การติดต่อสื่อสารโดยไม่มีการติดต่อสื่อสาร• Alexey Paevsky •งานที่เป็นที่นิยมทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ "องค์ประกอบ" •เคมี

การสื่อสารโดยไม่มีการสื่อสาร

งาน

ที่โรงเรียนเราได้รับการสอนว่าอะตอมในโมเลกุลมีการเชื่อมโยงด้วยพันธะเคมี ตัวอย่างเช่นโควาเลนต์อิออนหรือโลหะ ว่า ส่วนของโมเลกุลที่ติดกันโดยไม่มีพันธะเคมี? เสนอ การออกแบบที่เป็นไปได้ของโมเลกุลดังกล่าว


ช่วย

การแก้ปัญหานี้ผิดปกติพอไม่ได้อยู่ในสาขาวิชาเคมี แต่ในสาขาวิชาคณิตศาสตร์ และยิ่งแม่นยำมากขึ้นเรขาคณิตและโทโพโลยี


การตัดสิน

คุณสามารถหาคำตอบได้หลายคำถามสำหรับปัญหาที่เกิดขึ้น

เรามีอำนาจกัน นอกจากพันธบัตรคลาสสิก – โควาเลนต์, ไอออนิก, โลหะ – มีพันธบัตรและอ่อนแอ ตัวอย่างเช่นไฮโดรเจน พลังงานของพวกเขาน้อยกว่า "สามัญ" และพวกเขาได้อย่างง่ายดาย "แบ่ง" ที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นไฮโดรเจนพันธบัตรไม่สามารถถือสองส่วนของโมเลกุล จริงมันเป็นพันธะไฮโดรเจนแม่นยำที่เราเป็นหนี้เช่นคุณสมบัติผิดปกติของน้ำซึ่งมีจุดเดือดสูงมาก

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีการเชื่อมต่อจำนวนมาก? แน่นอนโมเลกุลยังต้องการขนาดใหญ่สำหรับเรื่องนี้ … ใช่มันอยู่ในดีเอ็นเอที่ทั้งสองโซ่เชื่อมต่ออยู่ในเกลียวโดยการเชื่อมโยงที่อ่อนแอเหล่านี้

อย่างไรก็ตามเพื่อที่จะยึดสองส่วนหรือมากกว่าของโมเลกุลด้วยกันคุณจะไม่สามารถใช้ลิงก์ได้เลย และตัวเลือกที่นี่มีมากมาย

นกในกรง นี่เป็นตัวอย่างแรกถ้านกถูกขังอยู่ในกรงแล้วนกและกรงจะไม่เชื่อมต่อกัน แต่โดยการย้ายกรงคุณจะย้ายนกไปพร้อม ๆ กัน: มันไม่มีทางที่จะออกไปได้และเป็นอิสระจากแท่งที่อยู่รอบ ๆ การเปรียบเทียบนี้สามารถใช้กับการก่อสร้างโมเลกุลได้หรือไม่? เป็นไปได้แม้กระทั่ง ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี Donald Kram ได้คิดค้นและสังเคราะห์โมเลกุลชนิดใหม่ซึ่งเรียกว่า carcarands (ดู Carcerand) ใช่คำว่า "เซลล์การลงโทษ" ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่นี่ โมเลกุลเหล่านี้เป็น "เซลล์" ที่แท้จริงซึ่งคุณสามารถล็อคโมเลกุลขนาดเล็ก – สารประกอบอินทรีย์ขนาดเล็กหรือแม้แต่อะตอมของก๊าซเฉื่อย สิ่งสำคัญคือขนาดและรูปทรงของช่อง "กรง" พอดีกับ "นก"

โมเลกุลของไนโตรเบนซิน ("นก") ล้อมรอบภายในโมเลกุลของ carcaranda ("เซลล์")

นอกจากนี้ยังมีคอมเพล็กซ์ที่เรียบง่ายและไม่ทนทานเช่น cavitands (ดู Cavitand) ที่มีโพรงแบบเปิด แต่มีคอมเพล็กซ์ที่มีความเสถียรน้อยกว่า

cavitand

สองวงแหวน อีกวิธีหนึ่งในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนของโมเลกุลโดยเครื่องจักรกลคือ catenans ที่เรียกว่า สองรอบผ่านกันและกัน – ที่นี่คุณมี catenane ที่ง่ายที่สุดหรือ [2] -catenan มี catenans [3] และอื่น ๆ

[2] -katenan

และโมเลกุลซึ่งมีวงแหวนห้าวงเชื่อมต่อเรียกว่า … Olympiadan

ล้อบนเพลา ที่นี่เรื่องราวแตกต่างกัน คุณสามารถใช้โมเลกุลยาวที่จะกลายเป็นแกนใช้วงจรที่มีขนาดใหญ่กว่าคือ "ล้อ" ให้แรงผลักดันเข้าไปในส่วนอื่น ๆ และแขวนกลุ่มใหญ่ ๆ ไว้ที่ขอบของ "แกน" เพื่อป้องกันไม่ให้ "ล้อ" ลื่นไถล ที่นี่คุณมี rotaxan (จากคำพูด หมุน – "หมุน" และ แกน – "แกน")

rotaxane

แหวน Borromean และที่นี่ทอพอโลยีเข้ามาเล่น จากมุมมองของลำดับของสารประกอบอะตอมแหวนโมเลกุล Borromean ไม่แตกต่างจาก catenan [3] เฉพาะในวงแหวนบอร์โรมานวงแหวนแต่ละตัวถูกติดยาเสพติดกับคู่อื่น ๆ (แต่ไม่ได้ติดยาเสพติดให้เป็นหนึ่งเดียว)

และ – [3] -katenan, – แหวน Borromeo


เล่ม

คำถามที่เหมาะสมอาจเกิดขึ้น: ทำไมจำเป็นทั้งหมดนี้? ดีไฮโดรเจนพันธบัตรดีเอ็นเอพื้นฐานของชีวิตของหลักสูตร อย่างไรก็ตามสารเหล่านี้ทั้งหมดซึ่งในส่วนที่จะจัดขึ้นอย่างหมดจดเครื่องจักร – ทำไมพวกเขา? หรือเป็นเพียงผลของเกมใจของนักเคมีเพื่อความสุขของตัวเอง?

โดยไม่ได้หมายความว่า! หลายสารเหล่านี้มีการประยุกต์ใช้โดยตรงมากที่สุดในทางปฏิบัติ Carrantrades อนุญาตให้ยกตัวอย่างเช่นการจัดส่งยาเสพติดไปยังเนื้องอกหรือเพื่อแยกโมเลกุลที่ไม่เสถียรออกจาก "โลกภายนอก" และศึกษาข้อมูลดังกล่าว

Rotaxanes เป็นองค์ประกอบในอนาคตของเครื่องโมเลกุลและ nanorobots … ดีแล้วใครบอกว่าเกมใจไม่ดี? syntheses ชี้นำซับซ้อนของ catenans, rotaxanes, แหวน borrome คือการพัฒนาวิธีการใหม่ของการสังเคราะห์สารอินทรีย์ซึ่งจะใช้ในภายหลังเพื่อสร้างยาเสพติดใหม่และเครื่องทำนาโน

ดูเพิ่มเติม:
A. Paevsky "โมเลกุลที่ไม่มีพันธะเคมี" // โครงสร้างนิยม, เลขที่ 6, 2015


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: