لآلاف السنين ، فكر العلماء في لغز الحياة - أي ما الذي يدخل في صنعها؟ وفقًا لمعظم الثقافات القديمة ، كانت الحياة وكل الوجود مكونًا من العناصر الأساسية للطبيعة - أي الأرض ، والهواء ، والرياح ، والماء ، والنار. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، بدأ العديد من الفلاسفة في طرح فكرة أن كل الأشياء تتكون من أشياء صغيرة غير قابلة للتجزئة لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها (أي الجسيمات).
ومع ذلك ، كان هذا مفهومًا فلسفيًا إلى حد كبير ، ولم يبدأ العلماء في افتراض أن الجسيمات ، عند أخذها معًا ، تنتج اللبنات الأساسية لكل الأشياء حتى ظهور النظرية الذرية والكيمياء الحديثة. أطلقوا عليها اسم الجزيئات مأخوذة من الكلمة اللاتينية 'moles' (والتي تعني 'الكتلة' أو 'الحاجز'). ولكن يستخدم في سياق نظرية الجسيمات الحديثة ، المصطلح يشير إلى وحدات صغيرة من الكتلة.
تعريف:
من خلال تعريفه الكلاسيكي ، فإن الجزيء هو أصغر جسيم في مادة ما يحتفظ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية لتلك المادة. وتتكون من ذرتين أو أكثر ، مجموعة من الذرات المتشابهة أو المختلفة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى كيميائية.
انطباع الفنان عن الجزيئات العضوية البسيطة والمعقدة (المحتوية على الكربون) التي تم العثور عليها في الفضاء. الائتمان: IAC / NASA / NOAO / ESA / فريق Hubble Helix Nebula / M. Meixner / STScI / T.A. رئيس الجامعة / NRAO
قد يتكون من ذرات عنصر كيميائي واحد ، كما هو الحال مع الأكسجين (O2) ، أو من عناصر مختلفة ، كما هو الحال مع الماء (H2O). كمكونات للمادة ، فإن الجزيئات شائعة في المواد العضوية (وبالتالي في الكيمياء الحيوية) وهي التي تسمح بالعناصر الواهبة للحياة ، مثل الماء السائل والأجواء القابلة للتنفس.
أنواع السندات:
يتم تجميع الجزيئات معًا بواسطة نوع من نوعين من الروابط - الروابط التساهمية أو الروابط الأيونية. الرابطة التساهمية هي رابطة كيميائية تتضمن مشاركة أزواج الإلكترونات بين الذرات. والرابطة التي تشكلها ، والتي تكون نتيجة توازن ثابت لقوى الجذب والمنافرة بين الذرات ، تُعرف باسم الرابطة التساهمية.
على النقيض من ذلك ، فإن الرابطة الأيونية هي نوع من الروابط الكيميائية التي تنطوي على التجاذب الكهروستاتيكي بين الأيونات ذات الشحنة المعاكسة. الأيونات المشاركة في هذا النوع من الروابط هي الذرات التي فقدت إلكترونًا واحدًا أو أكثر (تسمى الكاتيونات) ، وتلك التي اكتسبت إلكترونًا واحدًا أو أكثر (تسمى الأنيونات). على عكس التساهل ، يُطلق على هذا النقل الاسم الكهربائي.
في أبسط الأشكال ، تحدث الروابط بين ذرة فلز (مثل الكاتيون) وذرة غير معدنية (الأنيون) ، مما يؤدي إلى مركبات مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) أو أكسيد الحديد (Fe²O³) - ويعرف أيضًا باسم. الملح والصدأ. ومع ذلك ، يمكن إجراء ترتيبات أكثر تعقيدًا أيضًا ، مثل الأمونيوم (NH4+) أو الهيدروكربونات مثل الميثان (CH4) والإيثان (H³CCH³).
رسم تخطيطي لجزيء الماء ، والذي يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين. الائتمان: britannica.com
تاريخ الدراسة
تاريخيا ، النظرية الجزيئية والنظرية الذرية متشابكان. بدأ أول ذكر مسجل للمادة التي تتكون من 'وحدات سرية' في الهند القديمة حيث اعتنق ممارسو اليانية فكرة أن كل الأشياء تتكون من عناصر صغيرة غير قابلة للتجزئة تتجمع لتشكل أشياء أكثر تعقيدًا.
في اليونان القديمة ، الفلاسفة Leucippus و ديموقريطس صاغ مصطلح 'الذرة' عند الإشارة إلى 'أصغر أجزاء المادة غير القابلة للتجزئة' ، والتي نستمد منها مصطلح الذرة الحديث.
ثم في عام 1661 ، جادل عالم الطبيعة روبرت بويل في أطروحة حول الكيمياء بعنوان ' المتشكك Chymist '- كانت هذه المادة مكونة من مجموعات مختلفة من' الجسيمات '، بدلاً من التراب والهواء والرياح والماء والنار. لكن. اقتصرت هذه الملاحظات على مجال الفلسفة.
لم يكن حتى أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر عندما كان أنطوان لافوازييه قانون حفظ الكتلة ودالتون قانون النسب المتعددة جلبت الذرات والجزيئات إلى مجال العلوم الصعبة. اقترح الأول أن العناصر هي مواد أساسية لا يمكن تقسيمها بشكل أكبر بينما اقترح الأخير أن كل عنصر يتكون من نوع واحد فريد من الذرات وأن هذه العناصر يمكن أن تتحد معًا لتشكيل مركبات كيميائية.
ذرات وجزيئات مختلفة كما هو موضح في نظام جديد للفلسفة الكيميائية لجون دالتون (1808). الائتمان: المجال العام
ظهرت نعمة أخرى في عام 1865 عندما قاس يوهان جوزيف لوشميت حجم الجزيئات التي يتكون منها الهواء ، مما أعطى إحساسًا بحجم الجزيئات. سمح اختراع مجهر المسح النفقي (STM) في عام 1981 بمراقبة الذرات والجزيئات مباشرة لأول مرة أيضًا.
اليوم ، يتم تحسين مفهومنا عن الجزيئات بفضل البحث المستمر في مجالات فيزياء الكم والكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية. وعندما يتعلق الأمر بالبحث عن الحياة في عوالم أخرى ، من الضروري فهم ما تحتاجه الجزيئات العضوية من أجل الخروج من مزيج لبنات البناء الكيميائية.
لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة حول الجزيئات من أجل Universe Today. هنا قد تؤثر جزيئات الفضاء على الحياة على الأرض و قد تتشكل جزيئات البريبايوتيك في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية و وجدت الجزيئات العضوية خارج نظامنا الشمسي و جزيئات البريبايوتيك 'المطلقة' الموجودة في الفضاء بين النجوم .
لمزيد من المعلومات ، تحقق من موسوعة بريتانيكا صفحة الجزيئات.
لقد سجلنا أيضًا حلقة كاملة من Astronomy Cast all about Molecules in Space. استمع هنا، الحلقة 116: جزيئات في الفضاء .
مصادر: