מולקולה
במדע הכימיה מוֹלֵקוּלָה (מלטינית: Molecula – מסה קטנה); בעברית פְּרֻדָּה) [2]היא קבוצת אטומים המחוברים ביניהם בקשר כימי. פרודה היא החלקיק הקטן ביותר השומר על תכונות של תרכובת. המונח "מולקולה" נטבע על ידי הכימאי אמדאו אבוגדרו.


ערך מורחב – אטום
מונחים
עריכה- יסוד כימי (אלמנט) הוא אטום המוגדר בטבלה המחזורית ויש לו מספר אטומי ומשקל אטומי קבוע והוא היחידה הקטנה ביותר השומרת על תכונות היסוד.
- אטום הוא היחידה הקטנה ביותר השומרת על תכונות היסוד. אטום מרכב מגרעין של פרוטונים, הנושאים מטען חשמלי חיובי (+), ונייטרונים שאין להם מטען חשמלי וסביבו אלקטרונים הנושאים מטען שלילי (-).
- תרכובת היא תוצר של תגובה כימית בין יסודות או בין מולקולות המתחברים ליחידה אחת ומהווה מולקולה.
בדרך כלל למולקולה אין מטען חשמלי (סך המטענים החיוביים והשליליים מתאזן). במקרה של מולקולה טעונה, היא מכונה יון (או יון מולקולרי, כדי להבחין בינו לבין יון חד-אטומי).
קשרים בין אטומים ויצירת פרודות (מולקולות)
עריכהקשרים כימיים הם כוחות משיכה בין אטומים, יונים או מולקולות, אשר מאפשרים את היווצרותן של תרכובות כימיות. קשרים אלו אחראים על יציבותם של חומרים ועל תכונותיהם הפיזיקליות והכימיות. ניתן לסווג את הקשרים הכימיים לקבוצות עיקריות לפי אופי האינטראקציה: קו-ולנטים, יוניים, מתכתיים, קשרי מימן וכוחות ואן דר ואלס. לתרכובת תכונות שונות מהתכונות של היסודות המרכיבים אותם.
קשר יוני (אלקטרו-ולנטי) נוצר כאשר אלקטרון עובר מאטום אחד (לרוב מתכת) לאטום אחר (לרוב אל־מתכת). בהמסה במים וגם בפלזמה נוצרים יון חיובי (קטיון) ויון שלילי (אניון). המשיכה האלקטרוסטטית בין היונים יוצרת קשר חזק במבנים גבישיים, כגון מלח בישול (NaCl). קשרים אלה נוטים להיווצר בין יסודות בעלי הבדלי אלקטרו שליליות גבוהים. כמו:
קשר קוולנטי (שיתופי):שני אטומים משתפים ביניהם זוגות של אלקטרונים. קשר זה לא מתפרק ליונים במים ונחשב לקשר חזק. דוגמה: מולקולת חמצן המורכבת משני אטומים :Ö::Ö: או Ö=Ö:
מולקולות מורכבות יכולות להכיל קשרים קו-ולנטים ואלקטרו-ולנטים. קשרים קו-ולנטים דוגמה CH4 (מתן) או חומצה גופריתנית: H2SO4 שמתפרקת ליונים במים: +2H ו- - - [SO4]. הגופרית מתקשרת לחמצן בקשר קוולנטי, ולחמצן נותר קשר יוני שלילי . לכן במים מתקבלים יון גפריתני שלילי ושני יוני מימן חיוביים.
קשר מימני נוצר כאשר אטומים בעלי מטען שלילי (כמו חמצן או חנקן) משתפים יון חיובי של מימן. (כמו במבנה הסליל הכפול של ה-DNA, שם הנוקליאוטידים אדנין ותימין קשורים ב3 קשרי מימן, וציטוזין וגואנין ב2 זוגות. הצמדה בין 2 גדילי הסליל בצורה מדויקת חיונית לשמירה על הקוד הגנטי)
קשר ואן דר ואלס נוצר בין מולקולות שלהן מטענים חיוביים ושליליים. נוצר מצב של ריכוז מטענים חיוביים במולקולה דו קוטבית. לעומת ריכוז שלילי במולקולה השנייה.( אפקט הדי-פול) זהו קשר יחסית חלש, אבל מכיוון שיש קשרים רבים בין המולקולות, נוצר קשר חזק.
קשר מתכתי נוצר במתכות כאשר ענני אלקטרונים משותפים לאטומים במבנה הנקרא סריג. תנועת האלקטרונים מאפשרת מעבר זרם חשמלי ויצירת מגנטיות.
הנוסחה הכימית
עריכהמולקולה המורכבת מאטומים
עריכהמולקולה עשויה להיות מורכבת ממספר אטומים זהים או שונים.
מולקולה חד אטומית
עריכהבתאוריה הקינטית של הגזים מקובל להתייחס לכל חלקיק כאל מולקולה, גם כאשר מדובר באטום בלתי-קשור, למשל גז אציל. התייחסות זו ל"מולקולה חד-אטומית" אינה תואמת את ההגדרה המקובלת יותר, המופיעה בפתיחת הערך ואומרת שמולקולה היא מונח בכימיה שמתאר מספר אטומים הקשורים בקשר כימי.
