Znanstveniki že tisočletja premišljujejo o skrivnosti življenja – in sicer, kaj ga naredi? Po večini starodavnih kultur je bilo življenje in ves obstoj sestavljeno iz osnovnih elementov narave – to so zemlja, zrak, veter, voda in ogenj. Vendar pa so sčasoma mnogi filozofi začeli uveljavljati idejo, da so vse stvari sestavljene iz drobnih, nedeljivih stvari, ki jih ni mogoče niti ustvariti niti uničiti (tj. delcev).
Vendar je bila to v veliki meri filozofska ideja in šele z nastankom atomske teorije in sodobne kemije so znanstveniki začeli domnevati, da delci, vzeti v kombinaciji, ustvarijo osnovne gradnike vseh stvari. Poimenovali so jih molekule, vzete iz latinskega »moles« (kar pomeni »masa« ali »pregrada«). Toda v kontekstu sodobne teorije delcev se izraz nanaša na majhne enote mase.
Opredelitev:
Po svoji klasični definiciji je molekula najmanjši delec snovi, ki ohranja kemične in fizikalne lastnosti te snovi. Sestavljeni so iz dveh ali več atomov, skupine podobnih ali različnih atomov, ki jih skupaj držijo kemične sile.
Umetnikov vtis o enostavnih in kompleksnih organskih (vsebujočih ogljik) molekulah, ki so bile najdene v vesolju. Zasluge: IAC/NASA/NOAO/ESA/Hubble Helix Meglica Team/M. Meixner/STScI/T.A. Rektor/NRAO
Lahko je sestavljen iz atomov enega samega kemičnega elementa, kot je kisik (O2), ali različnih elementov, kot je voda (H2O). Kot sestavine snovi so molekule pogoste v organskih snoveh (in zato v biokemiji) in so tiste, ki omogočajo življenjske elemente, kot sta tekoča voda in zračna atmosfera.
Vrste obveznic:
Molekule drži skupaj ena od dveh vrst vezi – kovalentne ali ionske vezi. Kovalentna vez je kemična vez, ki vključuje izmenjavo elektronskih parov med atomi. In vez, ki jo tvorijo, ki je rezultat stabilnega ravnovesja privlačnih in odbojnih sil med atomi, je znana kot kovalentna vez.
Nasprotno pa je ionska vez vrsta kemične vezi, ki vključuje elektrostatično privlačnost med nasprotno nabitimi ioni. Ioni, vključeni v tovrstno vez, so atomi, ki so izgubili enega ali več elektronov (imenovanih kationi), in tisti, ki so pridobili enega ali več elektronov (imenovani anioni). V nasprotju s kovalenco se ta prenos imenuje elektrovalanca.
V najpreprostejših oblikah se kovelantne vezi odvijajo med atomom kovine (kot kation) in nekovinskim atomom (anion), kar vodi do spojin, kot sta natrijev klorid (NaCl) ali železov oksid (Fe²O³) – aka. sol in rja. Vendar pa je mogoče narediti tudi bolj zapletene aranžmaje, na primer amonij (NH4+) ali ogljikovodiki, kot je metan (CH4) in etan (H³CCH³).
Diagram molekule vode, ki je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika. Zasluge: britannica.com
Zgodovina študija
Zgodovinsko gledano sta molekularna teorija in atomska teorija prepleteni. Prva zabeležena omemba, da je snov sestavljena iz 'diskretnih enot', se je začela v starodavni Indiji, kjer so praktiki džainizma zagovarjali idejo, da so vse stvari sestavljene iz majhnih nedeljivih elementov, ki se združijo v bolj zapletene predmete.
V stari Grčiji so filozofi Leucippus in Demokrit je skoval izraz »atomos«, ko se nanaša na »najmanjše nedeljive dele snovi«, iz katerega izhajamo sodobni izraz atom.
Nato je leta 1661 naravoslovec Robert Boyle trdil v razpravi o kemiji z naslovom ' Skeptični himist '- ta snov je bila sestavljena iz različnih kombinacij 'teles', ne pa zemlje, zraka, vetra, vode in ognja. Vendar. ta opažanja so bila omejena na področje filozofije.
Šele konec 18. in v začetku 19. stoletja je Antoine Lavoisier Zakon o ohranitvi mase in Daltonov Zakon večih razmerij pripeljal atome in molekule na področje trde znanosti. Prvi je predlagal, da so elementi osnovne snovi, ki jih ni mogoče nadalje razgraditi, medtem ko je drugi predlagal, da je vsak element sestavljen iz ene, edinstvene vrste atoma in da se lahko ti združijo v kemične spojine.
Različni atomi in molekule, kot so prikazani v New System of Chemical Philosophy (1808) Johna Daltona. Zasluge: javna domena
Nadaljnja dobrota je prišla leta 1865, ko je Johann Josef Loschmidt izmeril velikost molekul, ki sestavljajo zrak, in tako dal molekulam občutek obsega. Izum skenirnega tunelskega mikroskopa (STM) leta 1981 je omogočil, da so atome in molekule prvič opazovali tudi neposredno.
Danes se naš koncept molekul še dodatno izpopolnjuje zaradi nenehnih raziskav na področju kvantne fizike, organske kemije in biokemije. In ko gre za iskanje življenja na drugih svetovih, je razumevanje, kaj potrebujejo organske molekule, da nastanejo iz kombinacije kemičnih gradnikov, je bistveno.
Za Universe Today smo napisali veliko zanimivih člankov o molekulah. tukaj Molekule iz vesolja so lahko vplivale na življenje na Zemlji , V atmosferah eksoplanetov se lahko tvorijo prebiotične molekule , Organske molekule, najdene zunaj našega sončnega sistema , 'Ultimate' prebiotične molekule, najdene v medzvezdnem vesolju .
Za več informacij obiščite Enciklopedija Britannica stran o molekulah.
Posneli smo tudi celotno epizodo Astronomy Cast o molekulah v vesolju. Poslušaj tukaj, Epizoda 116: Molekule v vesolju .
Viri:
