គីមីវិទ្យា SUPRAMOLECULAR

គីមីវិទ្យា Supramolecular (SC)- ទាក់ទង ផ្នែកថ្មី។គីមីវិទ្យា ដោយពិចារណាលើសមាសធាតុ បណ្តុំម៉ូលេគុល សហការីនៃសមាសធាតុ stoichiometric និង non-stoichiometric ដែលជាសមាសធាតុដែលទាក់ទងគ្នាដោយអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុល (មិនមានតម្លៃ) ។ នៅក្នុងពាក្យផ្សេងទៀត CX គឺជាគីមីសាស្ត្រនៃអន្តរកម្មដែលមិនមានតម្លៃ។ រហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន នេះជារឿងធម្មតាបំផុត ទោះបីជាមិនត្រូវបានទទួលយកជាសកលក៏ដោយ ក៏និយមន័យនៃប្រធានបទគីមីវិទ្យា supramolecular ដែលបង្ហាញពីយុវជននៃប្រធានបទដែលកំពុងពិចារណា។ វិន័យវិទ្យាសាស្ត្រនិងភាពមិនច្បាស់នៃព្រំដែននៃសកម្មភាពរបស់វា ប៉ុន្តែមានច្រើនទៀតនៅខាងក្រោម។

ពាក្យ "s គីមីវិទ្យា upramolecular »ត្រូវបានណែនាំនៅឆ្នាំ 1973 ដោយ Laureate រង្វាន់ណូបែលគីមីវិទ្យាឆ្នាំ ១៩៨៧ J.-M. លេន។ យោងតាមលោក Lehn ប្រធានបទនៃគីមីវិទ្យា supramolecular អាចបែងចែកជាពីរយ៉ាងទូលំទូលាយ ដែលផ្នែកត្រួតលើគ្នាទាក់ទងនឹង៖ ក) - គីមីវិទ្យានៃ supramolecules ដែលកើតចេញពីការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល និងការផ្សារភ្ជាប់អន្តរម៉ូលេគុលជាបន្តបន្ទាប់នៃសមាសធាតុពីរ ឬច្រើន - សារធាតុទទួល និងស្រទាប់ខាងក្រោមរបស់វា និង ដែលបង្កើតក្របខ័ណ្ឌម៉ូលេគុលពីប្រភេទមួយនៃម៉ូលេគុល (ម៉ាស៊ីន) ចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញដែលម៉ូលេគុលប្រភេទផ្សេងទៀតត្រូវបានណែនាំ (ភ្ញៀវ) និងខ) - គីមីវិទ្យានៃក្រុមម៉ូលេគុលដែលបណ្តាលមកពីការផ្សារភ្ជាប់ដោយឯកឯងនៃចំនួនមិនកំណត់នៃសមាសធាតុនិងមាន។ អង្គការមីក្រូទស្សន៍ដែលបានកំណត់ច្បាស់លាស់ច្រើន ឬតិច (clathrates, vesicles, micelles, membranes; ឧទាហរណ៍ មួយនៃពូជនៃ ribosome មានម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីន 55 និងម៉ូលេគុលបីនៃអាស៊ីត ribonucleic បង្កើតជា globule ដែលមានទំហំប្រហែល 200 Å) . ភាពខ្លាំងនៃអន្តរកម្មនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះអាចប្រែប្រួលពីខ្សោយ, សង្កេត, ឧទាហរណ៍, នៅក្នុង hydrates ឧស្ម័ននិងបានបង្កើតឡើងដោយសារតែចំណងអ៊ីដ្រូសែន, ទៅខ្លាំង, បង្កើតឡើងដោយ d.-a ។ មូលបត្របំណុលត្រូវបានគេសង្កេតឃើញឧទាហរណ៍នៅក្នុងសមាសធាតុមកុដ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាគួរតែត្រូវបានចងចាំក្នុងចិត្តថា ការបង្កើតសមាសធាតុបែបនេះច្រើនតែនាំទៅរកស្ថេរភាពនៃម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនទាំងពីរដែលបង្កើតក្របខ័ណ្ឌ និងជាឧទាហរណ៍ក្នុងទម្រង់អំណោយផលតិចជាងថាមពលបើប្រៀបធៀបទៅនឹងម៉ូលេគុលសេរី។ ឧទាហរណ៍ ការអនុលោមតាម "ការងូតទឹក" និងម៉ូលេគុលភ្ញៀវ ជួនកាលមិនមានសូម្បីតែនៅក្នុងរដ្ឋបុគ្គល (ឧទាហរណ៍ រ៉ាឌីកាល់)។ បាតុភូតនេះបានទទួលឈ្មោះពិសេសរបស់វា "ទំនាក់ទំនងស្ថេរភាពនៃម៉ូលេគុល" ។ វាធ្វើតាមគំនិតនេះ។ គីមីវិទ្យា supramolecularបង្រួបបង្រួមប្រភេទដ៏ធំទូលាយនៃសារធាតុ រាប់ចាប់ពីសារធាតុដែលត្រូវបានពិចារណាក្នុងវគ្គសិក្សា គីមីវិទ្យាអសរីរាង្គនិងបញ្ចប់ដោយសារធាតុដែលជាកម្មវត្ថុនៃគីមីវិទ្យានៃការរស់នៅ។ វាក៏ធ្វើតាមផងដែរពីខាងលើដែលអ្នកស្រាវជ្រាវជាច្រើនបានសិក្សាសារធាតុដែលចងភ្ជាប់ដោយអន្តរកម្មដែលមិនមានតម្លៃជាយូរមុនពេលការបង្កើតដំបូងនៃពាក្យ។ គីមីវិទ្យា supramolecular. លើសពីនេះទៅទៀត ភាគច្រើននៃពាក្យដែលរួមបញ្ចូលនៅក្នុងគំនិតនេះត្រូវបានស្នើឡើងនៅក្នុង ចុង XIXនិងការចាប់ផ្តើមនៃសតវត្សទី 20 ។

Clathrates(ពាក្យមួយនៅក្នុងរបស់គាត់។ ការយល់ដឹងទំនើបស្នើឡើងក្នុងឆ្នាំ 1947 ដោយ Powell) ឬ ការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនង(ពាក្យនេះត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Schlenk ក្នុងឆ្នាំ 1949) ជាក់ស្តែងពួកគេត្រូវបានកត់សម្គាល់ជាលើកដំបូងដោយ Pierre, Berthelot និង Cronstedt ក្នុង 40-50 ។ សតវត្សទី XVIII ប៉ុន្តែត្រូវបានពិពណ៌នាយ៉ាងលម្អិតដោយ Priestley ក្នុងឆ្នាំ 1778 (ទឹកកក "មិនធម្មតា" - hydrate នៃស៊ុលហ្វួឌីអុកស៊ីត) ។ Peletier និង Karsten ក្នុងឆ្នាំ 1785 បានពិពណ៌នាអំពីការបង្កើត "murium oxide" ដែលពិតជាបានប្រែទៅជា chlorine hydrate ធាតុដែលត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយ Davy ក្នុងឆ្នាំ 1811 ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះសមាសធាតុនៃ "អុកស៊ីដ" នេះ (Cl 2 × 10H 2 ។ O) ត្រូវបានកំណត់នៅឆ្នាំ 1823 ដោយ Faraday ហើយរចនាសម្ព័ន្ធមានតែនៅក្នុងឆ្នាំ 1952 ដោយ Stackelberg និង Müller ប៉ុណ្ណោះ។

ឥឡូវនេះនៅក្រោម clathratesយល់ ថ្នាំ supramolecularការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងបង្កើតឡើងដោយសារតែអន្តរកម្មរបស់ Van der Waals ប៉ុណ្ណោះ។ ម៉ូលេគុលភ្ញៀវជាមួយនឹងប្រភេទផ្សេងគ្នានៃម៉ូលេគុលហៅថា មេពីដែលស៊ុមមួយដែលមានបែហោងធ្មែញសម្រាប់ទទួលភ្ញៀវត្រូវបានសាងសង់។ ស្ថេរភាពកំដៅនៃសមាសធាតុបែបនេះត្រូវបានធានាដោយធរណីមាត្រសមស្របនៃការរៀបចំម៉ូលេគុលភ្ញៀវនៅក្នុងបែហោងធ្មែញម៉ាស៊ីន (ការឆ្លើយឆ្លងតាមលំហ។ ការបំពេញបន្ថែម) ដោយសារតែការបង្កើតចំណងអន្តរម៉ូលេគុលខ្សោយ ប៉ុន្តែច្រើននាំឱ្យទទួលបានថាមពលខ្លះ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងថាមពលនៃសមាសធាតុនៃ clathrate ។ នៅពេលជាមួយគ្នា, ការផ្លាស់ប្តូរ macro ណាមួយ, ជាធម្មតាត្រូវបានបង្ហាញក្នុងអំឡុងពេលនៃការបង្កើតបន្ថែមទៀត ទំនាក់ទំនងរឹងមាំរកមិនឃើញមានផ្ទុកនៅក្នុងសមាសធាតុតភ្ជាប់ទេ។ សមាមាត្រនៃសមាសធាតុនៅក្នុង clathrate, i.e. stoichiometry របស់វាអាចប្រែប្រួល ទាំងនៅក្នុងសមាសធាតុនៃ hydroquinone ជាមួយនឹងឧស្ម័នអសកម្ម និងត្រូវបានកំណត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដូចជានៅក្នុងសមាសធាតុនៃអ៊ុយជាមួយប៉ារ៉ាហ្វីន នៅក្នុងឧស្ម័ន hydrates ភាគច្រើន ឬ hydroquinone ដូចគ្នា ប៉ុន្តែបង្កើតជាសមាសធាតុជាមួយអ៊ីដ្រូសែនស៊ុលហ្វីត ឬ ហ្វូលលេន។

ក្នុងកម្រិតធំ stoichiometry ត្រូវបានកំណត់ដោយស្ថេរភាពនៃក្របខ័ណ្ឌម៉ាស៊ីន។ ប្រសិនបើក្របខ័ណ្ឌមិនស្ថិតស្ថេរឬមិនមានទាល់តែសោះក្នុងករណីដែលគ្មានភ្ញៀវនោះសមាសធាតុ clathrate នៃសមាសភាពថេរត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ប្រសិនបើក្របខណ្ឌម៉ាស៊ីនមានស្ថេរភាពតាមបែបទែម៉ូឌីណាមិច សូម្បីតែអវត្ដមាននៃភ្ញៀវក៏ដោយ ក្នុងករណីនេះដំណោះស្រាយរឹងត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយផ្អែកលើការកែប្រែដំបូង ពោលគឺឧ។ អន្តរកម្មមិនត្រូវបានអមដោយការបង្កើតដំណាក់កាលថ្មីទេ ទោះបីជាមានស្ថេរភាពខ្លះក៏ដោយ។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងមូលហើយកើតឡើង។ នៅក្នុងពាក្យផ្សេងទៀត ក្របខ័ណ្ឌ clathrate នៅក្នុង ករណីចុងក្រោយ metastable ទាក់ទងទៅនឹងការកែប្រែដំបូង ប៉ុន្តែជាមួយនឹងកម្រិតជាក់លាក់នៃការបំពេញចន្លោះប្រហោងជាមួយនឹងម៉ូលេគុល ឬអាតូមរបស់ភ្ញៀវ វាកាន់តែមានស្ថេរភាព និងបង្កើតជា clathrate នៃសមាសភាពអថេរ។

វាគួរតែត្រូវបានសង្កត់ធ្ងន់ថាក្នុងករណីភាគច្រើនម្ចាស់ផ្ទះមិនមាននៅក្នុងទម្រង់ដែលវាមានជា clathrate ទេ។ ការកែប្រែម៉ាស៊ីន និងការអនុលោមតាមភ្ញៀវដែលចាំបាច់សម្រាប់ការបង្កើត clathrate ត្រូវបានសម្រេចដោយអន្តរកម្មផ្ទាល់ឬល្បាក់របស់ពួកគេ។ ក្នុងករណីចុងក្រោយនេះ ដំណាក់កាលបន្តបន្ទាប់នៃការបង្កើត clathrate កើតឡើង។ ឧទាហរណ៍ globin ( ម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីនហេម៉ា) ជាដំបូងរួមបញ្ចូលនូវស្មុគ្រស្មាញ porphyrin ជាតិដែក ដោយគ្មានអន្តរកម្មវ៉ាឡង់ ដែលបន្ទាប់មកទទួលបានទម្រង់នៃចាន និងដែលបន្ទាប់មករួមបញ្ចូលម៉ូលេគុលអុកស៊ីសែន ឬកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីត។ មុខតំណែងនេះគឺផ្ទុយពីភាពសាមញ្ញជាងរបស់ Fisher ប៉ុន្តែសម្រាប់ហេតុផលមួយចំនួនទៀត ការសន្មតជាទូទៅថាភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ ប្រតិកម្មអង់ស៊ីមដោយសារតែការបំពេញបន្ថែម (គោលការណ៍ចាក់សោ) នៃស្រទាប់ខាងក្រោមនិងអង់ស៊ីម។ ជាទូទៅ តួនាទីនៃបរិយាកាសប្រូតេអ៊ីននៃអង់ស៊ីមដែលមានមជ្ឈមណ្ឌលលោហៈ ដូចជានៅក្នុង globin ឬចង្កោមលោហៈ ដូចជានៅក្នុង nitrate ឬ ferrodoxins គឺមិនមានលក្ខណៈបន្ទាប់បន្សំនោះទេ។ វាគឺជាប្រព័ន្ធដែលមិនមានសមាសធាតុណាមួយដំណើរការដោយគ្មានផ្សេងទៀត។ ភាគច្រើន ឧទាហរណ៍សំខាន់មួយ។នេះ - ការប៉ុនប៉ងមិនជោគជ័យក្នុងទសវត្សរ៍ទី 70-80 ។ ធ្វើត្រាប់តាមប្រតិបត្តិការនៃ nitrase ដោយប្រើតែចង្កោម Fe-Mo-S នៃ cofactor nitrogenase ។

យោងតាមរូបរាងនៃបែហោងធ្មែញនៅក្នុង clathrate សមាសធាតុរួមបញ្ចូលត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ទៅជា crypto-clathrates(កោសិកា), tubulato-clathrates(បំពង់) និង intercalato-clathrates(សមាសធាតុរួមបញ្ចូលស្រទាប់) ។ យោងទៅតាមធម្មជាតិនៃអន្តរកម្ម "ភ្ញៀវ - ម្ចាស់ផ្ទះ" ពួកគេត្រូវបានបែងចែក ចូលទៅក្នុង clathrates សាមញ្ញឧទាហរណ៍ សមាសធាតុឆានែលនៃអ៊ុយជាមួយនឹងប្រេងប៉ារ៉ាហ្វីនដែលបង្កើតឡើងតែដោយសារតែកងកម្លាំង van der Waals (អន្តរកម្មមិនសំខាន់នៃអន្តរម៉ូលេគុល) ។ សំរបសំរួល clathratesឧទាហរណ៍ trimethylamine hydrate កោសិកាដែលបង្កើតឡើងដោយចំណងអ៊ីដ្រូសែន (ជាមួយអន្តរកម្មជាក់លាក់) (ឈ្មោះទាំងមូល - cryptato-coordinate-clathrate) និង ស្មុគស្មាញ clathrate -ការបង្កើតកាន់តែរឹងមាំជាមួយនឹងសញ្ញាប័ណ្ណអ្នកទទួលជំនួយ។

វាក៏មានការចាត់ថ្នាក់តាមលក្ខណៈនៃមូលបត្របំណុលនៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌម៉ាស៊ីនផងដែរ។ នេះ​គឺជា បន្ទះឈើ clathratesដែលក្នុងនោះ គ្រោងការណ៍ម៉ាស៊ីនត្រូវបានបង្កើតឡើងពីម៉ូលេគុលដែលភ្ជាប់ទំនាក់ទំនង ទំនាក់ទំនងខ្សោយឧទាហរណ៍ អ៊ីដ្រូសែន។ អ្នកតំណាងធម្មតានៃប្រភេទ clathrates នេះគឺ hydroquinone និង phenols ដែលមានក្រុម OH ។ តាមរយៈក្រុមទាំងនេះ រន្ទាមួយត្រូវបានសាងសង់ឡើង ដែលមានម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនចំនួនប្រាំមួយ (រូបភាព 16)។ ស្ថេរភាពកំដៅនៃ clathrate បែបនេះអាចមានច្រើនដប់ដឺក្រេខ្ពស់ជាងចំណុចរលាយនៃសមាសធាតុនីមួយៗ។

អង្ករ។ 16. បែហោងធ្មែញម្ចាស់ផ្ទះដែលផ្សំឡើងដោយម៉ូលេគុលចំនួនប្រាំមួយនៃ hydroquinone ។

អេ ម៉ាក្រូម៉ូលេគុល clathratesក្របខ័ណ្ឌត្រូវបានបង្កើតឡើងពីបំណែកដែលចងភ្ជាប់ដោយកូវ៉ាឡង់។ ឧទាហរណ៍មួយគឺការស្រាវជ្រាវយ៉ាងយកចិត្តទុកដាក់ ឆ្នាំមុនសមាសធាតុសំរបសំរួលស៊ុម ឬ MOF-structures (metal-organic framework's) (រូបភាពទី 17) ដែលយើងនឹងពិចារណាខាងក្រោម នៅពេលពិភាក្សាអំពីបញ្ហានៃការប្រមូលផ្តុំឧស្ម័ន (methane, hydrogen, acetylene, carbon dioxide) ឬ clatrosil ជាមួយរូបមន្ត SiO 2 ។ បែហោងធ្មែញក្រោយអាចផ្ទុកភ្ញៀវបានដូចគ្នាដែរ។

អង្ករ។ 17. MOF ផ្អែកលើ Zinc Carboxylates ជាមួយ Linkers រចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងគ្នា. បាល់ពណ៌លឿងគឺជាបរិមាណនៃបែហោងធ្មែញនៅក្នុងវត្ថុធាតុ polymer

នៅក្នុង hydrates, ចាប់តាំងពីទំហំរបស់ពួកគេគឺនៅជិត, ប៉ុន្តែ ស្ថេរភាពកម្ដៅពួកវាខ្ពស់ជាងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ហើយសម្រាប់ clathrate ជាមួយ trimethylamine វាអាចឈានដល់ 3 ម៉ោងនៃការប៉ះពាល់នៅ 950 C o ទល់នឹង 200 C o នៅក្នុង hydrate ។

អេ វត្ថុធាតុគីមី monomolecularម៉ាស៊ីនមានម៉ូលេគុលធំ ដែលនីមួយៗមានប្រហោងមួយ ឬច្រើន។ សមាសធាតុទាំងនេះក៏អាចមាននៅក្នុងដំណោះស្រាយផងដែរ។ ឧទាហរណ៏នៃ clathrates បែបនេះមានពណ៌នៅក្នុង ពណ៌ខៀវការរួមបញ្ចូលគ្នានៃអ៊ីយ៉ូតជាមួយម្សៅអាមីឡូស។

