Seit Jahrtausenden haben Wissenschaftler über das Geheimnis des Lebens nachgedacht - nämlich, was macht es aus? Nach den meisten alten Kulturen bestand das Leben und die gesamte Existenz aus den Grundelementen der Natur - d. H. Erde, Luft, Wind, Wasser und Feuer. Mit der Zeit begannen jedoch viele Philosophen, die Vorstellung zu vertreten, dass alle Dinge aus winzigen, unteilbaren Dingen bestehen, die weder geschaffen noch zerstört werden können (d. H. Teilchen).
Dies war jedoch ein weitgehend philosophischer Begriff, und erst mit dem Aufkommen der Atomtheorie und der modernen Chemie begannen Wissenschaftler zu postulieren, dass Teilchen in Kombination die Grundbausteine aller Dinge hervorbrachten. Moleküle, wie sie sie nannten, stammen aus dem Lateinischen "Maulwürfe" (was "Masse" oder "Barriere" bedeutet). Im Kontext der modernen Partikeltheorie bezieht sich der Begriff jedoch auf kleine Masseneinheiten.
Definition:
Nach seiner klassischen Definition ist ein Molekül das kleinste Teilchen einer Substanz, das die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Substanz beibehält. Sie bestehen aus zwei oder mehr Atomen, einer Gruppe gleicher oder unterschiedlicher Atome, die durch chemische Kräfte zusammengehalten werden.
Es kann aus Atomen eines einzelnen chemischen Elements wie bei Sauerstoff (O2) oder aus verschiedenen Elementen wie bei Wasser (H2O) bestehen. Moleküle sind als Bestandteile der Materie in organischen Substanzen (und damit in der Biochemie) häufig und ermöglichen lebensspendende Elemente wie flüssiges Wasser und atmungsaktive Atmosphären.
Arten von Anleihen:
Moleküle werden durch eine von zwei Arten von Bindungen zusammengehalten - kovalente Bindungen oder ionische Bindungen. Eine kovalente Bindung ist eine chemische Bindung, bei der Elektronenpaare zwischen Atomen geteilt werden. Und die Bindung, die sie bilden und die das Ergebnis eines stabilen Gleichgewichts von Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen Atomen ist, wird als kovalente Bindung bezeichnet.
Im Gegensatz dazu ist die Ionenbindung eine Art chemische Bindung, die die elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen beinhaltet. Die an dieser Art von Bindung beteiligten Ionen sind Atome, die ein oder mehrere Elektronen verloren haben (Kationen genannt), und solche, die ein oder mehrere Elektronen gewonnen haben (Anionen genannt). Im Gegensatz zur Kovalenz wird diese Übertragung als Elektrovalenz bezeichnet.
In der einfachsten Form finden kovelante Bindungen zwischen einem Metallatom (als Kation) und einem Nichtmetallatom (Anion) statt, was zu Verbindungen wie Natriumchlorid (NaCl) oder Eisenoxid (Fe²O³) - auch bekannt als - führt. Salz und Rost. Es können jedoch auch komplexere Anordnungen getroffen werden, wie beispielsweise Ammonium (NH)4+) oder Kohlenwasserstoffe wie Methan (CH4) und Ethan (H³CCH³).
Studiengeschichte
Historisch gesehen sind Molekulartheorie und Atomtheorie miteinander verflochten. Die erste Erwähnung von Materie, die aus „diskreten Einheiten“ besteht, begann im alten Indien, wo die Praktizierenden des Jainismus die Vorstellung vertraten, dass alle Dinge aus kleinen unteilbaren Elementen bestehen, die sich zu komplexeren Objekten verbinden.
Im antiken Griechenland haben die Philosophen Leucippus und Democritus den Begriff „Atomos“ geprägt, wenn sie sich auf die „kleinsten unteilbaren Teile der Materie“ beziehen, von denen wir den modernen Begriff Atom ableiten.
Dann argumentierte der Naturforscher Robert Boyle 1661 in einer Abhandlung über Chemie mit dem Titel „Der skeptische Chymist„- Diese Materie bestand aus verschiedenen Kombinationen von„ Korpuskeln “und nicht aus Erde, Luft, Wind, Wasser und Feuer. Jedoch. Diese Beobachtungen beschränkten sich auf das Gebiet der Philosophie.
Erst im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert brachten Antoine Lavoisiers Gesetz zur Erhaltung der Masse und Daltons Gesetz der multiplen Proportionen Atome und Moleküle auf das Gebiet der harten Wissenschaft. Ersteres schlug vor, dass Elemente Grundstoffe sind, die nicht weiter abgebaut werden können, während letzteres vorschlug, dass jedes Element aus einem einzigen, einzigartigen Atomtyp besteht und dass diese sich zu chemischen Verbindungen verbinden können.
Ein weiterer Segen kam 1865, als Johann Josef Loschmidt die Größe der Moleküle, aus denen Luft besteht, maß und damit den Molekülen ein Gefühl von Skalierbarkeit verlieh. Mit der Erfindung des Rastertunnelmikroskops (STM) im Jahr 1981 konnten Atome und Moleküle erstmals auch direkt beobachtet werden.
Heute wird unser Konzept von Molekülen dank laufender Forschung auf den Gebieten der Quantenphysik, der organischen Chemie und der Biochemie weiter verfeinert. Und wenn es um die Suche nach Leben auf anderen Welten geht, ist es wichtig zu verstehen, was organische Moleküle brauchen, um aus der Kombination chemischer Bausteine hervorzugehen.
Wir haben viele interessante Artikel über Moleküle für das Space Magazine geschrieben. Hier sind Moleküle aus dem Weltraum, die möglicherweise das Leben auf der Erde beeinflusst haben. Präbiotische Moleküle können sich in Exoplanetenatmosphären bilden. Organische Moleküle außerhalb unseres Sonnensystems. Ultimative prebiotische Moleküle im interstellaren Weltraum.
Weitere Informationen finden Sie auf der Seite von Encyclopaedia Britannica zu Molekülen.
Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast rund um Moleküle im Weltraum aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 116: Moleküle im Weltraum.
Quellen:
- Wikipedia - Molekül
- Encyclopaedia Britannica - Molekül
