Moleküller neye benziyor?

Moleküller neye benziyor?

Bir molekül, birbirine bağlı bir atom grubudur. Moleküller, etrafınızdaki neredeyse her şeyi oluşturur - cildiniz, sandalyeniz, hatta yemeğiniz.

Boyutları değişir, ancak son derece küçüktürler. Tek bir molekülü gözünüzle, hatta mikroskopla göremezsiniz. Bir saçın genişliğinden 100.000 kat daha küçüktürler.

En küçük molekül birbirine yapışmış iki atomdan oluşurken, büyük bir molekül 100.000 veya daha fazla atomun bir kombinasyonu olabilir. Molekül, soluduğumuz oksijen molekülleri gibi aynı atomun tekrarı olabilir veya karbon, oksijen ve hidrojenden oluşan bir şeker molekülü gibi çeşitli atomlardan oluşabilir.

Ama moleküller neye benziyor? Her şey onların yapı taşlarıyla başlar: atomlar.

Karşıtların çekimi

Atomu oluşturan madde parçacıklarının hepsi aynı değildir. Pozitif yükleri olabilir, negatif yükleri olabilir veya yükleri olmayabilir. Bilim adamları onlara proton, elektron ve nötron diyor.

Yüksüz nötronlar ve pozitif yüklü protonlar atomun ağır merkezini oluşturur. Negatif yüklü elektronlar bu küçük merkezi çevreler.

Atomlar potansiyel olarak birleşip molekül oluşturmak için birbirlerine yaklaştıkça, bir atomdaki negatif elektronlar diğerindeki pozitif protonlara çekilir ve bunun tersi de geçerlidir. Her iki atom da kendilerini buna göre ayarlar.

Bunu bir sınıfta yer seçmeye çalışmakla karşılaştırabilirsiniz. Bazı kurallar var. Örneğin sınıfta kalmanız gerekiyor ve birinin üstüne oturamazsınız. Bu kurallara uyarak, arkadaşlarınızın yanında ve düşmanlarınızdan uzakta oturmayı deneyebilirsiniz. Sınıftaki herkesin mutlu olması için mükemmel konumu bulmak, bir moleküldeki atomlar için mükemmel konumu bulmaya benzer. Bazen atomlar mutlu bir dizilim bulamazlar ve molekül oluşmaz.

Görünmeyeni görmek

Moleküller gözle veya güçlü bir mikroskopla görülemeyecek kadar küçükse, bilim adamları onları nasıl görüyor? Cevap, bunu yapmak için özel araçlar geliştirmiş olmalarıdır.

Bir araç, doktorlar vücuttaki kemikleri görmek için kullandıklarından beri bildiğiniz X-ışınlarını kullanır. X ışınları, ultraviyole veya kızılötesi ışık gibi insan gözünün göremediği bir ışık türüdür.

Bilim adamları moleküllere X-ışınları çektiğinde, bazıları seker. Bilim adamları, bu geri tepme X-ışınlarını kaydedebilir ve tek tek moleküllerin neye benzediğini anlamak için modellerini kullanabilirler.

1912'de, bu şekilde görülen ilk moleküllerden biri, patates kızartmasında hepimizin bildiği ve sevdiği bileşeni oluşturan tuz (NaCl) idi.

Bilim adamları, molekülleri görmek için başka yöntemler de icat ettiler. İki atom birbirine yaklaştıkça elektronların davranışlarını değiştirmesine benzer şekilde, atomun merkezi de davranışını değiştirebilir. Nükleer manyetik rezonans adı verilen bir teknik, atomun merkezindeki bu değişiklikleri algılar ve hangi atomların yakınında olduğunu belirlemek için bunları ipucu olarak kullanır.

Bir atomik kuvvet mikroskobu, üzerinde yürüdüğünüzde ve üzerine atladığınızda sallanan çürük bir dalış tahtası gibi çalışır. Ancak bu atlama tahtası son derece küçüktür, o kadar küçüktür ki, ucundaki bir negatif yük onu bir atomun pozitif merkezine doğru bükecektir. Bu atlama tahtasını hareket ettirmek ve nasıl büküldüğünü izlemek, bir moleküldeki atomların yerini gösterebilir.

Bilim adamlarının molekülleri görmek için geliştirdikleri bir teknik daha, siro-elektron mikroskobu olarak adlandırılır. İlk olarak, bilim adamları molekülleri kar veya buzdan çok daha soğuk bir sıcaklığa dondururlar. Daha sonra moleküle elektronlar vururlar ve bir görüntü oluşturmak için geçenleri toplarlar. Bu teknik, 2017 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı.

Tüm şekiller ve boyutlar

Peki moleküller neye benziyor? Bunlar, merkezi malzemenin çoğunu içeren, geri kalanı büyük ölçüde boş alan olan bir atom grubudur. Her atomun mutlu olduğu belirli bir konumu vardır, tıpkı o sınıftaki öğrenciler gibi.

Her molekül farklıdır – bazıları gerçekten farklıdır. Örneğin benzen gözleme gibi yassıdır, fulleren ise top gibi yuvarlaktır. Penguen bir penguen gibi görünmek için çizilebilirken, diğer moleküller tamamen rastgele görünüyor. Ancak bir moleküldeki atomların konumları asla rastgele değildir.

Bilim adamları birçok molekülün neye benzediğini biliyor olsa da, hala anlamaya çalıştığımız bazı moleküller var. Bu cevapları bilmek, yeni malzemelerin ve ilaçların icat edilmesine yol açabilir.

Kaynak: The Conversation