ធម្មតានិងគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតក្នុងចំណោមសារធាតុទាំងនេះគឺ clathrate hydrates ដែលអាចមានទាំងពីរ សមាសធាតុឧស្ម័នយើងនឹងនិយាយអំពីពួកវាខាងក្រោម ក៏ដូចជាម៉ូលេគុលស្មុគ្រស្មាញជាច្រើនទៀត រួមទាំងស្មុគ្រស្មាញអ៊ីយ៉ុង ឧទាហរណ៍ អំបិលនៃមូលដ្ឋាន tetraalkylammonium ។ ក្នុងករណីចុងក្រោយ ក្របខណ្ឌទឹកត្រូវបានសាងសង់ជុំវិញ anion ហើយ cation ដែលជ្រាបចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញធំៗនៃក្របខ័ណ្ឌ ធ្វើអោយមានស្ថេរភាព clathrate ទាំងមូល។ ឥទ្ធិពលស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានគេសង្កេតឃើញផងដែរនៅក្នុងចំនួននៃ clathrates ដោយផ្អែកលើសមាសធាតុសំរបសំរួលក្នុងក្របខ័ណ្ឌដែលម៉ូលេគុលសារធាតុរំលាយត្រូវបានណែនាំនិងធ្វើឱ្យពួកវាមានស្ថេរភាព (ឥទ្ធិពលស្ថេរភាពទំនាក់ទំនង) ។ ដូច្នេះ ស្ពាន់ pyridyl-rhodanide នៃទង់ដែង ឬស័ង្កសី គឺមិនស្ថិតស្ថេរ ប៉ុន្តែសារធាតុ clathrates របស់ពួកគេជាមួយនឹង benzene មានស្ថេរភាពណាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជារឿយៗ ម៉ូលេគុលភ្ញៀវមិនប៉ះពាល់ដល់លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ម៉ាស៊ីនទេ ហើយហេតុដូច្នេះហើយ សមាសធាតុដែលបង្កើតឡើងដោយមានការចូលរួមរបស់ពួកគេ ជួនកាលត្រូវបានគេហៅថា "ស្មុគស្មាញវេចខ្ចប់"។ ប្រភេទនៃសមាសធាតុ interstitial ធម្មតានេះមិនត្រឹមតែនៅក្នុងការសម្របសម្រួលប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏នៅក្នុងគីមីវិទ្យាសរីរាង្គផងដែរ ជាក់ស្តែងត្រូវបានសង្កេតឃើញជាលើកដំបូងដោយ Hoffmann ក្នុងឆ្នាំ 1897 ដោយប្រើឧទាហរណ៍នៃស្មុគស្មាញនីកែលនៃសមាសធាតុ Ni(CN) 2 NH 3 × C 6 H 6 ។

clathrates ដែលមានមូលដ្ឋានលើអ៊ុយគឺជារឿងធម្មតាណាស់ (រូបភាព 18) ។ នៅក្នុងក្របខណ្ឌ clathrate នៃការកែប្រែ b របស់វា ចំណង H ទាំងអស់ត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រង់ ហើយដង់ស៊ីតេត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកែប្រែដំបូង។ ដោយសារតែនេះ វាមិនអាចមានដោយខ្លួនវាទេ និងធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពដោយការរួមបញ្ចូលម៉ូលេគុលភ្ញៀវនៅក្នុងបែហោងធ្មែញបំពង់របស់វា។ ក្នុង ករណីនេះប៉ារ៉ាហ្វីន។

សមាសធាតុស្រទាប់ សមាសធាតុ interstitial សមាសធាតុ intercalated គឺជាប្រភេទមួយនៃសមាសធាតុ clathrate ដែលអាតូមភ្ញៀវ ឬម៉ូលេគុលមានទីតាំងនៅក្នុងចន្លោះ interlayer ឬ geometric voids ។ បន្ទះឈើគ្រីស្តាល់. ដែលគេស្គាល់ថាល្អបំផុតក្នុងចំណោមពួកវាគឺសមាសធាតុ intercalation នៅក្នុង graphite និង fullerides ដែលត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ខាងលើជាស្មុគស្មាញអ៊ីយ៉ុងរ៉ាឌីកាល់ជាមួយនឹងការផ្ទេរបន្ទុក ឬ intercalato clathrates ។

គួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងភាពចម្រុះរបស់ពួកគេគឺ hydroquinone clathrates (រូបភាព 19) ដែលមាននៅក្នុងការកែប្រែស្ថេរភាពចំនួនបី ហើយលើសពីនេះទៀតផ្តល់នូវស៊ុម d មិនស្ថិតស្ថេរនៃទែរម៉ូឌីណាមិក ដែលកើតឡើងតែជាលទ្ធផលនៃប្រតិកម្មនៃការបង្កើត clathrate ជាមួយនឹងឧស្ម័នអសកម្ម ស្ពាន់ធ័រឌីអុកស៊ីត។ កាបូន​ឌីអុកស៊ីត,

អង្ករ។ 18. ម៉ូលេគុលនៃ n-paraffin នៅក្នុងបែហោងធ្មែញឆានែលនៃក្របខ័ណ្ឌ clathrate នៃម៉ូលេគុលអ៊ុយ។

alkyl halides, methane និងសូម្បីតែម៉ូលេគុល fullerene ដ៏ធំ (រូបភាព 20) ។ល។

ក្នុងចំណោម clathrates ដែលគេស្គាល់ទាំងអស់ តាមទស្សនៈជាក់ស្តែង ឧស្ម័ន hydrates ជាចម្បង methane hydrates គឺមានការចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងបំផុត។ ចំណាប់អារម្មណ៍ជាពិសេសចំពោះពួកគេបានកើតឡើងបន្ទាប់ពីការរកឃើញនៃជាតិមេតាន hydrates នៅក្នុងពោះវៀននៃផែនដី និងមហាសមុទ្រ ដែលជាទុនបំរុងឥន្ធនៈដែលលើសពីទុនបំរុងឥន្ធនៈផ្សេងទៀតទាំងអស់បញ្ចូលគ្នា។ សន្មតថាមានច្រើន។ គ្រោះមហន្តរាយសកលនៅលើផែនដី រួមទាំងកំឡុងសម័យ Triassic កាលពី 230 លានឆ្នាំមុន និង

អង្ករ។ 19. បែហោងធ្មែញនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់β-hydroquinone ដែលមានម៉ូលេគុល xenon រួមបញ្ចូល

អង្ករ។ 20. បំណែកនៃ δ- រចនាសម្ព័ន្ធនៃបរិវេណ С 60 ∙3Q

យុគសម័យ Paleocene កាលពី 55 លានឆ្នាំមុនដែលបណ្តាលមកពីការបំភាយមហន្តរាយនៃឧស្ម័នមេតានរាប់លានតោនទៅក្នុងបរិយាកាសដែលស្ថិតនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌ "ស្ថានី" នៅក្នុងជម្រៅនៃមហាសមុទ្រក្នុងទម្រង់ជាឧស្ម័ន hydrates ក្រោមសម្ពាធនិងនៅ សីតុណ្ហភាពទាប. ឬគ្រោះមហន្តរាយដែលបានកើតឡើងកាលពី 8,000 ឆ្នាំមុននៅលើឆ្នេរសមុទ្រនៃប្រទេសន័រវេស នៅពេលដែលឧស្ម័នបញ្ចេញចេញពីធ្នើរជាច្រើនពាន់គីឡូម៉ែត្រការ៉េបានធ្វើឱ្យរលកយក្សស៊ូណាមិមានកម្ពស់រាប់រយម៉ែត្រ។ រួចទៅហើយនៅក្នុងពេលវេលារបស់យើង (1986) ការរលាយឧស្ម័នដោយឯកឯងនិងមិននឹកស្មានដល់នៃ hydrates នៃបឹង Nyos (Cameroon) ដែលមានអ៊ីដ្រូសែនស៊ុលហ្វីតស្ពាន់ធ័រឌីអុកស៊ីតមេតានកាបូនឌីអុកស៊ីតបាននាំឱ្យមនុស្ស 1700 នាក់ស្លាប់។ សម្មតិកម្មមួយដែលពន្យល់ពីអាថ៌កំបាំង ត្រីកោណប៊ឺមូដាវាត្រូវបានផ្អែកលើការសន្មត់ផងដែរថាពពុះឧស្ម័នដ៏ធំនៃមេតានត្រូវបានបញ្ចេញចេញពីជម្រៅនៃមហាសមុទ្រ។ អ្វីដែលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាងនេះទៅទៀតនោះគឺសម្មតិកម្មដែលពន្យល់ពីមូលហេតុនៃភាពទំនើប ការ​ឡើង​កំ​ដៅ​ភព​ផែនដីអាកាសធាតុនៃផែនដី។ វាក៏ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងមេតានផងដែរ៖ ការកើនឡើងយ៉ាងច្បាស់នៃសីតុណ្ហភាពមធ្យមនៃបរិយាកាស និងមហាសមុទ្រត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃបរិមាណរបស់វានៅក្នុងបរិយាកាសខាងលើ ដែលនាំឱ្យមានការបង្កើនការស្រូបយក។ វិទ្យុសកម្មកម្ដៅ. ការសង្ស័យមួយផ្នែកបានធ្លាក់មកលើគាត់ជាសារធាតុដែលបំផ្លាញ ស្រទាប់​អូ​ស្សូ​ន. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទាំងអស់នេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់ផ្នែកនៃការសន្មត់បែបវិទ្យាសាស្ត្រ ទោះបីជាបច្ចុប្បន្ននេះមានសម្មតិកម្មផ្អែកលើវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើនអំពីអស្ថិរភាពនៃជាតិសំណើមឧស្ម័ន និងមូលហេតុរបស់វា (ចុងក្រោយគឺបណ្តាញនៅក្នុងស្រទាប់រឹង។ hydrate ឧស្ម័នចាប់ផ្តើមពីស្នាមប្រេះបាត សំបកផែនដីនិងការផ្តល់នូវលំហូរនៃកំដៅចូលទៅក្នុងស្រទាប់នេះ) និងពេលខ្លះការស្រមើស្រមៃ។ ការពិតគឺថា មួយម៉ែត្រគូបនៃ "ទឹកកកមេតាន" ដែលជាបំណែកតែមួយដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងពីម៉ូលេគុលទឹក 32 និងម៉ូលេគុលមេតាន 8 មាន 164 ម៉ែត្រគូប។ ឧស្ម័នធម្មជាតិដែលមានត្រឹមតែ 2-2.5 ដងតិចជាងនៅក្នុងមេតានរាវ! ហើយនៅក្នុងទម្រង់នេះវាត្រូវបានរក្សាទុក 10000-15000 gigatons! ជាអកុសល ឬប្រហែលជាសំណាងល្អ បច្ចុប្បន្នមិនមានទេ។ បច្ចេកវិទ្យាឧស្សាហកម្មការប្រើប្រាស់ទ្រព្យសម្បត្តិនេះ ប៉ុន្តែការងារក្នុងទិសដៅនេះកំពុងដំណើរការ ហើយដោយសារ "បទពិសោធន៍" ដ៏សោកសៅរបស់ន័រវេស និងកាមេរូន វាស្ទើរតែមិនអាចវាយតម្លៃជាវិជ្ជមានដល់ការបញ្ចប់ការងារទាំងនេះដោយជោគជ័យនោះទេ។

រចនាសម្ព័ននៃ hydrates ឧស្ម័នត្រូវបានកំណត់ដោយក្របខ័ណ្ឌដែលបានបង្កើតឡើងពីម៉ូលេគុលទឹកភ្ជាប់ដោយចំណងអ៊ីដ្រូសែន។ បច្ចុប្បន្ននេះ ស៊ុមបែបនេះច្រើនជាង 15 ត្រូវបានគេដឹងថាមានប្រហោងធំ (មេ) និងតូច (បន្ថែម ឬស្ថេរភាព)។ polyhedra ពិពណ៌នាអំពីបែហោងធ្មែញក៏ខុសគ្នាខ្លាំងដែរ។ ក្នុងចំណោមទាំងនេះ ធម្មតាបំផុតគឺ 12, 14, 15, 16, និង 20-hedra ដែលជាធម្មតាត្រូវបានតំណាងដោយអក្សរទីមួយរៀងគ្នា។ អក្ខរក្រមក្រិក- D, T, P, H និង E (រូបភាពទី 21) (ក៏មានការរចនានៃបែហោងធ្មែញ hydrate ឧស្ម័នខុសគ្នាខ្លះពីនេះ)។

ភាពចម្រុះរបស់ពួកគេត្រូវបានកំណត់ដោយការសម្របសម្រួល tetrahedral នៃម៉ូលេគុលទឹក និងភាពបត់បែនដែលអាចកត់សម្គាល់បាននៃ H-bond តាមបណ្តោយប្រវែង និងមុំ valence ដែលធ្វើឱ្យវាអាចបង្កើតក្របខ័ណ្ឌផ្សេងៗដែលមានថាមពលតិចតួច។ ប្រវែងចំណង និង មុំចំណងផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងទីតាំង "មូលដ្ឋាន" ធម្មតាសម្រាប់ ទឹកកកធម្មតា។–2.76 Å និង

អង្ករ។ 21. បែហោងធ្មែញ-polyhedra នៅក្នុងក្របខ័ណ្ខ clathrate ទឹក (អាតូមអុកស៊ីសែនមានទីតាំងនៅផ្នែកខាងលើនៃ polyhedra គែមតំណាងឱ្យ ចំណងអ៊ីដ្រូសែន)

109.5 o. បន្ទះឈើដែលបង្កើតឡើងនៅក្នុងករណីនេះ ហើយតាមនោះ សមាសធាតុនៃសមាសធាតុ hydrate ឧស្ម័នក៏មានភាពចម្រុះណាស់ដែរ ហើយលើសពីនេះទៅទៀត អាស្រ័យលើសម្ពាធដែលពួកគេស្ថិតនៅ។ ធម្មតាបំផុតសម្រាប់ hydrates ឧស្ម័នគឺបន្ទះ KS-I និង KS-III គូប និងបន្ទះឈើ GS-III (រចនាសម្ព័ន្ធ H ក្នុងអក្សរសិល្ប៍អង់គ្លេស) ដែលមានរូបមន្ត កោសិកាបឋម 6T 2D 46H 2 O, 8H 16D 136H 2 O និង E 2D' 3D 34H 2 O ដែលក្នុងនោះ បន្ថែមពីលើចំនួនម៉ូលេគុលទឹកដែលបង្កើតជាស៊ុម ចំនួនម៉ូលេគុលភ្ញៀវ ឬអាតូម និងប្រភេទនៃការចាត់ទុកជាមោឃៈដែលពួកគេកាន់កាប់គឺ ចង្អុលបង្ហាញ។ បន្ទះឈើ Tetragonal ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរដែលជាធម្មតាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលដែល សម្ពាធខ្ពស់។. ទម្រង់រលុងនៃទឹកកក Ih, ice Ic និង ice II ដែលមាននៅសម្ពាធខ្ពស់ក៏ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាក្របខ័ណ្ឌផងដែរ។ នៅលើរូបភព។ 22 បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធនៃឧស្ម័នមួយក្នុងចំនោមឧស្ម័ន (មេតាន) hydrates ក្នុងការកំណត់ធម្មតានៃបែហោងធ្មែញ។

ស្ថេរភាពនៃឧស្ម័ន hydrates អាស្រ័យលើរចនាសម្ព័ន្ធស៊ុម (កម្រិតនិងគុណភាពនៃការបំពេញបែហោងធ្មែញធំនិងតូច) សីតុណ្ហភាពសម្ពាធនិងសារធាតុបន្ថែមពិសេសមួយចំនួនដែលបានណែនាំ។ ដូច្នេះ បន្ទះឈើ GS-III ដែលមានបែហោងធ្មែញ E ធំជាងគេ គឺមិនមានលំនឹងទេ លុះត្រាតែបែហោងធ្មែញតូចៗ D ត្រូវបានបំពេញ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះ អប្បបរមា P, T-លក្ខខណ្ឌដែលមេតាន អ៊ីដ្រាត មានស្ថេរភាព - 0 o C និងសម្ពាធ 25-30 atm ។ ជាមួយនឹងការកើនឡើងសម្ពាធស្ថេរភាពរបស់វាកើនឡើងហើយនៅ 2-2.5 Kbar វាមានរួចហើយនៅ 40-50 ° C. ការណែនាំនៃធាតុផ្សំទីបីទៅក្នុងប្រព័ន្ធ - tetrahydrofuran ឬ methylcyclohexane ច្រើនទៀតធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធមានស្ថេរភាព និងកាត់បន្ថយ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ P,Tស្ថេរភាពនៃមេតាន hydrate ។ ក្នុងករណីនេះសារធាតុបន្ថែមសរីរាង្គក៏ត្រូវបានរួមបញ្ចូលផងដែរនៅក្នុងបែហោងធ្មែញ hydrate ឧស្ម័នដែលបង្កើតជាសមាសធាតុចម្រុះ (រូបភាព 23) ។

អង្ករ។ 22. បំណែករចនាសម្ព័ន្ធនៃ KS-1 ជាមួយនឹងម៉ូលេគុលមេតាននៅក្នុងបែហោងធ្មែញ D និង T

អង្ករ។ 23. រចនាសម្ព័ន្ធនៃជាតិ methane hydrates ជាមួយនឹងការបន្ថែមនៃ tetrahydrofuran (a) និង methylcyclohexane (b)

នៅសម្ពាធរហូតដល់ 15 Kbar និងសីតុណ្ហភាពធម្មតាឬទាប អ៊ីដ្រូសែន clathrate អ៊ីដ្រូសែន argon និងសូម្បីតែអ៊ីដ្រូសែនដែលមានសមាសធាតុ H 2 / H 2 O = 1 និង H 2 / 2H 2 O = 1 ក្លាយជាស្ថេរភាព។ ក្រោយមកទៀតគឺផ្អែកលើក្របខ័ណ្ឌនៃ ice II ឬ ice Ic និងមាន 11.2 និង 5.3 wt ។ % H 2 រៀងគ្នា។ បើមិនដូច្នេះទេ តួលេខគឺពិបាកក្នុងការសម្រេចបាន ឧទាហរណ៍នៅក្នុង hydrides ដែក ឬសារធាតុ sorbents ដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនដែលបានសំយោគជាពិសេស zeolites ឬដង់ស៊ីតេទាប។ សមាសធាតុស្មុគស្មាញទំងន់នៃអ៊ីដ្រូសែនគឺទាបជាងយ៉ាងខ្លាំង។ សារធាតុស្រដៀងគ្នាអាចមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពទាប សូម្បីតែនៅសម្ពាធធម្មតា ហើយនៅសម្ពាធខ្ពស់ (> 300 atm) ឬនៅក្នុងវត្តមាននៃបរិមាណតិចតួចនៃសមាសធាតុទីបី ឧទាហរណ៍ tetrahydrofuran ឬអំបិល alkylammonium (រូបភាព 24) អាចមានស្ថេរភាព។ សូម្បីតែនៅ សីតុណ្ហភាពបន្ទប់និងសម្ពាធទាបដែលទាក់ទង (<100 атм).

ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃភ្ញៀវឧស្ម័នពីរ - អ៊ីដ្រូសែន និងមេតាន និងអង្គធាតុរាវមួយ - តេត្រាអ៊ីដ្រូហ្វូរ៉ាន់ សព្វថ្ងៃនេះគឺមានតែមួយគត់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃមាតិកាឥន្ធនៈ។

អង្ករ។ 24. រចនាសម្ព័ន្ធនៃ clathrate ដែលបង្កើតឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធ H 2 -H 2 O-NR 4 Br និងការពឹងផ្អែកនៃស្ថេរភាពរបស់វាទៅលើសម្ពាធនិងសីតុណ្ហភាព។

សមាសធាតុគឺអ៊ីដ្រូសែន។ បរិមាណអ៊ីដ្រូសែនដែលបានគណនានៅក្នុងសមាសធាតុផ្សំ (Н 2) 4 ·CH 4 គឺ 33.4 wt ។ % និងមាននៅ 2 Kbar និងសីតុណ្ហភាព 77 K ខណៈពេលដែលនៅ 300 K សម្ពាធ 50 Kbar ត្រូវបានទាមទារ។ ប៉ុន្តែនេះនៅតែជាទិន្នន័យដែលមិនបានបញ្ជាក់ដែលអាចនៅឆ្ងាយពីការពិត។

ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ការសិក្សាអំពីសារធាតុ clathrates ដោយផ្អែកលើ cyclodextrin ដែលជា cyclic oligosaccharide ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងពី 6, 7, ឬ 8 d-glycopyranose units បានកើនឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ (រូបភាព 25 ។

ធរណីមាត្រនៃម៉ូលេគុល cyclodextrin អាចត្រូវបានតំណាងជាកន្ត្រកដោយគ្មានបាត ដែលនៅផ្នែកខាងលើមានក្រុម OH អនុវិទ្យាល័យ 12-16 ហើយនៅផ្នែកខាងក្រោមមាន 6-8 បឋម ឬសារធាតុជំនួសមុខងាររបស់ពួកគេ ("កន្ទុយជាមួយ ជក់”) ។ សារធាតុទាំងនេះដែលអាស្រ័យលើចំនួននៃឯកតា glycosidic អាចផ្លាស់ប្តូរអង្កត់ផ្ចិតនៃផ្នែកខាងលើនៃ "កន្ត្រកដោយគ្មានបាត" ពី 5.7 ទៅ 9.5 Å (ហើយតាមនោះផ្នែកខាងក្រោមប៉ុន្តែក្នុងកម្រិតតិចជាង) ។ ជាក់ស្តែង ទាំងស្រុងដោយសារតែអន្តរកម្មរបស់ van der Waals រួមបញ្ចូលនៅក្នុងបែហោងធ្មែញរបស់ពួកគេនូវស្រទាប់ខាងក្រោមជាច្រើនប្រភេទ។ ក្នុងករណីខ្លះវាធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបាន

អង្ករ។ 25. រចនាសម្ព័ន្ធនៃម៉ូលេគុល cyclodextrin

មានតែការជ្រើសរើសរបស់ពួកគេប៉ុណ្ណោះ ប៉ុន្តែក៏ដើម្បីអនុវត្តប្រតិកម្មកាតាលីករដែលបានជ្រើសរើសនៅក្នុងបែហោងធ្មែញ cyclodextrin និងប្រតិកម្មសំយោគធម្មតា (ឧ. ធ្វើការជា "nanoreactor") ប៉ុន្តែនាំទៅរកផលិតផលមិនធម្មតា និងពិបាកទៅដល់ដូចជា catenanes, rotoxanes , polyrotoxanes និងបំពង់ , i.e. សមាសធាតុ ឬចន្លោះប្រហោងដែលប្រើជាប្លុកអគារក្នុងការទទួលបានរចនាសម្ព័ន្ធណាណូ ឬវត្ថុស្មុគ្រស្មាញបន្ថែមទៀតនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ។

បន្ថែមពីលើការដោះស្រាយបញ្ហាគីមីសុទ្ធសាធ cyclodextrin បានចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់ដោយជោគជ័យក្នុងជីវគីមី ជាឧទាហរណ៍ ដើម្បីកំណត់សកម្មភាពប្រឆាំងមេរោគក្នុង vitro ឬ antifungal នៃនិស្សន្ទវត្ថុ ferrocene ។ គំរូរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគស្មាញដែលប្រើសម្រាប់គោលបំណងនេះត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភព។ ២៦.

អង្ករ។ 26. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគស្មាញនៃ cyclodextrin ជាមួយ ferrocene ជំនួស។

ទោះបីជាមានការចែកចាយយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងធម្មជាតិក៏ដោយ ការយកចិត្តទុកដាក់យ៉ាងខ្លាំងរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវចំពោះសមាសធាតុ clathrate និងប្រវត្តិសាស្រ្តដ៏យូរអង្វែងរបស់ពួកគេ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការរកឃើញមកុដអេធើរដោយ Pedersen គួរតែត្រូវបានចាត់ទុកថាជាការចាប់ផ្តើមនៃការបង្កើតគំនិតនៃគីមីវិទ្យា supramolecular និងការបំបែករបស់វាទៅជាឯករាជ្យ។ វាលនៃចំណេះដឹង (រូបភាពទី 27 បង្ហាញគំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃ ethers មកុដដ៏ល្បីល្បាញបំផុត) និងការរកឃើញនៃសមត្ថភាពពិសេសរបស់ពួកគេក្នុងការចាប់យក cations លោហៈអាល់កាឡាំង (រូបភាព 28-30) ចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញរបស់ពួកគេ។ ភាពខ្លាំងនិងធរណីមាត្រនៃស្មុគស្មាញលទ្ធផលឬ ការភ្ជាប់មកុដដោយសារតែហេតុផលជាច្រើន ប៉ុន្តែជាដំបូងនៃការឆ្លើយឆ្លងធរណីមាត្រនៃទំហំនៃបែហោងធ្មែញទៅនឹងទំហំរបស់ភ្ញៀវ ( គោលការណ៍ឆ្លើយឆ្លងធរណីមាត្រ) : ម៉ូលេគុល ឬអ៊ីយ៉ុងធំមិនបង្កើតជាសមាសធាតុ intracavitary ទេ ទោះបីជាវាអាចត្រូវបានសម្របសម្រួលនៅខាងក្រៅ ligand ក៏ដោយ ហើយសារធាតុតូចៗផ្តល់នូវ intracavitary មិនសូវរឹងមាំ

អង្ករ។ 27. តំណាងក្រាហ្វិកនៃ ethers មកុដមួយចំនួន

សមាសធាតុ ចាប់តាំងពីពួកគេត្រូវការការរៀបចំឡើងវិញកាន់តែស៊ីជម្រៅនៃរចនាសម្ព័ន្ធម៉ាក្រូ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងករណីណាក៏ដោយ ការបង្កើតដ៏ស្មុគស្មាញត្រូវបានអមដោយការរៀបចំឡើងវិញនៃរចនាសម្ព័ន្ធមកុដអេធើរ ដែលជួនកាលទៅជាម៉ូលេគុលរាងមកុដស៊ីមេទ្រីដែលគ្របដណ្ដប់លើអ៊ីយ៉ុងដែកដូចជាក្បាលរបស់ព្រះមហាក្សត្រ។ ការសំយោគនៃ cryptands, aza- និង sulfur-crown ethers និង heteroanalogues របស់ពួកគេ ដែលបានធ្វើតាមការរកឃើញនេះបានពង្រីកយ៉ាងសំខាន់នូវជួរ និងលទ្ធភាពនៃម៉ូលេគុល polycyclic នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេនៅក្នុងគីមីវិទ្យាវិភាគ ការផ្ទេរដំណាក់កាល catalysis ការស្រង់ចេញ។ល។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការតភ្ជាប់ទាំងអស់នេះមិនត្រូវបានរៀបចំយ៉ាងល្អដើម្បីទទួលភ្ញៀវទេ។ ការតម្រឹមរបស់ពួកគេត្រូវការថាមពលបន្ថែមដែលប៉ះពាល់ដល់ស្ថេរភាពទាំងមូលនៃស្មុគស្មាញ។

នៅដំណាក់កាលបន្ទាប់ក្នុងការអភិវឌ្ឍគីមីសាស្ត្រនៃម៉ូលេគុល macrocyclic, spherands, cavitands, carcerands, hemi- និង cryptospherands, calixarenes, catapinades និង lariats ត្រូវបានសំយោគ (រូបភាព 31-36) ។ សារធាតុទាំងនេះភាគច្រើនមានរចនាសម្ព័ន្ធរឹង និងរៀបចំបានល្អ ដែលល្អសម្រាប់ទទួលភ្ញៀវ។ ឧទាហរណ៍នៅក្នុង spheands និង cavitands វាគឺជាចានមួយ, នៅក្នុង carcerands វាគឺជាបែហោងធ្មែញ capacious (គុហា) ។

នៅទីនេះសំណួរកើតឡើងថាតើវាស្របច្បាប់ក្នុងការញែកសមាសធាតុម៉ាក្រូជាមួយអ៊ីយ៉ុងដែកទៅជាសារធាតុឯករាជ្យពីសមាសធាតុសំរបសំរួលបុរាណ ឧទាហរណ៍ សារធាតុរំលាយដែលបង្កើតឡើងដោយអ្នកផ្តល់ជំនួយ ឬ hydrates ។ ខ្ញុំមិនមានចម្លើយច្បាស់លាស់ទេ។ នៅក្នុងខ្លឹមសារ ទាំងនេះគឺជាសមាសធាតុសម្របសម្រួល។ ដំបូងបង្អស់នៅក្នុងសមាសធាតុមកុដអ៊ីយ៉ុងភាគច្រើនការតភ្ជាប់រវាងសមាសធាតុត្រូវបានផ្តល់ដោយ d.-a ធម្មតា។ ចំណង និងនៅក្នុងស្មុគ្រស្មាញ ថែមទាំងអាចមានទំនាក់ទំនងរវាងអ៊ីយ៉ុង និងអាតូមអ្នកបរិច្ចាគនៃអុកស៊ីហ៊្សែន អាសូត ឬស្ពាន់ធ័រ ហើយការបង្កើតសារធាតុទាំងនេះគឺមានភាពអំណោយផលដល់ទែម៉ូឌីណាមិក ដែលពួកវាអាចទទួលបានដោយផ្ទាល់។

អង្ករ។ 28. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគស្មាញនៃ dibenzo-18-crown-6 ជាមួយនឹងអ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូមជាមួយនឹងសមាសភាពនៃ 1: 1 ។

អង្ករ។ 30. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគស្មាញនៃ dibenzo-18-crown-6 ជាមួយអ៊ីយ៉ុងសូដ្យូមនៃសមាសភាព 2: 1

អង្ករ។ 29. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគស្មាញ 12-crown-4 ដែលមានអ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូមជាមួយនឹងសមាសភាពនៃ 2: 1

អន្តរកម្មនៃម៉ាក្រូជាមួយលោហៈនៅក្នុងសារធាតុរំលាយសមស្រប។ ក្នុងករណីនេះសមាសធាតុអ៊ីយ៉ុងដ៏អស្ចារ្យបែបនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងជាអាល់កាឡាំងនៃសមាសភាព M + × MC × M' - (M = M' - Li, Na, K, Rb, Cs; M'- Au) សូម្បីតែសមាសភាពមិនធម្មតាជាងណា។ 2 2- ∙ MC∙Ca 2+, Na - ∙MC - ∙Ba 2+ (រូបភព។ ) ឬអេឡិចត្រូដ M + × MC ×e _ (MC-macrocyclic ligand) ។ រចនាសម្ព័ន្ធអ៊ីយ៉ុង

អង្ករ។ រចនាសម្ព័ន្ធនៃ azacryptanad Ba +2 (H 5 Aza 222) - Na - ∙2MeNH 2 ។ បាល់ខ្មៅ - សារធាតុ barium cations ប្រផេះ - សូដ្យូម anions

នៃសារធាតុទាំងនេះគឺជាភស្តុតាងដោយគ្មានលក្ខខណ្ឌនៃអន្តរកម្មវ៉ាឡង់នៅក្នុងម៉ូលេគុល ហើយនៅលើមូលដ្ឋាននេះ អាល់កាឡាំង និងអេឡិចត្រូដមិនអាចត្រូវបានកំណត់គុណលក្ខណៈទៅនឹងប្រធានបទនៃ CX នោះទេ។ ប៉ុន្តែនៅពេលជាមួយគ្នានេះ ពួកវាមិនអាចត្រូវបានកំណត់គុណលក្ខណៈសារធាតុដែលត្រូវបានពិចារណាក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃគីមីសាស្ត្រសំរបសំរួលជាចម្បងនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃយន្តការនៃការបង្កើត សមាសភាព រចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិដែលខិតទៅជិតដំណោះស្រាយនៃលោហធាតុអាល់កាឡាំងនៅក្នុងអាម៉ូញាក់រាវ។ ប៉ុន្តែទោះបីជាមិនមាននេះក៏ដោយជាទូទៅលក្ខណៈពិសេសនៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសមាសធាតុមកុដសមាសភាពនិងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងពីកំណែបុរាណនៃ d.-a ។ ស្មុគស្មាញ។ នៅក្នុងប្រតិកម្មជាមួយ CE អ៊ីយ៉ុងដូចជាមូលដ្ឋានអាម៉ូញ៉ូម និងអាល់គីឡាម៉ូញ៉ូម អ៊ីយ៉ុងនៃលោហធាតុអាល់កាឡាំងធ្ងន់ និងអាល់កាឡាំងផែនដី ដែលមិនត្រូវបានដោះស្រាយដោយលីហ្គែន "បុរាណ" ផ្សេងទៀត ឆ្លងកាត់ "ការដោះស្រាយ" ទោះបីជាពួកវាអាចបង្កើតជាស្មុគស្មាញខ្លាំងដោយស្មើភាពជាមួយ ligands chelating ក៏ដោយ។ ដូចជា diglyme ប៉ុន្តែពួកវាមិនមែនជាកម្មសិទ្ធិរបស់ SH ទេ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះរចនាសម្ព័ន្ធនិងភាពរឹងមាំនៃសមាសធាតុលទ្ធផលឧទាហរណ៍ស្មុគស្មាញនៃ 18-K-6 ជាមួយប៉ូតាស្យូមនិងអ៊ីយ៉ុងអាម៉ូញ៉ូម។

អង្ករ។ 31. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធមួយនៃ cryptands (amino esters)

អង្ករ។ 32. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃគ្រីបនិងអ៊ីយ៉ុងដែកនៅក្នុងបែហោងធ្មែញ

អង្ករ។ 33. គំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃ calixarenes សាមញ្ញបំផុតមួយ។

អង្ករ។ 34. គំរូរចនាសម្ព័ន្ធ Cryptospheand

អង្ករ។ 35. ម៉ូលេគុលស្វ៊ែរ

អង្ករ។ 36. គំរូរចនាសម្ព័ន្ធ Cavitand

មានទំហំប្រហាក់ប្រហែលគ្នាក៏ដូចគ្នាដែរ បើទោះបីជា enthalpies នៃប្រតិកម្មទាំងនេះស្ទើរតែតែងតែនៅជិតសូន្យក៏ដោយ ហើយម៉ាស៊ីនទែរម៉ូឌីណាមិក

ចំណូលចិត្តគឺការផ្លាស់ប្តូរកត្តា entropy ។ ជាលទ្ធផល ពាក្យ "ដំណោះស្រាយ" ត្រូវបានកំណត់ចំពោះសមាសធាតុមកុដ ចាប់តាំងពីនៅក្នុងគីមីសាស្ត្ររបស់ D.-a. ស្មុគ្រស្មាញមានអត្ថន័យខុសគ្នាបន្តិច។

រួចទៅហើយពីការពិតនៃអត្ថិភាពនៃអាល់កាឡាំងនិងអេឡិចត្រូដវាដូចខាងក្រោមថាសមាសធាតុ macrocyclic ជាក់លាក់ទាក់ទងនឹង anions អាចត្រូវបានទទួល។ ជាការពិតណាស់ សមាសធាតុបែបនេះដែលមានមូលដ្ឋានលើ macrocyclic perfluoroaryl mercurates ត្រូវបានទទួល និងប្រើប្រាស់ដោយជោគជ័យជាអន្ទាក់អ៊ីយ៉ុង។

សមាសធាតុនៃម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតដែលមានម៉ូលេគុល macrocyclic រួចហើយ អាចត្រូវបានកំណត់គុណលក្ខណៈជាប្រធានបទនៃ CX ។ សមាសធាតុបែបនេះរាប់ពាន់ត្រូវបានគេស្គាល់នាពេលបច្ចុប្បន្ន។ យ៉ាងហោចណាស់ការបង្កើតរបស់ពួកគេត្រូវបានអមដោយដំណើរការ ការទទួលស្គាល់(សម្រាប់រចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញ ដូចជា CE ឬ cryptands នេះភាគច្រើនជាធរណីមាត្រ ឬដូចដែលពួកគេនិយាយថា ការឆ្លើយឆ្លង "ស្វ៊ែរ" សម្រាប់ភាពស្មុគស្មាញជាងនេះ វាអាចជា "tetrahedral" "linear" ឬសូម្បីតែការទទួលស្គាល់អេឡិចត្រូនិច) អង្គការខ្លួនឯង(ការកែសម្រួលរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ម្ចាស់ផ្ទះទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ភ្ញៀវ ការកើតឡើងដោយឯកឯងនៃសណ្តាប់ធ្នាប់ក្នុងលំហ និង/ឬពេលវេលា) ឬសូម្បីតែដោយឯកឯង។ ការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯង។- ដំណើរការនៃលំដាប់ខ្ពស់ ដែលនាំទៅដល់ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធដ៏ស្មុគស្មាញ ដែលមានធាតុផ្សំជាច្រើន។ ដូចដែលអាចមើលឃើញ ពាក្យទាំងអស់នេះបានមកដល់ CX ពីជីវគីមី ដែលពិចារណាផងដែរអំពីបញ្ហានៃការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯង (ការចម្លង) នៃម៉ូលេគុលអាស៊ីត nucleic កំឡុងពេលសំយោគម៉ាទ្រីសនៃប្រូតេអ៊ីន ការបង្កើត metalloenzymes ។ល។ ក្នុងន័យនេះ ទាំងអស់នេះ វត្ថុជីវគីមីក៏ជាវត្ថុនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ផងដែរ។

