Duizenden jaren lang hebben wetenschappers nagedacht over het mysterie van het leven - namelijk wat komt er kijken bij het maken ervan? Volgens de meeste oude culturen bestond leven en al het bestaan uit de basiselementen van de natuur - namelijk aarde, lucht, wind, water en vuur. Na verloop van tijd begonnen veel filosofen echter het idee naar voren te brengen dat alle dingen waren samengesteld uit kleine, ondeelbare dingen die niet konden worden gemaakt of vernietigd (d.w.z. deeltjes).
Dit was echter een grotendeels filosofisch idee, en pas na de opkomst van de atoomtheorie en de moderne chemie begonnen wetenschappers te postuleren dat deeltjes, in combinatie genomen, de basisbouwstenen van alle dingen produceerden. Ze noemden moleculen, afkomstig van het Latijnse 'mol' (wat 'massa' of 'barrière' betekent). Maar gebruikt in de context van de moderne deeltjestheorie, verwijst de term naar kleine massa-eenheden.
Definitie:
Volgens de klassieke definitie is een molecuul het kleinste deeltje van een stof dat de chemische en fysische eigenschappen van die stof behoudt. Ze zijn samengesteld uit twee of meer atomen, een groep van soortgelijke of verschillende atomen die bij elkaar worden gehouden door chemische krachten.
Het kan bestaan uit atomen van een enkel chemisch element, zoals bij zuurstof (O2), of uit verschillende elementen, zoals bij water (H2O). Als componenten van materie komen moleculen veel voor in organische stoffen (en dus biochemie) en zorgen ze voor levengevende elementen, zoals vloeibaar water en ademende atmosferen.
Soorten obligaties:
Moleculen worden bij elkaar gehouden door een van de twee soorten bindingen: covalente bindingen of ionische bindingen. Een covalente binding is een chemische binding waarbij elektronenparen tussen atomen worden gedeeld. En de binding die ze vormen, die het resultaat is van een stabiel evenwicht van aantrekkelijke en afstotende krachten tussen atomen, staat bekend als covalente binding.
Ionische binding is daarentegen een soort chemische binding die de elektrostatische aantrekkingskracht tussen tegengesteld geladen ionen omvat. De ionen die bij dit soort binding betrokken zijn, zijn atomen die een of meer elektronen hebben verloren (kationen genoemd), en atomen die een of meer elektronen hebben gekregen (anionen genoemd). In tegenstelling tot covalentie wordt deze overdracht elektrovalance genoemd.
In de eenvoudigste vorm vinden covelante bindingen plaats tussen een metaalatoom (als kation) en een niet-metalen atoom (het anion), wat leidt tot verbindingen zoals natriumchloride (NaCl) of ijzeroxide (Fe²O³) - ook bekend als. zout en roest. Er kunnen echter ook meer complexe regelingen worden getroffen, zoals ammonium (NH4+) of koolwaterstoffen zoals methaan (CH4) en ethaan (H³CCH³).
Geschiedenis van de studie
Historisch gezien zijn moleculaire theorie en atoomtheorie met elkaar verweven. De eerste geregistreerde vermelding van materie die uit "discrete eenheden" bestaat, begon in het oude India, waar beoefenaars van het jaïnisme het idee omarmden dat alle dingen waren samengesteld uit kleine ondeelbare elementen die samenkwamen tot complexere objecten.
In het oude Griekenland bedachten de filosofen Leucippus en Democritus de term "atomos" wanneer ze verwijzen naar de "kleinste ondeelbare delen van materie", waaraan we de moderne term atoom ontlenen.
In 1661 argumenteerde naturalist Robert Boyle in een verhandeling over scheikunde - getiteld "De sceptische chymist'- die materie bestond uit verschillende combinaties van' lichaampjes ', in plaats van aarde, lucht, wind, water en vuur. Echter. deze observaties waren beperkt tot het domein van de filosofie.
Pas aan het einde van de 18e en het begin van de 19e eeuw brachten Antoine Lavoisier's Wet van behoud van massa en Dalton's Wet van meervoudige verhoudingen atomen en moleculen op het gebied van harde wetenschap. De eerste stelde voor dat elementen basissubstanties zijn die niet verder kunnen worden opgesplitst, terwijl de laatste stelde dat elk element uit een enkel, uniek type atoom bestaat en dat deze kunnen samenkomen tot chemische verbindingen.
Een andere zegen kwam in 1865 toen Johann Josef Loschmidt de grootte van de moleculen waaruit de lucht bestaat, mat, waardoor de moleculen een gevoel van schaal kregen. De uitvinding van de Scanning Tunneling Microscope (STM) in 1981 zorgde ervoor dat atomen en moleculen ook voor het eerst direct konden worden waargenomen.
Vandaag wordt ons concept van moleculen verder verfijnd dankzij lopend onderzoek op het gebied van kwantumfysica, organische chemie en biochemie. En als het gaat om het zoeken naar leven op andere werelden, is het essentieel om te begrijpen wat organische moleculen nodig hebben om uit de combinatie van chemische bouwstenen te komen.
Voor Space Magazine hebben we veel interessante artikelen geschreven over moleculen. Hier zijn moleculen uit de ruimte die het leven op aarde kunnen hebben beïnvloed, prebiotische moleculen kunnen zich vormen in exoplaneetatmosferen, organische moleculen die buiten ons zonnestelsel zijn gevonden, 'ultieme' prebiotische moleculen in de interstellaire ruimte.
Ga voor meer informatie naar de Encyclopaedia Britannica-pagina over moleculen.
We hebben ook een hele aflevering van Astronomy Cast opgenomen over Molecules in Space. Luister hier, aflevering 116: Molecules in Space.
Bronnen:
- Wikipedia - Molecuul
- Encyclopaedia Britannica - Molecule