מולקולה דו-אטומית של אותו יסוד
עריכהגזים ( פרט לגזים אצילים) נוטים לייצר מולקולות דו אטומיות, בקשר קו- ולנטי. למשל מולקולת חמצן (O2) המורכבת משני אטומים זהים בקשר קו-ולנטי ( :Ö::Ö: או Ö=Ö:)
פולימר
עריכהלעיתים מולקולה מרכבת מעשרות אטומים שונים. למשל מולקולה של חלבון מורכבת מיחידות של חומצות אמינו שלכל אחת מהן הרכב ומבנה שונה. מבנה מורכב זה מאפשר פעילות ביוכימית כמו אנזימים או מבנים ביולוגים כמו רקמות. DNA וגם RNA הן מולקולות מורכבות מ 3 סוגי תרכובות המחוברים יחד. סוכר ריבוז, פוספט ונוקלאוטידים. תרכובות כאלה נקראות פולימרים.כאשר פולימר מרכב ממולקולה החוזרת n פעמים למשל עמילן מרכב ממולקולה של גלוקוז החוזרת שוב. למעשה כל העמילן שבגרעין חיטה הוא פולימר כזה. : .
שיטת תיאור מולקולות מרכבות
עריכההמולקולה ניתנת לתיאור על ידי נוסחה מולקולרית, המפרטת את מספר האטומים מכל סוג במולקולה. כך למשל, הנוסחה המולקולרית של מים היא H2O. ניתן לכתוב נוסחה מולקולרית, בה מציינים רק את מספר האטומים הכולל, ללא קשר למבנה, או נוסחת מבנה בה מציינים אטומים לפי מיקומם וסוג הקשר שמרכיב את המולקולה.
נוסחה מולקולרית :מתארת את הרכב המולקולה על-ידי ציון מרכיביה ביחסים הכמותיים שבפרודה: לדוגמה: החומר אתנול בצורה CH3CH2OH, ודימתיל אתר CH3OCH3. בנוסח מצומצם, מתוארים שניהם על ידי הנוסחה C2H6O.
נוסחת מבנה: היא תרשים גרפי של הקשרים בתוך המולקולה לדוגמה אתנול: ראה גם דוגמה גלוקוז: שלו נוסחה מולקולרית היא C6H12O6
נוסחת המבנה של סליל ה DNA מורכבת מפירוט היחידות המרכיבות אותה.
שמות של מולקולות נהוג לציין מבנה של מולקולות בציון מילולי. למשל דו-תחמוצת -הפחמן ( CO2) או דימתיל- אתר( אתר הקשור לשתי קבוצות מתיליות) כימה אורגנית משתמשת בשמות אלה
איזומריה
עריכה- ערך מורחב – איזומר
איזומריה היא מצב שבו מולקולה בעלת נוסחה מולקולרית אחת קיימת בשתי צורות מרחביות שונות. במולקולות בעלות חשיבות ביולוגית קיים לפעמים הבדל בפעילות הביוכימית של המולקולות.
קיימים סוגי איזומרים שונים. הנפוצה היא איזומריה אופטית, כאשר איזומר אחד שובר את האור המקוטב ימינה והשני שמאלה. למשל dGLUCOSE (ימינה) ו- LGLUCOSE ( שמאלה)
התחום שעוסק בהבנת המבנה המרחבי של מולקולות קרוי סטריאוכימיה. מולקולות שלא ניתן ליצור חפיפה בינן ובין תמונת המראה שלהן, על ידי פעולת סיבוב במרחב, קרויות מולקולות כיראליות.
גודל
עריכהכמעט כל המולקולות הבודדות קטנות מדי מכדי להיראות בעין בלתי מזוינת, אם כי ישנם מקרים חריגים של מקרומולקולות כמו פולימרים המאפשרים זאת, כולל ביופולימרים כמו DNA. גודלן של המולקולות הנפוצות בתרכובות אורגניות הוא בדרך כלל מספר אנגסטרומים בודדים עד עשרות. מולקולות בגודל זה אינן ניתנות לצפייה באמצעות מיקרוסקופ אופטי, המוגבל לרזולוציה של עד עשיריות מיקרון, אך ניתנות בדרך כלל למעקב באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי למשל.
המולקולה בעלת הקוטר הקטן ביותר היא מולקולה דו-אטומית של מימן (H2) שקוטרה 0.74 אנגסטרום. קוטרה של מולקולת Mesoporous silica המופקת באופן מלאכותי מצורן דו-חמצני מגיע ל-1,000 אנגסטרום.
ראו גם
עריכהקישורים חיצוניים
עריכה- אבי בליזובסקי, שיטה מהפכנית לשקילת מולקולה בודדת, באתר "הידען", 6 במאי 2015
- מולקולה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
- מולקולות, דף שער בספרייה הלאומית
הערות שוליים
עריכה- ^ Hapala, Prokop; Švec, Martin; Stetsovych, Oleksandr; Van Der Heijden, Nadine J.; Ondráček, Martin; Van Der Lit, Joost; Mutombo, Pingo; Swart, Ingmar; Jelínek, Pavel (2016). "Mapping the electrostatic force field of single molecules from high-resolution scanning probe images". Nature Communications. 7: 11560. Bibcode:2016NatCo...711560H. doi:10.1038/ncomms11560. PMC 4894979. PMID 27230940.
- ^ פרודה פירוש: מילים נרדפות, ביטויים ועוד | מילון אבניאון, באתר www.milononline.net