វិធីសាស្រ្តនៃការសំយោគម៉ាទ្រីសត្រូវបានប្រើប្រាស់ដោយជោគជ័យមិនត្រឹមតែដោយធម្មជាតិប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងដោយអ្នកគីមីវិទ្យានៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ផងដែរ ទោះបីស្ថិតក្រោមឈ្មោះផ្សេងក៏ដោយ - គំរូឬ គំរូការសំយោគ។ ជាពិសេសការប្រើប្រាស់របស់វានាំឱ្យមានការបង្កើតវិធីសាស្រ្តដ៏មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ការរៀបចំសារធាតុ catenanes ម៉ូលេគុលសរីរាង្គនៃប្រភេទ "ចិញ្ចៀននៅក្នុងចិញ្ចៀន" (វ៉ារ្យ៉ង់ "បុរាណ" នៃការសំយោគគំរូនៃ phthalocyanines និងមូលដ្ឋាន porphyrin ដោយមានការចូលរួមពីលោហៈធាតុផ្លាស់ប្តូរ។ អ៊ីយ៉ុង យើងនឹងពិចារណានៅក្នុងផ្នែកគីមីវិទ្យាសម្របសម្រួល)។ ការប្រើប្រាស់សមាសធាតុកុងតឺន័រដូចជា carcerans ជាម៉ាទ្រីស volumetric ដែលកំណត់បរិមាណប្រតិកម្ម និងការពារម៉ូលេគុលដែលបានបង្កើតពីឥទ្ធិពលខាងក្រៅ i.e. ក្នុងនាមជា nanoreactor អនុញ្ញាតឱ្យមិនត្រឹមតែអនុវត្តការសំយោគនៃ cyclobutadiene ដ៏កម្រនៅក្នុងបែហោងធ្មែញរបស់ពួកគេដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការបញ្ជាក់ទ្រឹស្តីនៃការភ្ជាប់គីមី (បញ្ហានៃក្លិនក្រអូបនិង antiaromaticity) នៃសារធាតុមួយប៉ុន្តែក៏ដើម្បីរក្សាវានៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតាផងដែរ។ រយៈពេលជាច្រើនដប់នាទី។ នៅក្នុងការសំយោគសរីរាង្គស្តង់ដារ សារធាតុនេះមិនអាចទទួលបានលើសពីមួយរយឆ្នាំទេ ហើយទោះបីជាវាត្រូវបានគេទទួលបានក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃវិធីសាស្រ្តសំយោគ cryochemical ក៏ដោយ សូម្បីតែការឡើងកំដៅបន្តិចបាននាំឱ្យមានការស្លាប់របស់វា។

ការបំបែកអ៊ីសូតូប (ទោះបីជាការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានេះនៅតែជាសំណួរធំ ហើយតាមទស្សនៈរបស់ខ្ញុំគឺស្ទើរតែមិនអាចទៅរួច) និង isomers រួមទាំង stereo-, photodiagnosis និង phototherapy នៃជំងឺមហារីក, ការជ្រើសរើសអ៊ីយ៉ុងតាមរយៈភ្នាសកោសិកា ការចង និងការយកចេញនៃ សារធាតុដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ពីសារពាង្គកាយ ភ្នាសសម្រាប់អេឡិចត្រូតជ្រើសរើសអ៊ីយ៉ុង និងអុបតូត ហើយជាចុងក្រោយ ទិដ្ឋភាពវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈដែលទាក់ទងនឹងការរចនាឧបករណ៍ម៉ូលេគុល ដូចជាកុងតាក់ម៉ូលេគុល ដែលឆ្លើយតបឧទាហរណ៍ចំពោះការផ្លាស់ប្តូរ pH របស់ឧបករណ៍ផ្ទុក - នេះគឺជា មិនមែនជាបញ្ជីពេញលេញនៃកម្មវិធី និងកម្មវិធីដែលអាចកើតមាននៃសមាសធាតុ macrocyclic ។

ផែនការដ៏អស្ចារ្យបន្ថែមទៀតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់សមាសធាតុបែបនេះត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការសាងសង់កុំព្យូទ័រម៉ូលេគុលដោយផ្អែកលើពួកវា។ ចំពោះបញ្ហានេះ វាចាំបាច់ក្នុងការបញ្ចូលគ្នានូវប្រភេទជាច្រើននៃម៉ូលេគុល និងបង្កើតបណ្តុំម៉ូលេគុល ដែលធាតុនីមួយៗដំណើរការមុខងារដែលមាននៅក្នុង microprocessor ។ ដោយមិនសង្ស័យ នេះជាកិច្ចការដ៏លំបាកមួយ ដែលតម្រូវឱ្យមិនត្រឹមតែសិក្សាពីយន្តការនៃការប្រមូលផ្តុំម៉ូលេគុលដោយខ្លួនឯង និងកំណត់លក្ខខណ្ឌសម្រាប់ការសម្របខ្លួនទៅនឹងបច្ចេកវិទ្យាព័ត៌មានប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែជាគោលការណ៍ផងដែរ ការបង្កើតមនោគមវិជ្ជាថ្មី និងបច្ចេកវិទ្យាថ្មីជាមួយនឹង បុព្វបទ ណាណូ. នៅលើវិធីដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាដ៏ស្មុគស្មាញបំផុតនេះ វិធីសាស្រ្តត្រូវបានបង្កើតឡើងរួចហើយដើម្បីបង្កើតការផ្លាស់ប្តូរម៉ូលេគុល ឧទាហរណ៍ ដោយសារប្រតិកម្មអ៊ីសូមេរីសិនដែលបង្កើតដោយ photochemically នៃ spiropyrans និងម៉ូលេគុល spirooxazines ។ លទ្ធភាពនៃការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធ និងសមាសភាពនៃសមាសធាតុទាំងនេះលើជួរដ៏ធំទូលាយធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានជាគោលការណ៍ដើម្បីកែតម្រូវលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា (ទិន្នផលបរិមាណ អាយុកាលរបស់ photoisomer លក្ខណៈវិសាលគម។ល។) ទៅនឹងតម្រូវការនៃឧបករណ៍ម៉ូលេគុលមួយឬផ្សេងទៀត។ បន្ថែមពីលើប្រព័ន្ធ photochromic សមាសធាតុដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញេទិកពិសេសក៏ត្រូវបានពិចារណាផងដែរ ឧទាហរណ៍ ស្មុគ្រស្មាញដែកមួយចំនួនដែលមានសមត្ថភាពផ្លាស់ប្តូរពីស្ថានភាពវិលជុំទាបទៅរដ្ឋវិលខ្ពស់ ដែលកើតឡើងជាមួយនឹង hysteresis សីតុណ្ហភាពមួយចំនួន។

ក្នុងនាមជាឧបករណ៍ផ្ទុកអង្គចងចាំម៉ូលេគុលដែលអាចធ្វើទៅបាន ប្រព័ន្ធបីវិមាត្រ (ឧបករណ៍ 3-D ឬពហុស្រទាប់) ត្រូវបានពិចារណា ដែលរួមមានស្រទាប់ ឬធាតុដែលបានបង្កើតឡើង ឧទាហរណ៍ ពីកុងតាក់ម៉ូលេគុលដូចគ្នា ទម្រង់មួយនៃទម្រង់ដែលមានសមត្ថភាពហ្វ្លុយអូរីស ដែល ធ្វើឱ្យវាអាចអានព័ត៌មាន។

ក្នុងនាមជាចំហាយរវាងកុងតាក់ម៉ូលេគុល និងធាតុអង្គចងចាំម៉ូលេគុល នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ភាពជោគជ័យបំផុតគឺប៉ូលីម៊ែរដែលមានចរន្តអគ្គិសនីដូចជា ប៉ូលីអាសេទីល ប៉ូលីនីលីន ស្មុគ្រស្មាញម៉ូលេគុលនៃកាប៊ីន ដូចជា LL”Re(C) 20 ReLL” ឬខ្សែសង្វាក់កាប៊ីនដ៏សាមញ្ញនៃ ប្រភេទដែលទើបនឹងរកឃើញក្នុងការសិក្សាអំពីស្រទាប់ក្រាហ្វិន (រូបភាព ៣៧)។ សំណួរតែមួយគត់

អង្ករ។ 37. គ្រោងការណ៍នៃការបង្កើតខ្សែសង្វាក់ polyyne ពីអាតូមកាបូន (carbine) ដែលកើតឡើងនៅពេលដែលសន្លឹក graphene ត្រូវបានខូច, និងចម្ងាយរវាងពួកវា។

ដែលកើតឡើងនៅពេលពិភាក្សាអំពីបញ្ហានៃរបៀបប្រមូលផ្តុំធាតុទាំងអស់នេះទៅក្នុងឧបករណ៍តែមួយ ឬស្មុគ្រស្មាញ supramolecular: ដោយប្រើគោលការណ៍នៃការបំពេញបន្ថែម (ការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល) ដែលជាក់ស្តែងនៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular មិនមានអត្ថន័យ "អាថ៌កំបាំង" ដូចនៅក្នុងគីមីសាស្ត្រនោះទេ។ នៃការរស់នៅ ចាប់តាំងពីមានគ្រប់គ្រាន់រួចហើយ មានឧទាហរណ៍ជាច្រើន ដែលវាមិនអាចមើលឃើញយ៉ាងច្បាស់នៅក្នុងវិធីណាមួយ ឧទាហរណ៍នៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថា។ រចនាសម្ព័ន្ធចម្រុះ ទោះបីជាក្នុងករណីនេះ ការបំពេញបន្ថែមអាចដំណើរការនៅកម្រិតអាតូមិច ឬក្រុម ឬគោលការណ៍មួយចំនួនផ្សេងទៀតនៅតែបើកចំហ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការងារដែលពឹងផ្អែកខ្លាំងក្នុងទិសដៅនេះកំពុងត្រូវបានអនុវត្តដោយក្រុមស្រាវជ្រាវជាច្រើន ដោយសារតម្លៃនៃបញ្ហានេះគឺខ្ពស់ណាស់។ ក្នុងន័យនេះ វឌ្ឍនភាពដ៏ធ្ងន់ធ្ងរត្រូវបានសម្រេចរួចជាស្រេច ជាពិសេសនៅក្នុងការផ្គុំរចនាសម្ព័ន្ធពីរវិមាត្រដោយផ្អែកលើខ្សែភាពយន្ត monomolecular Langmuir-Blodgett ស្រទាប់ឧទាហរណ៍ តាមរយៈចង្កោមលោហធាតុអាតូមិច ១៥-២០ និងការបង្កើតត្រង់ស៊ីស្ទ័រដោយប្រើវា សាំងវិច។

ទំហំនៃរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលអនុញ្ញាតឱ្យដាក់ធាតុឡូជីខលប្រហែល 10 13 ក្នុង 1 សង់ទីម៉ែត្រ 2 នៃផ្ទៃដែលខ្ពស់ជាងរាប់រយពាន់ដងនៃដង់ស៊ីតេនៃការជួបប្រជុំគ្នាដែលសម្រេចបាននៅក្នុងមីក្រូឈីបទំនើប។ ពេលវេលាឆ្លើយតបនៅក្នុងឧបករណ៍បែបនេះអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជា femtoseconds ខណៈដែលឧបករណ៍ទំនើបលឿនបំផុតដំណើរការក្នុងជួរណាណូវិនាទី។ ជាលទ្ធផល យើងអាចរំពឹងថានឹងមានការកើនឡើង 10 11 ដងនៃប្រសិទ្ធភាពនៃកុំព្យូទ័រម៉ូលេគុល នៅក្នុងការប្រៀបធៀបជាមួយនឹងមធ្យោបាយទំនើបបំផុតនៃដំណើរការព័ត៌មាន។

សរុបសេចក្តីមក វានៅតែគួរកត់សំគាល់ថា មុខវិជ្ជានៃគីមីវិទ្យា supramolecular គឺស្ថិតក្នុងវ័យកុមារភាព ព្រំដែនរបស់វាត្រូវបានព្រិលៗ ម៉ូដនាំឱ្យការពិតដែលថានៅក្រោមឈ្មោះដ៏ល្បីមួយ ដូចជានៅក្រោមផ្ទាំងបដា វត្ថុត្រូវបានច្របាច់ចូល ដែលនឹងមានផាសុកភាពជាង។ ស្ថិតក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃវិញ្ញាសាប្រពៃណី និងដែលបានបង្កើតឡើង។ ប៉ុន្តែមានកាលៈទេសៈដែលទាមទារការវិភាគលម្អិតបន្ថែមទៀតអំពីមូលហេតុ និងផលប៉ះពាល់។ ករណីបែបនេះកើតមានជាញឹកញាប់ ជាឧទាហរណ៍នៅក្នុងប្រភេទឧបករណ៍ម៉ូលេគុលទំនើប ដែលធ្វើឱ្យវាអាចរចនាប្រព័ន្ធ photocatalytic សម្រាប់ការបំប្លែងថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យទៅជាថាមពលគីមី ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូប។ 38. នៅក្នុង "សំណង់" នេះ បរិវេណ porphyrin គឺជាអ្នកបរិច្ចាគអេឡិចត្រុង ដែលតាមរយៈឧបករណ៍ភ្ជាប់ជាមួយប្រព័ន្ធនៃចំណងភ្ជាប់ ជាឧទាហរណ៍ មានខ្សែសង្វាក់កាបូនមួយវិមាត្រ (carbine) ចូលទៅក្នុង "ដេប៉ូអេឡិចត្រុង" - ម៉ូលេគុល Fullerene ដែលអាចទទួលយកបានរហូតដល់ 12 អេឡិចត្រុង។

អង្ករ។ 38. គ្រោងការណ៍នៃឧបករណ៍ម៉ូលេគុលសម្រាប់បំប្លែងថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ។

នៅលើរូបភព។ រូបភាពទី 39 បង្ហាញពីប្រព័ន្ធ photoactive ដែលកំពុងត្រូវបានបង្កើតរួចហើយ ដែលជាកូនកាត់អ្នកទទួល-អ្នកផ្តល់ជំនួយ ដែលក្នុងនោះម៉ូលេគុលដែលផលិតអេឡិចត្រុងគឺជាបំពង់ណាណូកាបូនដែលមានជញ្ជាំងតែមួយដែលភ្ជាប់តាមរយៈបំណែកនៃមកុដអេធើរទៅជាម៉ូលេគុលពេញលេញ។

ស្ថានភាពខុសគ្នាខ្លះត្រូវបានគេពិចារណាខាងលើ នៅពេលពិពណ៌នាអំពីការប៉ុនប៉ងបង្កើតម៉ូលេគុលកុំព្យូទ័រ ដែលផ្នែកមួយត្រូវបានគេជឿថាដំណើរការផងដែរជាមួយនឹងការចូលរួមនៃប្រតិកម្មដែលបង្កឡើងដោយសារធាតុគីមី។ ប៉ុន្តែសំណួរទូទៅមួយកើតឡើង តើសមាសធាតុទាំងអស់នៃកុំព្យូទ័រនេះ ឬឧបករណ៍បំប្លែងថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យទៅជាចរន្តពន្លឺត្រូវបានភ្ជាប់ដោយអន្តរកម្មវ៉ាឡេន ឬអន្តរកម្មមិនវ៉ាឡេនយ៉ាងដូចម្តេច? ប្រសិនបើពួកគេមិនមានគុណធម៌ នោះបញ្ហានៃសំណួរនឹងរលាយបាត់ ប៉ុន្តែប្រសិនបើពួកគេមាន valence នោះសំណួរមួយទៀតកើតឡើង ប៉ុន្តែតើបណ្តុំម៉ូលេគុលដ៏ស្មុគស្មាញនេះមានសមាសធាតុយ៉ាងហោចណាស់បីយ៉ាង ខុសពីសរីរាង្គប៉ូលីអាតូមិកស្មុគស្មាញផ្សេងទៀត ឬយ៉ាងណា។

អង្ករ។ 39. ប្រព័ន្ធ supramolecular photoactive ដោយផ្អែកលើម៉ូលេគុលកាបូនពីរផ្សេងគ្នានៅក្នុងធម្មជាតិ។

ម៉ូលេគុលសរីរាង្គ? មានតែមុខងារគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ទេ? ប៉ុន្តែវាក៏អាចមានវត្តមាននៅក្នុងពេលក្រោយផងដែរ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលខ្ញុំហាក់បីដូចជាមិនសមរម្យក្នុងការសំដៅទៅលើប្រធានបទនៃម៉ូលេគុលស្មុគ្រស្មាញគីមីវិទ្យា supramolecular ដែលសមាសធាតុកំណត់មុខងារត្រូវបានភ្ជាប់ដោយកូវ៉ាឡង់ទៅគ្នាទៅវិញទៅមកដោយផ្ទាល់ ឬតាមរយៈ spacers ហើយសមាគមនេះគ្រាន់តែពង្រឹងទ្រព្យសម្បត្តិនេះ វាហាក់ដូចជាខ្ញុំមិនសមរម្យ (សម្រាប់ ឧទាហរណ៍ ម៉ូលេគុល

គីមីវិទ្យា ដែលជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានដែលយើងនឹងពិចារណា គឺជាវិទ្យាសាស្ត្រដែលសិក្សាអំពីសារធាតុ និងការបំប្លែងរបស់វា ដែលកើតឡើងជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធ និងសមាសភាព ហើយហេតុដូច្នេះហើយបានជាលក្ខណៈសម្បត្តិ។ ជាដំបូង ចាំបាច់ត្រូវកំណត់ពាក្យថា "សារធាតុ" មានន័យដូចម្តេច។ បើ​យើង​និយាយ​អំពី​វា​ក្នុង​ន័យ​ទូលំ​ទូលាយ វា​ជា​ទម្រង់​នៃ​បញ្ហា​ដែល​មាន​ម៉ាស​សល់។ សារធាតុគឺជាភាគល្អិតបឋមណាមួយ ឧទាហរណ៍ នឺត្រុង។ នៅក្នុងគីមីវិទ្យា គំនិតនេះត្រូវបានប្រើក្នុងន័យតូចចង្អៀត។

ដើម្បីចាប់ផ្តើម អនុញ្ញាតឱ្យយើងពណ៌នាដោយសង្ខេបអំពីពាក្យ និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា អាតូមិច និងម៉ូលេគុល។ បន្ទាប់ពីនោះ យើងនឹងពន្យល់ពួកគេ ហើយក៏រៀបរាប់អំពីច្បាប់សំខាន់ៗមួយចំនួននៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះផងដែរ។

គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា (សារធាតុ អាតូម ម៉ូលេគុល) គឺធ្លាប់ស្គាល់យើងម្នាក់ៗពីសាលា។ ខាងក្រោមនេះគឺជាការពិពណ៌នាសង្ខេបអំពីពួកវា ក៏ដូចជាពាក្យ និងបាតុភូតផ្សេងៗដែលមិនសូវច្បាស់។

អាតូម

ជាដំបូងសារធាតុទាំងអស់ដែលត្រូវបានសិក្សាក្នុងគីមីវិទ្យាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយភាគល្អិតតូចៗហៅថាអាតូម។ នឺត្រុងមិនមែនជាវត្ថុនៃការសិក្សាវិទ្យាសាស្ត្រនេះទេ។ គួរនិយាយផងដែរថា អាតូមអាចរួមផ្សំគ្នា បង្កើតបានជាចំណងគីមី។ ដើម្បីបំបែកចំណងនេះ ការចំណាយថាមពលត្រូវបានទាមទារ។ អាស្រ័យហេតុនេះ អាតូមមិនមានជាលក្ខណៈបុគ្គលក្នុងលក្ខខណ្ឌធម្មតាទេ (លើកលែងតែ "ឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ")។ ពួកគេភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកយ៉ាងហោចណាស់ជាគូ។

