכימיה) והם מאפשרים יסודות נותני חיים, כמו מים נוזליים ואווירה נושמת.
סוגי אגרות חוב:
מולקולות מוחזקות יחד על ידי אחד משני סוגים של קשרים - קשרים קוולנטים או קשרים יוניים. קשר קוולנטי הוא קשר כימי הכרוך בשיתוף זוגות אלקטרונים בין אטומים. והקשר שהם יוצרים, שהוא תוצאה של איזון יציב של כוחות אטרקטיביים ודוחים בין אטומים, ידוע כקשר קוולנטי.
מליטה אירונית, לעומת זאת, היא סוג של קשר כימי הכרוך במשיכה אלקטרוסטטית בין יוני טעונים בניגוד. היונים המעורבים בקשר מסוג זה הם אטומים שאיבדו אלקטרונים אחד או יותר (הנקראים קטיונים), ואלו שקיבלו אלקטרונים אחד או יותר (המכונים אניונים). בניגוד לקובנסיות, העברה זו מכונה אלקטרוואלנס.
בצורה הפשוטה ביותר, קשרים גסים מתרחשים בין אטום מתכת (כקטיון) לבין אטום לא מתכתי (האניון), מה שמוביל לתרכובות כמו נתרן כלוריד (NaCl) או תחמוצת ברזל (Fe²O³) - aka. מלח וחלודה. עם זאת, ניתן לבצע גם סידורים מורכבים יותר, כגון אמוניום (NH4+) או פחמימנים כמו מתאן (CH4) ואתאן (H³CCH³).
תולדות הלימוד
מבחינה היסטורית, שזורים זה בזה תיאוריה מולקולרית ותיאוריה אטומית. האזכור המוקלט הראשון של החומר המורכב מ"יחידות דיסקרטיות "החל בהודו העתיקה, שם מתרגלי הג'יניזם דגלו בתפיסה שכל הדברים מורכבים מאלמנטים קטנים ובלתי ניתנים לחלוקה, שהשתלבו יחד ליצירת חפצים מורכבים יותר.
ביוון העתיקה טבעו הפילוסופים לאוקיפוס ודמוקריטוס את המונח "אטומוס" כשהם מתייחסים ל"חלקים הקטנים ביותר שאינם ניתנים לחלוקה ", מהם אנו שואבים את המונח אטום מודרני.
ואז בשנת 1661 טען חוקר הטבע רוברט בויל במסגרת מסה בנושא כימיה - שכותרתו "הצ'מיסט הספקני"- החומר הזה הורכב משילובים שונים של" גופי גוף ", ולא אדמה, אוויר, רוח, מים ואש. למרות זאת. תצפיות אלה היו מוגבלות לתחום הפילוסופיה.
רק בשלהי המאה ה -18 ותחילת המאה ה -19, החוק של שימור המסה של אנטואן לבואה, והחוק של פרופורציות רבות של דלטון, הביאו אטומים ומולקולות לתחום המדע הקשה. הראשון הציע כי אלמנטים הם חומרים בסיסיים שלא ניתן לפרק אותם עוד יותר ואילו האחרון הציע שכל יסוד מורכב מסוג אטום יחיד וייחודי וכי אלה יכולים להצטרף יחד ליצירת תרכובות כימיות.
עלייה נוספת הגיעה בשנת 1865 כאשר יוהן יוזף לושמידט מדד את גודל המולקולות המרכיבות אוויר, ובכך נתן תחושת קנה מידה למולקולות. המצאת המיקרוסקופ Scanning Tunnelling (STM) בשנת 1981 אפשרה לצפייה ישירה של אטומים ומולקולות גם בפעם הראשונה.
כיום, מושכל המולקולות שלנו מעודן עוד יותר הודות למחקר מתמשך בתחומי פיזיקת הקוונטים, כימיה אורגנית וביוכימיה. וכשמדובר בחיפוש אחר חיים בעולמות אחרים, הכרת ההבנה של המולקולות האורגניות הדרושות בכדי לצאת משילוב אבני בניין כימיות.
כתבנו מאמרים מעניינים רבים על מולקולות עבור מגזין החלל. הנה המולקולות מהחלל עלולות להשפיע על החיים על פני כדור הארץ, מולקולות פרביוטיות עלולות להיווצר באטמוספרות Exoplanet, מולקולות אורגניות שנמצאו מחוץ למערכת השמש שלנו, מולקולות פרוביוטיות 'Ultimate' שנמצאו בחלל הבין-כוכבי.
למידע נוסף, עיין בעמוד של אנציקלופדיה בריטניקה בנושא מולקולות.
הקלטנו גם פרק שלם של אסטרונומיה יצוק שכולל מולקולות בחלל. האזינו כאן, פרק 116: מולקולות בחלל.
מקורות:
- ויקיפדיה - מולקולה
- אנציקלופדיה בריטניקה - מולקולה