ចលនាកំដៅបន្ត

ចលនាកម្ដៅបន្តកំណត់លក្ខណៈភាគល្អិតទាំងអស់ដែលត្រូវបានសិក្សាដោយគីមីវិទ្យា។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះ មិនអាចនិយាយបានដោយមិននិយាយអំពីវានោះទេ។ ជាមួយនឹងចលនាបន្តនៃភាគល្អិតវាសមាមាត្រទៅនឹងសីតុណ្ហភាព (ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយគួរកត់សំគាល់ថាថាមពលនៃភាគល្អិតនីមួយៗគឺខុសគ្នា) ។ Ekin = kT / 2 ដែល k ជាថេរ Boltzmann ។ រូបមន្តនេះមានសុពលភាពសម្រាប់ប្រភេទចលនាណាមួយ។ ចាប់តាំងពី Ekin = mV 2/2 ចលនានៃភាគល្អិតដ៏ធំគឺយឺតជាង។ ឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា ម៉ូលេគុលអុកស៊ីសែនផ្លាស់ទីជាមធ្យម 4 ដងយឺតជាងម៉ូលេគុលកាបូន។ នេះគឺដោយសារតែម៉ាស់របស់ពួកគេធំជាង 16 ដង។ ចលនាគឺយោល បកប្រែ និងបង្វិល។ រំញ័រត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងអង្គធាតុរាវ និងក្នុងរឹង និងនៅក្នុងសារធាតុឧស្ម័ន។ ប៉ុន្តែការបកប្រែ និងការបង្វិលត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងងាយស្រួលបំផុតនៅក្នុងឧស្ម័ន។ នៅក្នុងអង្គធាតុរាវវាពិបាកជាង ហើយក្នុងអង្គធាតុរាវវារឹតតែពិបាក។

ម៉ូលេគុល

យើងបន្តរៀបរាប់អំពីគោលគំនិត និងនិយមន័យជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ប្រសិនបើអាតូមរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយគ្នាបង្កើតជាក្រុមតូចៗ (ពួកវាត្រូវបានគេហៅថាម៉ូលេគុល) ក្រុមបែបនេះចូលរួមក្នុងចលនាកម្ដៅដោយដើរតួជាទាំងមូល។ រហូតដល់ 100 អាតូមមានវត្តមាននៅក្នុងម៉ូលេគុលធម្មតា ហើយចំនួនរបស់វានៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថាសមាសធាតុម៉ូលេគុលខ្ពស់អាចឈានដល់ 105 ។

សារធាតុមិនម៉ូលេគុល

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អាតូមជារឿយៗត្រូវបានរួបរួមនៅក្នុងសមូហភាពដ៏ធំពី 107 ដល់ 1027 ។ ក្នុងទម្រង់នេះ ពួកវាអនុវត្តជាក់ស្តែងមិនចូលរួមក្នុងចលនាកម្ដៅទេ។ សមាគមទាំងនេះមានលក្ខណៈស្រដៀងនឹងម៉ូលេគុលតិចតួច។ ពួកវាគឺដូចជាបំណែកនៃរាងកាយរឹង។ សារធាតុទាំងនេះជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាមិនមែនម៉ូលេគុលទេ។ ក្នុងករណីនេះ ចលនាកម្ដៅត្រូវបានអនុវត្តនៅខាងក្នុងដុំ ហើយវាមិនហើរដូចម៉ូលេគុលទេ។ វាក៏មានជួរទំហំអន្តរកាលផងដែរ ដែលរួមមានសមាគមដែលមានអាតូមក្នុងបរិមាណពី 105 ទៅ 107 ។ ភាគល្អិតទាំងនេះគឺជាម៉ូលេគុលធំណាស់ ឬពួកវាជាម្សៅតូចៗ។

អ៊ីយ៉ុង

គួរកត់សម្គាល់ថាអាតូមនិងក្រុមរបស់ពួកគេអាចមានបន្ទុកអគ្គីសនី។ ក្នុងករណីនេះពួកវាត្រូវបានគេហៅថាអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រដូចជាគីមីវិទ្យាដែលជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានដែលយើងសិក្សា។ ដោយសារការចោទប្រកាន់នៃឈ្មោះដូចគ្នាតែងតែវាយបកគ្នាទៅវិញទៅមក សារធាតុដែលមានលើសពីការចោទប្រកាន់មួយចំនួនមិនអាចមានស្ថេរភាពបានទេ។ ការចោទប្រកាន់អវិជ្ជមាន និងវិជ្ជមាននៅក្នុងលំហតែងតែឆ្លាស់គ្នា។ ហើយសារធាតុទាំងមូលនៅតែអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។ ចំណាំថាការចោទប្រកាន់ដែលត្រូវបានចាត់ទុកថាមានទំហំធំនៅក្នុងអេឡិចត្រូស្តាតគឺមានការធ្វេសប្រហែសពីទស្សនៈនៃគីមីវិទ្យា (សម្រាប់អាតូម 105-1015 - 1e) ។

វត្ថុនៃការសិក្សាគីមីវិទ្យា

វាគួរតែត្រូវបានបញ្ជាក់ឱ្យកាន់តែច្បាស់ថាវត្ថុនៃការសិក្សាគីមីវិទ្យាគឺជាបាតុភូតដែលអាតូមមិនកើតឡើងហើយមិនត្រូវបានបំផ្លាញទេប៉ុន្តែមានតែការប្រមូលផ្តុំឡើងវិញប៉ុណ្ណោះពោលគឺពួកគេបញ្ចូលគ្នាតាមរបៀបថ្មី។ តំណភ្ជាប់មួយចំនួនត្រូវបានខូច ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតអ្នកដទៃ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត សារធាតុថ្មីលេចឡើងពីអាតូមដែលជាផ្នែកមួយនៃសារធាតុដើម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើអាតូមទាំងពីរ និងចំណងដែលមានស្រាប់រវាងពួកវាត្រូវបានរក្សាទុក (ឧទាហរណ៍ ក្នុងអំឡុងពេលហួតនៃសារធាតុម៉ូលេគុល) នោះដំណើរការទាំងនេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់វិស័យសិក្សាមិនមែនជាគីមីវិទ្យាទៀតទេ ប៉ុន្តែជារូបវិទ្យាម៉ូលេគុល។ ក្នុងករណីនៅពេលដែលអាតូមត្រូវបានបង្កើតឡើង ឬបំផ្លាញ យើងកំពុងនិយាយអំពីមុខវិជ្ជានៃការសិក្សាអំពីរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ ឬអាតូមិក។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ព្រំដែនរវាងបាតុភូតគីមី និងរូបវិទ្យាត្រូវបានព្រិល។ យ៉ាងណាមិញ ការបែងចែកទៅជាវិទ្យាសាស្ត្រដាច់ដោយឡែកគឺមានលក្ខខណ្ឌ ខណៈពេលដែលធម្មជាតិមិនអាចបំបែកបាន។ ដូច្នេះហើយ ចំណេះដឹងរូបវិទ្យាមានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់សម្រាប់អ្នកគីមីវិទ្យា។

យើងបានគូសបញ្ជាក់យ៉ាងខ្លីអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ឥឡូវនេះយើងសូមអញ្ជើញអ្នកឱ្យពិចារណាពួកវាឱ្យលម្អិតបន្ថែមទៀត។

បន្ថែមទៀតអំពីអាតូម

អាតូម និង​ម៉ូលេគុល​គឺ​ជា​អ្វី​ដែល​ទាក់ទង​នឹង​គីមីសាស្ត្រ​ជា​ច្រើន។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋានទាំងនេះត្រូវតែកំណត់យ៉ាងច្បាស់។ ការពិតដែលថាអាតូមមានត្រូវបានទាយយ៉ាងអស្ចារ្យកាលពីពីរពាន់ឆ្នាំមុន។ បន្ទាប់មករួចទៅហើយនៅក្នុងសតវត្សទី 19 អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមានទិន្នន័យពិសោធន៍ (នៅតែដោយប្រយោល) ។ យើងកំពុងនិយាយអំពីសមាមាត្រជាច្រើននៃ Avogadro ដែលជាច្បាប់នៃភាពស្ថិតស្ថេរនៃសមាសភាព (ខាងក្រោមនេះយើងនឹងពិចារណាអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីសាស្ត្រទាំងនេះ)។ អាតូមត្រូវបានបន្តរុករកក្នុងសតវត្សទី 20 នៅពេលដែលការបញ្ជាក់ការពិសោធន៍ផ្ទាល់ជាច្រើនបានកើតឡើង។ ពួកវាផ្អែកលើទិន្នន័យ spectroscopy លើការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃកាំរស្មីអ៊ិច ភាគល្អិតអាល់ហ្វា នឺត្រុង អេឡិចត្រុង ។ល។ ទំហំនៃភាគល្អិតទាំងនេះគឺប្រហែល 1 E = 1o -10 m. ម៉ាស់របស់ពួកគេគឺប្រហែល 10 -27 - 10 -25 ។ គក។ នៅចំកណ្តាលនៃភាគល្អិតទាំងនេះគឺជាស្នូលដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន ដែលនៅជុំវិញនោះអេឡិចត្រុងដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមានផ្លាស់ទី។ ទំហំនៃស្នូលគឺប្រហែល 10 -15 ម៉ែត្រ វាប្រែថាសែលអេឡិចត្រុងកំណត់ទំហំនៃអាតូមទោះជាយ៉ាងណាម៉ាស់របស់វាត្រូវបានប្រមូលផ្តុំស្ទើរតែទាំងស្រុងនៅក្នុងស្នូល។ និយមន័យមួយបន្ថែមទៀតគួរតែត្រូវបានណែនាំ ដោយពិចារណាលើគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ជាប្រភេទអាតូមដែលមានបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរដូចគ្នា។

ជារឿយៗវាត្រូវបានគេរកឃើញថាជាភាគល្អិតតូចបំផុតនៃសារធាតុ ដែលមិនអាចបំបែកបានដោយគីមី។ ដូចដែលយើងបានកត់សម្គាល់រួចមកហើយការបែងចែកបាតុភូតទៅជារូបវិទ្យានិងគីមីគឺមានលក្ខខណ្ឌ។ ប៉ុន្តែអត្ថិភាពនៃអាតូមគឺគ្មានលក្ខខណ្ឌ។ ដូច្នេះ វាជាការប្រសើរក្នុងការកំណត់គីមីសាស្ត្រតាមរយៈពួកវា និងមិនផ្ទុយមកវិញ អាតូមតាមរយៈគីមីសាស្ត្រ។

ចំណងគីមី

នេះគឺជាអ្វីដែលរក្សាអាតូមជាមួយគ្នា។ វាមិនអនុញ្ញាតឱ្យពួកវាខ្ចាត់ខ្ចាយនៅក្រោមឥទ្ធិពលនៃចលនាកម្ដៅទេ។ យើងកត់សំគាល់លក្ខណៈសំខាន់នៃចំណង - នេះគឺជាចម្ងាយ និងថាមពល។ ទាំងនេះក៏ជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាផងដែរ។ ប្រវែងចំណងត្រូវបានកំណត់ដោយពិសោធន៍ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់។ ថាមពល - ផងដែរប៉ុន្តែមិនតែងតែទេ។ ជាឧទាហរណ៍ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការកំណត់វត្ថុដែលវាទាក់ទងនឹងចំណងតែមួយនៅក្នុងម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថាមពលអាតូមិចនៃសារធាតុដែលចាំបាច់ដើម្បីបំបែកចំណងដែលមានស្រាប់ទាំងអស់ ត្រូវបានកំណត់ជានិច្ច។ ដោយដឹងពីប្រវែងចំណង អ្នកអាចកំណត់ថាតើអាតូមមួយណាត្រូវបានភ្ជាប់ (ពួកគេមានចម្ងាយខ្លី) និងមួយណាមិន (ពួកវាមានចម្ងាយឆ្ងាយ)។

លេខសំរបសំរួល និងការសម្របសម្រួល

គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាវិភាគរួមបញ្ចូលពាក្យទាំងពីរនេះ។ តើពួកគេឈរដើម្បីអ្វី? ចូរយើងដោះស្រាយវា។

លេខសំរបសំរួលគឺជាចំនួនអ្នកជិតខាងដែលនៅជិតបំផុតនៃអាតូមជាក់លាក់នោះ។ និយាយម្យ៉ាងទៀតនេះគឺជាចំនួនអ្នកដែលគាត់មានទំនាក់ទំនងគីមី។ ការសម្របសម្រួលគឺជាទីតាំងដែលទាក់ទង ប្រភេទ និងចំនួនអ្នកជិតខាង។ ម្យ៉ាង​ទៀត គំនិត​នេះ​មាន​ន័យ​ជាង។ ឧទាហរណ៍ចំនួនសំរបសំរួលនៃអាសូតលក្ខណៈនៃម៉ូលេគុលនៃអាម៉ូញាក់និងអាស៊ីតនីទ្រីកគឺដូចគ្នា - 3. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយការសម្របសម្រួលរបស់ពួកគេគឺខុសគ្នា - មិនplanar និង planar ។ វាត្រូវបានកំណត់ដោយមិនគិតពីគំនិតអំពីធម្មជាតិនៃចំណង ខណៈពេលដែលកម្រិតនៃការកត់សុី និង valent គឺជាគំនិតតាមលក្ខខណ្ឌដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងគោលបំណងដើម្បីទស្សន៍ទាយការសម្របសម្រួល និងសមាសភាពជាមុន។

និយមន័យម៉ូលេគុល

យើង​បាន​ប៉ះ​លើ​គោល​គំនិត​នេះ​រួច​ហើយ ដោយ​ពិចារណា​អំពី​គោល​គំនិត​និង​ច្បាប់​គីមីវិទ្យា​ដោយ​សង្ខេប។ ឥឡូវនេះ ចូរយើងរស់នៅលើវាឱ្យកាន់តែលម្អិត។ សៀវភៅសិក្សាតែងតែកំណត់ម៉ូលេគុលថាជាភាគល្អិតអព្យាក្រឹតតូចបំផុតនៃសារធាតុដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីរបស់វា ហើយក៏អាចមានដោយឯករាជ្យផងដែរ។ គួរកត់សំគាល់ថានិយមន័យនេះគឺហួសសម័យហើយ។ ទីមួយ អ្វីដែលអ្នករូបវិទ្យា និងអ្នកគីមីវិទ្យាហៅថា ម៉ូលេគុល មិនរក្សាលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់រូបធាតុនោះទេ។ ទឹកបំបែក ប៉ុន្តែនេះតម្រូវឱ្យមានម៉ូលេគុលអប្បបរមា 2 ។ កម្រិតនៃការបំបែកទឹកគឺ 10-7 ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត មានតែម៉ូលេគុលមួយក្នុងចំនោម 10 លានប៉ុណ្ណោះដែលអាចឆ្លងកាត់ដំណើរការនេះបាន។ ប្រសិនបើអ្នកមានម៉ូលេគុលមួយ ឬសូម្បីតែមួយរយ អ្នកនឹងមិនអាចទទួលបានគំនិតនៃការបំបែករបស់វានោះទេ។ ការពិតគឺថាឥទ្ធិពលកម្ដៅនៃប្រតិកម្មក្នុងគីមីវិទ្យាជាធម្មតារួមបញ្ចូលថាមពលនៃអន្តរកម្មរវាងម៉ូលេគុល។ ដូច្នេះហើយ ពួកគេមិនអាចរកឃើញដោយនរណាម្នាក់ក្នុងចំណោមពួកគេ។ ទាំងសារធាតុគីមី និងរូបវន្តអាចត្រូវបានកំណត់ដោយការប្រមូលផ្តុំដ៏ធំនៃម៉ូលេគុលប៉ុណ្ណោះ។ លើសពីនេះទៀតមានសារធាតុដែលភាគល្អិត "តូចបំផុត" ដែលអាចមានដោយឯករាជ្យគឺមានទំហំធំមិនកំណត់និងខុសគ្នាខ្លាំងពីម៉ូលេគុលធម្មតា។ តាមពិតម៉ូលេគុលគឺជាក្រុមនៃអាតូមដែលមិនត្រូវបានគិតថ្លៃដោយអគ្គិសនី។ ក្នុងករណីជាក់លាក់មួយ នេះអាចជាអាតូមមួយ ឧទាហរណ៍ Ne. ក្រុមនេះត្រូវតែអាចចូលរួមក្នុងការសាយភាយ ក៏ដូចជានៅក្នុងប្រភេទផ្សេងទៀតនៃចលនាកម្ដៅ ដោយធ្វើសកម្មភាពទាំងមូល។

ដូចដែលអ្នកអាចឃើញគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាមិនសាមញ្ញទេ។ ម៉ូលេគុល​គឺ​ជា​អ្វី​ដែល​ត្រូវ​សិក្សា​យ៉ាង​យក​ចិត្ត​ទុក​ដាក់។ វាមានលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទាល់ខ្លួនរបស់វាក៏ដូចជាទម្ងន់ម៉ូលេគុលផងដែរ។ យើងនឹងនិយាយអំពីរឿងចុងក្រោយឥឡូវនេះ។

ម៉ាស់ម៉ូលេគុល

តើធ្វើដូចម្តេចដើម្បីកំណត់ទម្ងន់ម៉ូលេគុលដោយពិសោធន៍? មធ្យោបាយមួយគឺផ្អែកលើច្បាប់របស់ Avogadro ដោយដង់ស៊ីតេចំហាយដែលទាក់ទង។ វិធីសាស្រ្តត្រឹមត្រូវបំផុតគឺ ម៉ាស់ spectrometric ។ អេឡិចត្រុងមួយត្រូវបានគោះចេញពីម៉ូលេគុលមួយ។ អ៊ីយ៉ុងជាលទ្ធផលត្រូវបានពន្លឿនជាលើកដំបូងនៅក្នុងវាលអគ្គិសនី បន្ទាប់មកផ្លាតដោយមេដែក។ សមាមាត្រនៃបន្ទុកទៅម៉ាស់ត្រូវបានកំណត់យ៉ាងជាក់លាក់ដោយទំហំនៃគម្លាត។ ក៏មានវិធីសាស្រ្តផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិដែលដំណោះស្រាយមាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ម៉ូលេគុលនៅក្នុងករណីទាំងអស់នេះប្រាកដជាមានចលនា - នៅក្នុងដំណោះស្រាយ ខ្វះចន្លោះ នៅក្នុងឧស្ម័ន។ ប្រសិនបើពួកគេមិនមានចលនាទេ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការគណនាម៉ាស់របស់ពួកគេដោយចេតនា។ ហើយអត្ថិភាពរបស់ពួកគេនៅក្នុងករណីនេះគឺពិបាកក្នុងការរកឃើញ។

លក្ខណៈពិសេសនៃសារធាតុដែលមិនមែនជាម៉ូលេគុល

និយាយ​ពី​ពួក​គេ គេ​កត់​សម្គាល់​ថា ពួក​វា​មាន​អាតូម មិន​មែន​ម៉ូលេគុល​ទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក៏ដូចគ្នាដែរចំពោះឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ។ អាតូមទាំងនេះផ្លាស់ទីដោយសេរី ដូច្នេះវាជាការប្រសើរក្នុងការគិតថាពួកវាជាម៉ូលេគុលម៉ូណូតូមិច។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនេះមិនមែនជារឿងសំខាន់ទេ។ សំខាន់ជាងនេះទៅទៀត នៅក្នុងសារធាតុដែលមិនមែនជាម៉ូលេគុល មានអាតូមជាច្រើនដែលតភ្ជាប់ជាមួយគ្នា។ វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាការបែងចែកសារធាតុទាំងអស់ទៅជាមិនមែនម៉ូលេគុលនិងម៉ូលេគុលគឺមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ។ ការបែងចែកដោយការតភ្ជាប់គឺមានន័យជាង។ ជាឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាអំពីភាពខុសគ្នានៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃក្រាហ្វិច និងពេជ្រ។ ទាំងពីរគឺជាកាបូន ប៉ុន្តែអតីតគឺទន់ ហើយក្រោយមកទៀតគឺរឹង។ តើពួកគេខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមកយ៉ាងដូចម្តេច? ភាពខុសគ្នាគឺជាក់លាក់នៅក្នុងការតភ្ជាប់របស់ពួកគេ។ ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើរចនាសម្ព័ននៃក្រាហ្វិច យើងនឹងឃើញថាចំណងដ៏រឹងមាំមាននៅក្នុងវិមាត្រពីរប៉ុណ្ណោះ។ ប៉ុន្តែនៅក្នុងទីបី ចម្ងាយអន្តរអាតូមគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ដូច្នេះមិនមានចំណងរឹងមាំទេ។ ក្រាហ្វិចងាយរអិល និងបំបែកលើស្រទាប់ទាំងនេះ។

ការភ្ជាប់រចនាសម្ព័ន្ធ

បើមិនដូច្នោះទេវាត្រូវបានគេហៅថា spatial dimension ។ វាតំណាងឱ្យចំនួនវិមាត្រនៃលំហដែលកំណត់ដោយការពិតដែលថាពួកគេមានប្រព័ន្ធស្នូលជាបន្តបន្ទាប់ (ស្ទើរតែគ្មានដែនកំណត់) (ការតភ្ជាប់ខ្លាំង) ។ តម្លៃដែលវាអាចទទួលយកបានគឺ 0, 1, 2 និង 3។ ដូច្នេះហើយ ចាំបាច់ត្រូវបែងចែករវាងរចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រដែលភ្ជាប់គ្នា ស្រទាប់ ខ្សែសង្វាក់ និងកោះ (ម៉ូលេគុល)។

ច្បាប់នៃភាពស្ថិតស្ថេរនៃសមាសភាព

យើង​បាន​រៀន​គោល​គំនិត​មូលដ្ឋាន​នៃ​គីមីវិទ្យា​រួច​ហើយ។ សារធាតុនេះត្រូវបានពិនិត្យដោយសង្ខេបដោយពួកយើង។ ឥឡូវនេះសូមនិយាយអំពីច្បាប់ដែលអនុវត្តចំពោះគាត់។ ជាធម្មតាវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដូចខាងក្រោមៈ សារធាតុបុគ្គលណាមួយ (នោះគឺសុទ្ធ) ដោយមិនគិតពីរបៀបដែលវាត្រូវបានទទួល មានសមាសភាពបរិមាណ និងគុណភាពដូចគ្នា។ ប៉ុន្តែតើគំនិតមានន័យយ៉ាងណា?

ពីរពាន់ឆ្នាំមុន នៅពេលដែលរចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុមិនទាន់អាចសិក្សាបានដោយវិធីសាស្ត្រផ្ទាល់ នៅពេលដែលគោលគំនិតគីមី និងច្បាប់ជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាដែលធ្លាប់ស្គាល់យើងមិនទាន់មាននៅឡើយ វាត្រូវបានកំណត់ដោយពិពណ៌នា។ ជាឧទាហរណ៍ ទឹកគឺជាអង្គធាតុរាវដែលបង្កើតជាមូលដ្ឋាននៃសមុទ្រ និងទន្លេ។ វាមិនមានក្លិនពណ៌រសជាតិ។ វា​មាន​សីតុណ្ហភាព​ត្រជាក់ និង​រលាយ​បែប​នេះ វា​ប្រែ​ពណ៌​ខៀវ។ ទឹក​សមុទ្រ​ប្រៃ​គឺ​ដោយសារ​វា​មិន​ស្អាត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អំបិលអាចត្រូវបានបំបែកដោយការចំហុយ។ ប្រហែលដូច្នេះ ដោយវិធីសាស្ត្រពិពណ៌នា គោលគំនិត និងច្បាប់គីមីជាមូលដ្ឋានត្រូវបានកំណត់។

សម្រាប់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅសម័យនោះ វាមិនច្បាស់ទេថា អង្គធាតុរាវដែលដាច់ដោយវិធីផ្សេងៗគ្នា (ដោយការដុតអ៊ីដ្រូសែន ការខ្សោះជាតិទឹក vitriol ការចម្រោះទឹកសមុទ្រ) មានសមាសធាតុដូចគ្នា។ ការរកឃើញដ៏អស្ចារ្យមួយនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រគឺជាភស្តុតាងនៃការពិតនេះ។ វាច្បាស់ណាស់ថាសមាមាត្រនៃអុកស៊ីសែន និងអ៊ីដ្រូសែនមិនអាចផ្លាស់ប្តូរដោយរលូនបានទេ។ នេះមានន័យថាធាតុត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអាតូម - ផ្នែកដែលមិនអាចបំបែកបាន។ ដូច្នេះរូបមន្តនៃសារធាតុត្រូវបានទទួលហើយគំនិតរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអំពីម៉ូលេគុលគឺត្រឹមត្រូវ។

សព្វថ្ងៃនេះ សារធាតុណាមួយត្រូវបានកំណត់យ៉ាងច្បាស់លាស់ ឬដោយប្រយោលជាចម្បងដោយរូបមន្ត ហើយមិនមែនដោយចំណុចរលាយ រសជាតិ ឬពណ៌នោះទេ។ ទឹកគឺ H 2 O. ប្រសិនបើម៉ូលេគុលផ្សេងទៀតមានវត្តមាន វានឹងលែងបរិសុទ្ធទៀតហើយ។ ដូច្នេះ សារធាតុ​ម៉ូលេគុល​សុទ្ធ​គឺ​ជា​សារធាតុ​ដែល​ផ្សំ​ឡើង​ពី​ម៉ូលេគុល​តែ​មួយ​ប្រភេទ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយចុះយ៉ាងណាចំពោះអេឡិចត្រូលីតក្នុងករណីនេះ? យ៉ាងណាមិញពួកវាមានអ៊ីយ៉ុងមិនមែនគ្រាន់តែជាម៉ូលេគុលប៉ុណ្ណោះទេ។ ត្រូវការនិយមន័យច្បាស់លាស់ជាងនេះ។ សារធាតុម៉ូលេគុលសុទ្ធគឺជាសារធាតុមួយដែលត្រូវបានផ្សំឡើងដោយម៉ូលេគុលនៃប្រភេទដូចគ្នា ហើយប្រហែលជាផលិតផលនៃការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលអាចបញ្ច្រាស់បានរបស់ពួកគេ (isomerization, សមាគម, dissociation) ។ ពាក្យ "លឿន" នៅក្នុងបរិបទនេះមានន័យថាយើងមិនអាចកម្ចាត់ផលិតផលទាំងនេះបានទេ ពួកវាលេចឡើងម្តងទៀតភ្លាមៗ។ ពាក្យ "បញ្ច្រាស" បង្ហាញថាការផ្លាស់ប្តូរមិនត្រូវបានបញ្ចប់ទេ។ បើ​នាំ​មក​គឺ​ល្អ​ជាង​បើ​និយាយ​ថា​មិន​ស្ថិតស្ថេរ។ ក្នុងករណីនេះវាមិនមែនជាសារធាតុសុទ្ធទេ។

ច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃសារធាតុ

ច្បាប់នេះត្រូវបានគេស្គាល់ក្នុងទម្រង់ប្រៀបធៀបតាំងពីបុរាណកាលមក។ លោក​បាន​និយាយ​ថា បញ្ហា​គឺ​មិន​អាច​បង្កើត​ឡើង​បាន និង​មិន​អាច​បំផ្លាញ​បាន​ឡើយ។ បន្ទាប់មក ការបង្កើតបរិមាណរបស់វា។ យោងទៅតាមវាទម្ងន់ (ហើយចាប់ពីចុងសតវត្សទី 17 - ម៉ាស់) គឺជារង្វាស់នៃបរិមាណនៃសារធាតុមួយ។

ច្បាប់នេះត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ ១៧៤៨ ដោយ Lomonosov ។ នៅឆ្នាំ 1789 វាត្រូវបានបំពេញបន្ថែមដោយ A. Lavoisier ដែលជាអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របារាំង។ រូបមន្តទំនើបរបស់វាស្តាប់ទៅដូចនេះ៖ ម៉ាស់នៃសារធាតុដែលចូលទៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីគឺស្មើនឹងម៉ាស់នៃសារធាតុដែលទទួលបានជាលទ្ធផលរបស់វា។

ច្បាប់របស់ Avogadro ដែលជាច្បាប់នៃសមាមាត្របរិមាណនៃឧស្ម័ន

ចុងក្រោយបង្អស់ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ 1808 ដោយ J. L. Gay-Lussac ដែលជាអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជនជាតិបារាំង។ ច្បាប់នេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាច្បាប់ Gay-Lussac ។ យោងតាមគាត់ បរិមាណនៃឧស្ម័នដែលមានប្រតិកម្មគឺទាក់ទងគ្នាទៅវិញទៅមក ក៏ដូចជាបរិមាណនៃផលិតផលឧស្ម័នដែលជាលទ្ធផលជាចំនួនគត់តូច។

គំរូដែល Gay-Lussac បានរកឃើញពន្យល់ពីច្បាប់ដែលត្រូវបានរកឃើញបន្តិចក្រោយមក គឺនៅឆ្នាំ 1811 ដោយ Amedeo Avogadro អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអ៊ីតាលី។ វាចែងថានៅក្រោមលក្ខខណ្ឌស្មើគ្នា (សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាព) នៅក្នុងឧស្ម័នដែលមានបរិមាណដូចគ្នា មានចំនួនម៉ូលេគុលដូចគ្នា។

ផលវិបាកសំខាន់ពីរកើតឡើងពីច្បាប់របស់ Avogadro ។ ទីមួយគឺថានៅក្រោមលក្ខខណ្ឌដូចគ្នាមួយ mole នៃឧស្ម័នណាមួយកាន់កាប់បរិមាណស្មើគ្នា។ បរិមាណនៃពួកវាណាមួយនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតា (ដែលជាសីតុណ្ហភាព 0 ° C ក៏ដូចជាសម្ពាធ 101.325 kPa) គឺ 22.4 លីត្រ។ ផលវិបាកទីពីរនៃច្បាប់នេះមានដូចខាងក្រោម៖ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌស្មើគ្នា សមាមាត្រនៃម៉ាស់ឧស្ម័នដែលមានបរិមាណដូចគ្នាគឺស្មើនឹងសមាមាត្រនៃម៉ាសរបស់ពួកវា។

មានច្បាប់មួយទៀត ដែលត្រូវតែលើកឡើង។ ចូរនិយាយអំពីវាដោយសង្ខេប។

តារាង និងច្បាប់តាមកាលកំណត់

D. I. Mendeleev ដោយផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃធាតុ និងទ្រឹស្តីអាតូមិក និងម៉ូលេគុល បានរកឃើញច្បាប់នេះ។ ព្រឹត្តិការណ៍នេះបានកើតឡើងនៅថ្ងៃទី 1 ខែមីនា ឆ្នាំ 1869។ ច្បាប់តាមកាលកំណត់ គឺជាច្បាប់ដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៅក្នុងធម្មជាតិ។ វាអាចត្រូវបានបង្កើតដូចខាងក្រោម: លក្ខណៈសម្បត្តិនៃធាតុនិងសារធាតុស្មុគស្មាញនិងសាមញ្ញដែលបង្កើតឡើងដោយពួកវាមានការពឹងផ្អែកតាមកាលកំណត់លើបន្ទុកនៃស្នូលនៃអាតូមរបស់វា។

តារាងតាមកាលកំណត់ដែលបង្កើតឡើងដោយ Mendeleev មានប្រាំពីរដំណាក់កាល និងប្រាំបីក្រុម។ ក្រុមគឺជាជួរឈរបញ្ឈររបស់វា។ ធាតុនៅក្នុងពួកវានីមួយៗមានលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីស្រដៀងគ្នា។ ក្រុមនេះត្រូវបានបែងចែកជាក្រុមរង (មេនិងអនុវិទ្យាល័យ) ។

ជួរផ្ដេកនៃតារាងនេះត្រូវបានគេហៅថា កំឡុងពេល។ ធាតុដែលមាននៅក្នុងពួកវាខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមកប៉ុន្តែវាក៏មានដូចគ្នាដែរ - ដែលអេឡិចត្រុងចុងក្រោយរបស់ពួកគេមានទីតាំងនៅលើកម្រិតថាមពលដូចគ្នា។ មានតែធាតុពីរប៉ុណ្ណោះនៅក្នុងសម័យដំបូង។ ទាំងនេះគឺជាអ៊ីដ្រូសែន H និងអេលីយ៉ូម He ។ ម្នាលភិក្ខុ​ទាំង​ឡាយ មាន​អង្គ ៨ យ៉ាង។ មាន 18 រួចហើយនៅក្នុងលំដាប់ទី 4 ។ Mendeleev បានកំណត់រយៈពេលនេះថាជាអ្នកធំដំបូងគេ។ ធាតុទីប្រាំក៏មានធាតុ 18 ដែររចនាសម្ព័ន្ធរបស់វាគឺស្រដៀងនឹងធាតុទីបួន។ ធាតុទី ៦ មាន ៣២ អង្គ។ ទីប្រាំពីរមិនត្រូវបានបញ្ចប់ទេ។ រយៈពេលនេះចាប់ផ្តើមជាមួយហ្វ្រង់ស្យូម (Fr) ។ យើងអាចសន្មត់ថាវានឹងមាន 32 ធាតុដូចជាធាតុទី 6 ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយរហូតមកដល់ពេលនេះមានតែ 24 នាក់ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានគេរកឃើញ។

ច្បាប់វិលត្រឡប់មកវិញ

យោងតាមច្បាប់វិលវិញ ធាតុទាំងអស់មានទំនោរទទួលបាន ឬបាត់បង់អេឡិចត្រុង ដើម្បីឱ្យមានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ 8 អេឡិចត្រុងនៅជិតពួកវាបំផុត។ ថាមពលអ៊ីយ៉ូដ គឺជាបរិមាណថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបំបែកអេឡិចត្រុងចេញពីអាតូម។ ច្បាប់ kickback ចែងថា នៅពេលអ្នកផ្លាស់ទីពីឆ្វេងទៅស្តាំឆ្លងកាត់តារាងតាមកាលកំណត់ ត្រូវការថាមពលបន្ថែមទៀតដើម្បីទាត់អេឡិចត្រុង។ ដូច្នេះ ធាតុនៅខាងឆ្វេងមានទំនោរបាត់បង់អេឡិចត្រុង។ ផ្ទុយ​ទៅ​វិញ អ្នក​ដែល​មាន​ទីតាំង​នៅ​ខាង​ស្តាំ​មាន​ចិត្ត​ចង់​បាន​វា។

យើងបានគូសបញ្ជាក់យ៉ាងខ្លីអំពីច្បាប់ និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ជាការពិតណាស់ នេះគ្រាន់តែជាព័ត៌មានទូទៅប៉ុណ្ណោះ។ នៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃអត្ថបទមួយ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការនិយាយលម្អិតអំពីវិទ្យាសាស្ត្រដ៏ធ្ងន់ធ្ងរបែបនេះ។ គោលគំនិត និងច្បាប់ជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា ដែលសង្ខេបនៅក្នុងអត្ថបទរបស់យើង គឺគ្រាន់តែជាចំណុចចាប់ផ្តើមសម្រាប់ការសិក្សាបន្ថែមប៉ុណ្ណោះ។ ជាការពិតនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រនេះមានផ្នែកជាច្រើន។ ជាឧទាហរណ៍ មានគីមីសរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃផ្នែកនីមួយៗនៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះអាចសិក្សាបានយ៉ាងយូរ។ ប៉ុន្តែអ្វីដែលបានបង្ហាញខាងលើគឺជាសំណួរទូទៅ។ ដូច្នេះ យើងអាចនិយាយបានថា ទាំងនេះគឺជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ ក៏ដូចជាអសរីរាង្គ។

គីមីវិទ្យាសរីរាង្គ។ រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល
A. ចំណងគីមីនៃកាបូន
ធម្មជាតិគីមីនៃកាបូន កម្រិតមធ្យមរវាងលោហៈ និងមិនមែនលោហធាតុធម្មតា អនុញ្ញាតឱ្យវាបង្កើតចំណង covalent ជាមួយនឹងធាតុមួយចំនួនធំ ដែលភាគច្រើនជាញឹកញាប់ជាមួយអ៊ីដ្រូសែន អុកស៊ីហ្សែន អាសូត ហាឡូហ្សែន ស្ពាន់ធ័រ និងផូស្វ័រ។ កាបូនបង្កើតជាចំណងអ៊ីយ៉ុងខ្ពស់ជាមួយនឹងលោហធាតុ electropositive កាន់តែច្រើន ប៉ុន្តែសារធាតុទាំងនោះមានប្រតិកម្មខ្លាំង ហើយត្រូវបានគេប្រើជាអន្តរការីក្នុងការសំយោគ។ ចំណងកាបូន-កាបូនគឺមានលក្ខណៈជាកូវ៉ាឡង់ ហើយមានលក្ខណៈសាមញ្ញ (តែមួយ) ទ្វេ បីដង និងក្លិនក្រអូប។
(សូមមើលរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល)។
ប្រព័ន្ធក្រអូប។ Benzene - បុព្វបុរសនៃថ្នាក់នៃសមាសធាតុក្រអូប - មានស្ថេរភាពតែមួយគត់ហើយចូលទៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីដែលខុសពីប្រតិកម្មនៃប្រព័ន្ធមិនមែនក្លិន។ មានប្រព័ន្ធគ្រឿងក្រអូបផ្សេងទៀត ដែលជារឿងធម្មតាបំផុតដែលមាន p-orbitals ដែលអាចរកបានសម្រាប់ការបង្កើត p-bond នៅលើអាតូមនីមួយៗនៃចិញ្ចៀន។ ប្រព័ន្ធចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិកចំនួន 5 ដែលមានពីរភ្ជាប់គ្នា (មានន័យថា ជំនួសដោយចំណងទ្វេរដង) និងអាតូមទី 5 ដែលផ្ទុកអេឡិចត្រុងពីរគូ ក៏មានក្លិនក្រអូបនៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាផងដែរ។ ខាងក្រោមនេះជាប្រព័ន្ធមួយចំនួន៖

គំនិតនៃក្លិនក្រអូបត្រូវបានបកស្រាយជាទូទៅដោយអ្នកគីមីវិទ្យាអាល្លឺម៉ង់ E. Hückel។ យោងទៅតាមច្បាប់របស់ Hückel ប្រព័ន្ធផ្គូផ្គងរង្វិល Planar ជាមួយ 4n + 2 p-electrons មានក្លិនក្រអូប និងមានស្ថេរភាព ខណៈដែលប្រព័ន្ធដូចគ្នាជាមួយនឹង 4n p-electrons គឺ antiaromatic និងមិនស្ថិតស្ថេរ។
ស្ថេរភាពនៃប្រព័ន្ធធារាសាស្ត្រ។មុំមូលបត្របំណុល (មុំរវាងចំណង) នៅក្នុងបំណែក C-C-C ដែលមិនមានភាពតានតឹងគឺ 109° ហើយចិញ្ចៀនដែលរក្សាតម្លៃនេះគឺមានស្ថេរភាពជាងផ្នែកដែលមុំខុសគ្នាយ៉ាងខ្លាំងពីតម្លៃនេះ។ ភាពតានតឹងដែលកើតឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធរង្វិលដែលជាលទ្ធផលនៃការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយនៃមុំចំណងត្រូវបានគេហៅថាភាពតានតឹង Bayer បន្ទាប់ពីអ្នកគីមីវិទ្យាអាឡឺម៉ង់ A. Bayer ដែលដំបូងបានស្នើការពន្យល់បែបនេះសម្រាប់ស្ថេរភាពនៃចិញ្ចៀនឆ្អែត។ ដូច្នេះនៅក្នុងចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិកបីដែលមុំចំណងគឺត្រឹមតែ 60 ° ចិញ្ចៀនត្រូវបានតឹងខ្លាំង និងងាយបំបែក។ ប្រតិកម្មមួយចំនួនរបស់ពួកគេប្រហាក់ប្រហែលនឹង C=C ប្រតិកម្មទ្វេរដង។ ចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិកចំនួនបួនក៏ត្រូវបានតឹងផងដែរ (មុំចំណង 90°) ប៉ុន្តែមិនខ្លាំងដូចនោះទេ។ ចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិកប្រាំគឺស្ទើរតែសំប៉ែតហើយមុំរបស់វាមាន 108 °។ ដូច្នេះ ពួកគេមិនមានភាពតានតឹង និងមានស្ថេរភាព។ នៅក្នុងចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិកប្រាំមួយដូចជា cyclohexane អាតូមកាបូនមិនស្ថិតនៅក្នុងយន្តហោះតែមួយទេ។ វដ្តបែបនេះត្រូវបានបត់ ដែលកាត់បន្ថយភាពតានតឹងក្នុងរង្វង់។ ចិញ្ចៀនដែលមានសមាជិក 5 និងប្រាំមួយគឺជារឿងធម្មតាបំផុត។ ចិញ្ចៀនធំក៏អាចកាត់បន្ថយភាពតានតឹងផ្នែកមុំដោយបង្កើតជាផ្នត់ ប៉ុន្តែនៅក្នុងពួកវាមួយចំនួន (ពីប្រាំពីរទៅដប់ពីរដែលមានសមាជិក) អាតូមអ៊ីដ្រូសែននៅជ្រុងម្ខាងនៃសង្វៀនបានខិតជិតយ៉ាងខ្លាំងដែលការច្រានចោលរបស់ពួកគេធ្វើឱ្យទំនាក់ទំនងមិនសូវមានស្ថេរភាព (ភាពតានតឹងជាមុន ដែលត្រូវបានគេដាក់ឈ្មោះតាមអ្នកគីមីវិទ្យាជនជាតិស្វីស W. Prelog ដែលបានរកឃើញឥទ្ធិពលនេះ)។
តាតូមឺរនិយម។ប្រសិនបើម៉ូលេគុល ឬអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានតំណាងថាជារចនាសម្ព័ន្ធជាច្រើនដែលខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមកតែក្នុងការបែងចែកអេឡិចត្រុងនោះ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថា resonant ហើយទម្រង់ resonant មិនស្ថិតក្នុងលំនឹងជាមួយគ្នាទៅវិញទៅមកទេ គឺគ្រាន់តែជារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចពិតប្រាកដនៃម៉ូលេគុលប៉ុណ្ណោះ។ អ្វីមួយនៅចន្លោះចំណុចខ្លាំងទាំងនេះ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ មានស្ថានភាពដែលអាតូមផ្លាស់ទីក្នុងម៉ូលេគុលក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតាយ៉ាងលឿន ដែលលំនឹងត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយឯកឯងរវាងទម្រង់ម៉ូលេគុលផ្សេងៗ។ បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា tautomerism ។ ឧទាហរណ៍មួយគឺលំនឹងរវាង ketone និង enol (keto-enol tautomerism)៖

នៅទីនេះ សមាសធាតុទាំងពីរខុសគ្នាតែក្នុងការរៀបចំអ៊ីដ្រូសែនអ៊ីយ៉ូត និងអេឡិចត្រុងគូ (ក្នុង p-bond)។ លំនឹងត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស ប៉ុន្តែត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងខ្លាំងឆ្ពោះទៅរកទម្រង់ keto ។ ដូច្នេះ ជាតិអាល់កុលដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ -C=C-OH ជាធម្មតាមិនស្ថិតស្ថេរ ហើយប្រែទៅជាទម្រង់ keto យ៉ាងឆាប់រហ័ស លុះត្រាតែមានលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធមួយចំនួនដែលធ្វើឱ្យទម្រង់អេណុលមានស្ថេរភាព ឧទាហរណ៍នៅក្នុង phenols ដែលនឹងបាត់បង់លក្ខណៈក្លិនក្រអូបរបស់ពួកគេនៅពេលផ្លាស់ប្តូរទៅជា ទម្រង់ keto៖

Tautomerism គឺជារឿងធម្មតានៅក្នុងម៉ូលេគុលដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ -CH=X ឬ -C=XH ដែល X គឺ S, O, ឬ N. ដូច្នេះ ម៉ូលេគុល H2C=C(NH2)-CH3 រៀបចំឡើងវិញយ៉ាងលឿនទៅ H3C-C(=NH)។ )- CH3, និង R-C(OH)=NH imides រៀបចំឡើងវិញទៅជា R-C(=O)NH2 amides ។ Tautomerism គឺជារឿងធម្មតានៅក្នុងប្រព័ន្ធ heterocyclic ដ៏សំខាន់ជីវសាស្រ្តដូចជាអាស៊ីត barbituric និងសមាសធាតុដែលទាក់ទង:

សារធាតុបែបនេះនៅក្នុងលំនឹង tautomeric ច្រើនតែចូលទៅក្នុងប្រតិកម្មលក្ខណៈនៃទម្រង់ទាំងពីរ។
លំនឹងលឿនផ្សេងទៀត។លំនឹងលឿនផ្សេងទៀតរវាងម៉ូលេគុលដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធពាក់ព័ន្ធត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរ។ ប្រសិនបើក្រុម OH, SH, ឬ NH2 ណាមួយស្ថិតនៅលើអាតូមកាបូនដូចគ្នា សមាសធាតុនេះជាធម្មតាមិនស្ថិតស្ថេរបើប្រៀបធៀបទៅនឹងទម្រង់ភ្ជាប់ទ្វេរដង៖

មានករណីដែលលំនឹងនេះត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរឆ្ពោះទៅរកសមាសធាតុ dihydroxy ។ ឧស្ម័ន formaldehyde មានរចនាសម្ព័ន្ធ CH2=O ប៉ុន្តែនៅក្នុងដំណោះស្រាយ aqueous វាបន្ថែមម៉ូលេគុលទឹក ដោយទទួលបាន HO-CH2-OH ជាទម្រង់លេចធ្លោ។ Chloral hydrate Cl3CCH(OH)2 មានស្ថេរភាពក្នុងទម្រង់ dihydroxyl ដែលជាលទ្ធផលនៃឥទ្ធិពលដកអេឡិចត្រុងនៃអាតូមក្លរីនបី។
ខ. ISOMERIA
Isomerism នៃខ្សែសង្វាក់កាបូន។ម៉ូលេគុលដែលខុសគ្នាតែនៅក្នុងផ្នែកនៃខ្សែសង្វាក់កាបូនត្រូវបានគេហៅថា isomers ខ្សែសង្វាក់។ ឧទាហរណ៍មួយត្រូវបានផ្តល់ឱ្យរួចហើយ - នេះគឺជាគូ isomeric នៃ n-butane និង isobutane ។
Isomerism នៃក្រុមមុខងារ។ម៉ូលេគុលដែលមានរូបមន្តសរុបដូចគ្នា ប៉ុន្តែក្រុមមុខងារផ្សេងគ្នាគឺជាអ៊ីសូមដែលមានមុខងារ ឧទាហរណ៍ ជាតិអាល់កុល ethyl C2H5OH និង dimethyl ether CH3-O-CH3 ។
ទីតាំង isomerism ។ isomers ទីតាំងមានរូបមន្តសរុប និងក្រុមមុខងារដូចគ្នា ប៉ុន្តែទីតាំងនៃក្រុមមុខងារនៅក្នុងម៉ូលេគុលរបស់ពួកគេគឺខុសគ្នា។ ដូច្នេះ 1-chloropropane CH3CH2CH2Cl និង 2-chloropropane CH3CHClCH3 គឺជា isomers ទីតាំង។
ធរណីមាត្រ isomerism ។អ៊ីសូមធរណីមាត្រមានអាតូមដូចគ្នាបេះបិទភ្ជាប់គ្នាក្នុងលំដាប់ដូចគ្នា ប៉ុន្តែមានភាពខុសប្លែកគ្នាក្នុងការរៀបចំលំហនៃអាតូមទាំងនេះទាក់ទងនឹងចំណងទ្វេរដង ឬចិញ្ចៀន។ Cis-trans isomerism នៃ olefins និង syn-anti-isomerism នៃ oximes គឺជាប្រភេទនេះ។

isomerism អុបទិក។ម៉ូលេគុលត្រូវបានគេហៅថា isomers អុបទិក នៅពេលដែលពួកវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអាតូមដូចគ្នាបេះបិទភ្ជាប់ក្នុងវិធីដូចគ្នា ប៉ុន្តែខុសគ្នានៅក្នុងការរៀបចំលំហនៃអាតូមទាំងនេះតាមរបៀបដូចគ្នាដែលដៃស្តាំខុសពីខាងឆ្វេង។ isomerism បែបនេះគឺអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែម៉ូលេគុលគឺ asymmetric, i.e. នៅពេលដែលវាមិនមានប្លង់ស៊ីមេទ្រី។ មធ្យោបាយងាយស្រួលបំផុតដើម្បីចូលទៅក្នុងស្ថានភាពនេះគឺដើម្បីភ្ជាប់ក្រុមបួនផ្សេងគ្នាទៅនឹងអាតូមកាបូន។ បន្ទាប់មក ម៉ូលេគុលក្លាយទៅជាមិនស៊ីមេទ្រី ហើយមាននៅក្នុងទម្រង់ isomeric ពីរ។ ម៉ូលេគុលខុសគ្នាតែនៅក្នុងលំដាប់នៃការភ្ជាប់ទៅនឹងអាតូមកាបូនកណ្តាលដែលត្រូវបានគេហៅថាអាតូមកាបូន asymmetric ឬមជ្ឈមណ្ឌល chiral ព្រោះវាភ្ជាប់ទៅនឹងក្រុមបួនផ្សេងគ្នា។ ចំណាំថាអ៊ីសូមអុបទិកទាំងពីរគឺជារូបភាពកញ្ចក់នៃគ្នាទៅវិញទៅមក។ ពួកវាត្រូវបានគេហៅថា "enantiomers" ឬ "optical antipodes" និងមានលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីដូចគ្នា លើកលែងតែពួកវាបង្វិលយន្តហោះនៃពន្លឺប៉ូលក្នុងទិសដៅផ្ទុយ ហើយមានប្រតិកម្មខុសគ្នាជាមួយនឹងសមាសធាតុដែលជាអ៊ីសូមអុបទិក។ អ៊ីសូមឺរដែលបង្វិលយន្តហោះនៃពន្លឺប៉ូលតាមទ្រនិចនាឡិកាត្រូវបានគេហៅថា d- (ពី "dextro" - ស្តាំ) ឬ (+)-isomer; អ៊ីសូម័រដែលបង្វិលពន្លឺច្រាសទ្រនិចនាឡិកាត្រូវបានគេហៅថា l- (ពី "ឆ្វេង" - ឆ្វេង) ឬ (-)-isomer ។ នៅពេលដែលមានមជ្ឈមណ្ឌល asymmetric ច្រើនជាងមួយនៅក្នុងម៉ូលេគុល ចំនួនអតិបរមានៃ isomers អុបទិកដែលអាចធ្វើបានគឺ 2n ដែល n គឺជាចំនួននៃមជ្ឈមណ្ឌល asymmetric ។ ជួនកាល អ៊ីសូម័រទាំងនេះខ្លះដូចគ្នាបេះបិទ ហើយវាកាត់បន្ថយចំនួនអ៊ីសូមអុបទិក។ ដូច្នេះ meso-isomers គឺជា isomers អុបទិក ដែលអសកម្មអុបទិក ដោយសារពួកវាមានប្លង់ស៊ីមេទ្រី។ អ៊ីសូម័រអុបទិកដែលមិនមែនជារូបភាពកញ្ចក់ត្រូវបានគេហៅថា "ឌីស្តូមឺរ" ។ ពួកវាខុសគ្នានៅក្នុងលក្ខណៈរូបវន្ត និងគីមីតាមរបៀបដូចគ្នាដែលអ៊ីសូមធរណីមាត្រខុសគ្នានៅក្នុងពួកវា។ ភាពខុសគ្នាទាំងនេះអាចត្រូវបានបង្ហាញដោយខ្សែសង្វាក់ត្រង់ដែលមានជាតិស្ករកាបូនប្រាំមួយដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធដូចខាងក្រោមៈ CH2OH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-CHO ។ នៅទីនេះ អាតូម asymmetric ចំនួនបួន ដែលត្រូវបានសម្គាល់ដោយសញ្ញាផ្កាយមួយ ត្រូវបានតភ្ជាប់ទៅក្រុមបួនផ្សេងគ្នា; ដូច្នេះ 24 ឬ 16 isomers គឺអាចធ្វើទៅបាន។ អ៊ីសូមឺរទាំង ១៦ នេះបង្កើតបាន ៨ គូនៃអង់ទីយ៉ូមឺរ។ គូណាមួយដែលមិនមែនជា enantiomers គឺ diastereomers ។ ជាតិស្ករចំនួន 6 ក្នុងចំណោមស្ករទាំង 16 ត្រូវបានបង្ហាញខាងក្រោមដែលគេហៅថា។ ការព្យាករណ៍របស់អ្នកនេសាទ។

ការរចនា D- និង L- សម្រាប់ enantiomers មិនសំដៅទៅលើទិសដៅនៃការបង្វិល (តំណាង d ឬ l) ប៉ុន្តែទៅទីតាំងនៃ OH នៅទាបបំផុត (នៅក្នុងការព្យាករ Fischer) asymmetric carbon: នៅពេលដែល OH នៅខាងស្តាំ។ អ៊ីសូមឺរត្រូវបានតំណាងថាជា D នៅពេលដែលនៅខាងឆ្វេង L. D - និងទម្រង់ L នៃគ្លុយកូសមានចំណុចរលាយដូចគ្នា ភាពរលាយ។ល។ ម៉្យាងវិញទៀត គ្លុយកូស និងកាឡាក់តូស ដែលជាឌីស្យាមេរ័រ មានចំណុចរលាយ ភាពរលាយខុសៗគ្នា។ល។

សព្វវចនាធិប្បាយ Collier ។ - សង្គមបើកចំហ. 2000 .

សូមមើលអ្វីដែល "គីមីវិទ្យាសរីរាង្គ។ រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល" មាននៅក្នុងវចនានុក្រមផ្សេងទៀត៖

សព្វវចនាធិប្បាយ Collier

សាខានៃគីមីវិទ្យាដែលសិក្សាអំពីសមាសធាតុកាបូន ដែលរួមបញ្ចូលជាដំបូង សារធាតុដែលបង្កើតជាសារធាតុរស់នៅភាគច្រើន (ប្រូតេអ៊ីន ខ្លាញ់ កាបូអ៊ីដ្រាត អាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីក វីតាមីន terpenes អាល់កាឡូអ៊ីត ។ល។); ទីពីរ សារធាតុជាច្រើន ...... សព្វវចនាធិប្បាយ Collier

ពាក្យនេះមានអត្ថន័យផ្សេងទៀត សូមមើល គីមីវិទ្យា (អត្ថន័យ)។ គីមីវិទ្យា (មកពីភាសាអារ៉ាប់ کيمياء‎ ដែលសន្មតថាមានប្រភពមកពីពាក្យអេហ្ស៊ីប km.t (ខ្មៅ) មកពីកន្លែងឈ្មោះអេហ្ស៊ីប ដីខ្មៅ និងសំណ “ខ្មៅ … … Wikipedia

ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច

នៅឆ្នាំ 1965 នៅព្រឹកព្រលឹមនៃយុគសម័យកុំព្យូទ័រ លោក Gordon Moore នាយកស្រាវជ្រាវនៅ Fairchild Semiconductors បានព្យាករណ៍ថាចំនួន transistors នៅលើបន្ទះឈីបនឹងកើនឡើងទ្វេដងជារៀងរាល់ឆ្នាំ។ វាមានរយៈពេល 35 ឆ្នាំហើយ ហើយច្បាប់របស់ Moore នៅតែជាធរមាន។ ពិតមែនហើយ យូរៗទៅការអនុវត្តផលិតកម្មមីក្រូអេឡិចត្រូនិចបានធ្វើវិសោធនកម្មបន្តិចបន្តួចចំពោះវា៖ សព្វថ្ងៃនេះគេជឿថាការកើនឡើងទ្វេដងនៃចំនួនត្រង់ស៊ីស្ទ័រកើតឡើងរៀងរាល់ 18 ខែម្តង។ ការធ្លាក់ចុះនៃកំណើននេះគឺបណ្តាលមកពីភាពស្មុគស្មាញនៃស្ថាបត្យកម្មមីក្រូឈីប។ ហើយសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាស៊ីលីកុន ការព្យាករណ៍របស់ Moore មិនអាចរក្សាជារៀងរហូតបានទេ។

ប៉ុន្តែមានដែនកំណត់ជាមូលដ្ឋានមួយទៀតនៅលើ "ច្បាប់របស់ Moore" ។ ការកើនឡើងនៃដង់ស៊ីតេនៃធាតុនៅលើបន្ទះឈីបត្រូវបានសម្រេចដោយការកាត់បន្ថយទំហំរបស់វា។ សូម្បីតែសព្វថ្ងៃនេះចម្ងាយរវាងធាតុដំណើរការអាចមាន 0.13x10-6 ម៉ែត្រ (ដែលគេហៅថាបច្ចេកវិទ្យា 0.13-micron) ។ នៅពេលដែលទំហំនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រនិងចម្ងាយរវាងពួកវាឈានដល់រាប់សិប nanometers អ្វីដែលគេហៅថាផលប៉ះពាល់នឹងចូលជាធរមាន - បាតុភូតរូបវន្តដែលរំខានទាំងស្រុងដល់ប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍ស៊ីលីកុនប្រពៃណី។ លើសពីនេះទៀតជាមួយនឹងការថយចុះនៃកម្រាស់នៃ dielectric នៅក្នុងត្រង់ស៊ីស្ទ័រដែលមានប្រសិទ្ធិភាពវាល, ប្រូបាប៊ីលីតេនៃអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់វាកើនឡើង, ដែលការពារផងដែរប្រតិបត្តិការធម្មតានៃឧបករណ៍។

មធ្យោបាយមួយទៀតដើម្បីកែលម្អដំណើរការគឺត្រូវប្រើឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកផ្សេងទៀតជំនួសឱ្យស៊ីលីកុន ដូចជាហ្គាលីញ៉ូម អាសេនីត (ហ្គាអេ) ជាដើម។ ដោយសារតែការចល័តខ្ពស់នៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងសម្ភារៈនេះវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបង្កើនល្បឿននៃឧបករណ៍ដោយលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បច្ចេកវិទ្យាដែលមានមូលដ្ឋានលើហ្គាលីយ៉ូម អាសេនីត មានភាពស្មុគស្មាញជាងស៊ីលីកុន។ ដូច្នេះ ទោះបីជាមូលនិធិសន្ធឹកសន្ធាប់ត្រូវបានវិនិយោគក្នុងការសិក្សារបស់ GaAs ក្នុងរយៈពេលពីរទសវត្សរ៍កន្លងមកនេះក៏ដោយ ក៏សៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នាដោយផ្អែកលើវាត្រូវបានគេប្រើជាចម្បងនៅក្នុងវិស័យយោធា។ នៅទីនេះការចំណាយខ្ពស់របស់ពួកគេត្រូវបានទូទាត់ដោយការប្រើប្រាស់ថាមពលទាបល្បឿនខ្ពស់និងភាពធន់នឹងវិទ្យុសកម្ម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ដោយផ្អែកលើ GaAs នៅតែស្ថិតក្រោមការរឹតត្បិត ដោយសារគោលការណ៍រូបវន្តជាមូលដ្ឋាន និងបច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្ម។

នោះហើយជាមូលហេតុដែលសព្វថ្ងៃនេះអ្នកឯកទេសក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រនិងបច្ចេកវិទ្យាជាច្រើនកំពុងស្វែងរកមធ្យោបាយជំនួសនៃការអភិវឌ្ឍន៍មីក្រូអេឡិចត្រូនិច។ មធ្យោបាយមួយដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាត្រូវបានផ្តល់ដោយម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច។

ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច - បច្ចេកវិទ្យាអនាគត។

លទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់វត្ថុធាតុម៉ូលេគុល និងម៉ូលេគុលបុគ្គលជាធាតុសកម្មនៃអេឡិចត្រូនិចបានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍របស់អ្នកស្រាវជ្រាវក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើនជាយូរមកហើយ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នាពេលថ្មីៗនេះ នៅពេលដែលព្រំដែននៃលទ្ធភាពសក្តានុពលនៃបច្ចេកវិទ្យា semiconductor បានក្លាយជាជាក់ស្តែង ការចាប់អារម្មណ៍លើមនោគមវិជ្ជាម៉ូលេគុលនៃការសាងសង់ធាតុជាមូលដ្ឋាននៃអេឡិចត្រូនិចបានផ្លាស់ប្តូរទៅជាផ្នែកសំខាន់នៃការស្រាវជ្រាវសកម្ម និងគោលដៅ ដែលសព្វថ្ងៃនេះបានក្លាយជាផ្នែកមួយនៃ ផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកទេសដ៏សំខាន់ និងជោគជ័យបំផុតនៃអេឡិចត្រូនិក។

ការរំពឹងទុកបន្ថែមទៀតសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍អេឡិចត្រូនិចត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការបង្កើតឧបករណ៍ដែលប្រើបាតុភូតកង់ទិចដែលក្នុងនោះគណនីបានទៅដល់ឯកតានៃអេឡិចត្រុងរួចហើយ។ ថ្មីៗនេះ ការសិក្សាទ្រឹស្តី និងពិសោធន៍នៃរចនាសម្ព័ន្ធទាបដែលបង្កើតដោយសិប្បនិម្មិតត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយ។ ស្រទាប់ quantum ខ្សែ និងចំនុច។ គេរំពឹងថា បាតុភូត quantum ជាក់លាក់ដែលបានសង្កេតនៅក្នុងប្រព័ន្ធទាំងនេះអាចបង្កើតជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការបង្កើតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រភេទថ្មីជាមូលដ្ឋាន។

ការផ្លាស់ប្តូរទៅកាន់កម្រិត Quantum គឺពិតជាដំណាក់កាលដ៏សំខាន់ថ្មីមួយក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍អេឡិចត្រូនិក ចាប់តាំងពី អនុញ្ញាតឱ្យអ្នកទៅធ្វើការជាមួយអេឡិចត្រុងស្ទើរតែតែមួយ និងបង្កើតអង្គចងចាំដែលអេឡិចត្រុងមួយអាចឆ្លើយតបទៅនឹងព័ត៌មានមួយប៊ីត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធកង់ទិចសិប្បនិម្មិត គឺជាកិច្ចការបច្ចេកវិទ្យាដ៏លំបាកមួយ។ ថ្មីៗនេះ វាបានក្លាយទៅជាជាក់ស្តែងដែលការអនុវត្តរចនាសម្ព័ន្ធបែបនេះត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការលំបាកផ្នែកបច្ចេកវិទ្យាដ៏អស្ចារ្យ សូម្បីតែនៅពេលបង្កើតធាតុតែមួយក៏ដោយ ហើយការលំបាកដែលមិនអាចគ្រប់គ្រងបានកើតឡើងនៅពេលបង្កើតបន្ទះសៀគ្វីដែលមានធាតុរាប់លាន។ ផ្លូវចេញពីស្ថានភាពនេះបើយោងតាមអ្នកស្រាវជ្រាវជាច្រើនគឺការផ្លាស់ប្តូរទៅបច្ចេកវិទ្យាថ្មី - ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច។

លទ្ធភាពជាមូលដ្ឋាននៃការប្រើប្រាស់ម៉ូលេគុលបុគ្គលជាធាតុសកម្មនៃមីក្រូអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានបង្ហាញដោយ Feynman ត្រឡប់មកវិញក្នុងឆ្នាំ 1957 ។ ក្រោយមកទៀត គាត់បានបង្ហាញថា ច្បាប់មេកានិចកង់ទិចមិនមែនជាឧបសគ្គចំពោះការបង្កើតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកទំហំអាតូមនោះទេ ដរាបណាដង់ស៊ីតេនៃការកត់ត្រាព័ត៌មានមិនលើសពី 1 ប៊ីត/អាតូម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មានតែការមកដល់នៃស្នាដៃរបស់ Carter និង Aviram ប៉ុណ្ណោះដែលចាប់ផ្តើមនិយាយអំពីម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិចជាវិស័យអន្តរកម្មសិក្សាថ្មី រួមមានរូបវិទ្យា គីមីវិទ្យា មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងវិទ្យាសាស្ត្រកុំព្យូទ័រ ហើយមានបំណងផ្ទេរមីក្រូអេឡិចត្រូនិចទៅមូលដ្ឋានធាតុថ្មី - ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុល។

នេះពិតជាបង្ហាញពីការប្ៀបប្ដូចមួយជាមួយនឹងប្រវត្តិនៃការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ពេលវេលាភាពជាក់លាក់ ដែលបានចេញពីឧបករណ៍វាស់ស្ទង់មេកានិក ដោយប្រើប៉ោលប្រភេទផ្សេងៗ តាមរយៈនាឡិការ៉ែថ្មខៀវដោយផ្អែកលើសន្ទុះនៃសភាពរឹង ហើយចុងក្រោយ សព្វថ្ងៃនេះ នាឡិកាដែលត្រឹមត្រូវបំផុតប្រើឥទ្ធិពល intramolecular នៅក្នុងអាម៉ូញាក់។ ម៉ូលេគុល ។ល។ អេឡិចត្រូនិកកំពុងអភិវឌ្ឍតាមរបៀបស្រដៀងគ្នា ដោយបានឆ្លងកាត់ការបញ្ជូនតអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច និងបំពង់បូមធូលី ទៅជាត្រង់ស៊ីស្ទ័រសភាពរឹង និងមីក្រូសៀគ្វី ហើយសព្វថ្ងៃនេះ វាបានឈានដល់កម្រិតលើសពីវិស័យបច្ចេកវិទ្យាម៉ូលេគុល។

វាមិនមែនជារឿងចៃដន្យទេដែលការយកចិត្តទុកដាក់ចម្បងគឺផ្តោតលើប្រព័ន្ធម៉ូលេគុល។ ទីមួយ ម៉ូលេគុលគឺជារចនាសម្ព័ន្ធ Quantum ដ៏ល្អមួយដែលមានអាតូមនីមួយៗ ចលនានៃអេឡិចត្រុងដែលត្រូវបានកំណត់ដោយច្បាប់គីមី Quantum និងជាដែនកំណត់ធម្មជាតិនៃ miniaturization ។ លក្ខណៈពិសេសមួយទៀតមិនសំខាន់តិចនៃបច្ចេកវិទ្យាម៉ូលេគុលគឺថាការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធកង់ទិចបែបនេះត្រូវបានសម្របសម្រួលយ៉ាងខ្លាំងដោយការពិតដែលថាការបង្កើតរបស់ពួកគេគឺផ្អែកលើគោលការណ៍នៃការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯង។ សមត្ថភាពនៃអាតូម និងម៉ូលេគុលនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់ក្នុងការបញ្ចូលគ្នាដោយឯកឯងចូលទៅក្នុងទម្រង់ម៉ូលេគុលដែលបានកំណត់ទុកជាមុន គឺជាមធ្យោបាយនៃការរៀបចំរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូទស្សន៍ quantum ។ ប្រតិបត្តិការជាមួយម៉ូលេគុលកំណត់ជាមុននូវវិធីនៃការបង្កើតរបស់វា។ វាគឺជាការសំយោគនៃប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលដែលជាសកម្មភាពដំបូងនៃការដំឡើងដោយខ្លួនឯងនៃឧបករណ៍ដែលត្រូវគ្នា។ នេះសម្រេចបាននូវអត្តសញ្ញាណនៃក្រុមដែលបានជួបប្រជុំគ្នា ហើយតាមនោះ អត្តសញ្ញាណនៃវិមាត្រនៃធាតុ និងដោយហេតុនេះ ភាពជឿជាក់ និងប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការ quantum និងមុខងាររបស់ឧបករណ៍ម៉ូលេគុល។

តាំងពីដើមដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍វិធីសាស្រ្តម៉ូលេគុលក្នុងមីក្រូអេឡិចត្រូនិច សំណួរអំពីគោលការណ៍រូបវន្តនៃដំណើរការនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុលនៅតែបើកចំហ។ ដូច្នេះ កិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងចម្បងគឺផ្តោតលើការស្វែងរករបស់ពួកគេ ដោយផ្តោតសំខាន់ទៅលើម៉ូលេគុលតែមួយ ឬក្រុមម៉ូលេគុល។ ទោះបីជាមានការងារមួយចំនួនធំក្នុងទិសដៅនេះក៏ដោយ ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃឧបករណ៍ម៉ូលេគុលគឺនៅឆ្ងាយពីពេញលេញ។ ហេតុផលមួយក្នុងចំណោមហេតុផលនេះគឺថា ជាពិសេសនៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃការបង្កើតម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច ការសង្កត់ធ្ងន់ខ្លាំងមួយត្រូវបានដាក់លើការងាររបស់ម៉ូលេគុលបុគ្គល ការស្វែងរក និងការបង្កើតម៉ូលេគុល bistable ដែលធ្វើត្រាប់តាមលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់កេះ។ ជាការពិតណាស់ វិធីសាស្រ្តនេះគឺមានភាពទាក់ទាញខ្លាំងនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃ miniaturization ប៉ុន្តែវាទុកឱកាសតិចតួចដែលឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុលអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងនាពេលអនាគតដ៏ខ្លីខាងមុខនេះ។

ការអភិវឌ្ឍនៃវិធីសាស្រ្តថ្មីមួយនៅក្នុងមីក្រូអេឡិចត្រូនិកតម្រូវឱ្យមានដំណោះស្រាយនៃបញ្ហាមួយចំនួននៅក្នុងផ្នែកសំខាន់បី: ការអភិវឌ្ឍនៃគោលការណ៍រាងកាយសម្រាប់ដំណើរការនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក; ការសំយោគនៃម៉ូលេគុលថ្មីដែលមានសមត្ថភាពរក្សាទុក បញ្ជូន និងបំប្លែងព័ត៌មាន។ ការអភិវឌ្ឍនៃវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការរៀបចំម៉ូលេគុលចូលទៅក្នុងក្រុម supramolecular ឬឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុល។

បច្ចុប្បន្ននេះ ការស្វែងរកដែលពឹងផ្អែកខ្លាំងមួយកំពុងដំណើរការសម្រាប់គោលគំនិតនៃការអភិវឌ្ឍន៍នៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុល និងគោលការណ៍រូបវន្តនៃដំណើរការ ហើយមូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការសាងសង់ធាតុជាមូលដ្ឋានកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើង។ អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុលកំពុងក្លាយជាវិទ្យាសាស្ត្រអន្តរកម្មថ្មីមួយដែលរួមបញ្ចូលគ្នារវាងរូបវិទ្យារដ្ឋរឹង រូបវិទ្យាម៉ូលេគុល គីមីសរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ ហើយមានបំណងផ្ទេរឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកទៅមូលដ្ឋានធាតុថ្មី។ ដើម្បីដោះស្រាយភារកិច្ចដែលបានកំណត់ និងប្រមូលផ្តុំការខិតខំប្រឹងប្រែងរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវដែលធ្វើការក្នុងវិស័យចំណេះដឹងផ្សេងៗ មជ្ឈមណ្ឌលនៃម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច មន្ទីរពិសោធន៍រួមគ្នាកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងប្រទេសឧស្សាហកម្មទាំងអស់ សន្និសីទ និងសិក្ខាសាលាអន្តរជាតិត្រូវបានប្រារព្ធឡើង។

ឥឡូវនេះ និងជាក់ស្តែង ហើយនៅពេលអនាគតដ៏ខ្លីខាងមុខ វាពិបាកក្នុងការនិយាយអំពីការបង្កើតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុលដែលដំណើរការដោយឈរលើមូលដ្ឋាននៃមុខងារនៃម៉ូលេគុលតែមួយ ប៉ុន្តែយើងពិតជាអាចនិយាយអំពីការប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលដែលឥទ្ធិពល intramolecular មាន។ ការបង្ហាញម៉ាក្រូស្កូប។ សម្ភារៈបែបនេះអាចត្រូវបានគេហៅថា "សម្ភារៈឆ្លាតវៃ" ។ ដំណាក់កាលនៃការបង្កើត "សម្ភារៈឆ្លាតវៃ" i.e. ដំណាក់កាលនៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុលមុខងារ ជាដំណាក់កាលធម្មជាតិ និងចាំបាច់ក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍អេឡិចត្រូនិក គឺជាដំណាក់កាលច្បាស់លាស់មួយក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពីបច្ចេកវិទ្យា semiconductor ទៅបច្ចេកវិទ្យាម៉ូលេគុល។ ប៉ុន្តែវាអាចទៅរួចដែលថារយៈពេលនេះនឹងវែងជាងដែលយើងគិតឥឡូវនេះ។ វាហាក់បីដូចជាមានភាពប្រាកដនិយមជាង ជាពិសេសនៅដំណាក់កាលដំបូងនៃការអភិវឌ្ឍន៍នៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុល ដើម្បីប្រើប្រាស់លក្ខណៈម៉ាក្រូស្កូបនៃប្រព័ន្ធម៉ូលេគុល ដែលនឹងត្រូវបានកំណត់ដោយការរៀបចំរចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញដែលកើតឡើងនៅកម្រិតនៃក្រុមម៉ូលេគុលនីមួយៗ។ គោលការណ៍រូបវន្តនៃការដំណើរការនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកបែបនេះគួរតែដកចេញនូវការរឹតបន្តឹងវិមាត្រ យ៉ាងហោចណាស់រហូតដល់ទំហំនៃការបង្កើតម៉ូលេគុលធំ។ តាមទស្សនៈនៃអេឡិចត្រូនិច និងលទ្ធភាពសក្តានុពលនៃការចតឧបករណ៍ម៉ូលេគុលជាមួយសមភាគី semiconductor វាជាការប្រសើរក្នុងការដោះស្រាយជាមួយប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលដែលផ្លាស់ប្តូរចរន្តអេឡិចត្រូនិចរបស់ពួកគេក្រោមឥទ្ធិពលខាងក្រៅ ជាចម្បងក្រោមឥទ្ធិពលនៃវាលអគ្គិសនី។

គំនិតនៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុលមិនត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាការជំនួសដ៏សាមញ្ញនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ semiconductor ជាមួយនឹងម៉ូលេគុលទេ ទោះបីជាបញ្ហាពិសេសនេះក៏នឹងត្រូវបានដោះស្រាយផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គោលដៅចម្បងគឺបង្កើតប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលដ៏ស្មុគស្មាញដែលអនុវត្តក្នុងពេលដំណាលគ្នានូវឥទ្ធិពលផ្សេងៗគ្នាជាច្រើនដែលបំពេញភារកិច្ចដ៏ស្មុគស្មាញមួយ។ ភារកិច្ចនៃប្រភេទនេះរួមបញ្ចូលដោយធម្មជាតិ ជាដំបូងភារកិច្ចបង្កើតអង្គចងចាំជាសកល ដែលជាផ្នែកសំខាន់បំផុតនៃឧបករណ៍កុំព្យូទ័រព័ត៌មានណាមួយ។ វាហាក់ដូចជាច្បាស់ណាស់ថាសក្តានុពលនៃម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិចនឹងត្រូវបានបង្ហាញឱ្យឃើញកាន់តែទូលំទូលាយដោយការបង្កើតបណ្តាញសរសៃប្រសាទដែលមានកោសិកាប្រសាទ និងអេឡិចត្រូសកម្មដែលភ្ជាប់ពួកវា។ ការបង្កើតដោយមធ្យោបាយនៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុលនៃណឺរ៉ូនសិប្បនិម្មិត ប្រភេទផ្សេងៗនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលរួមបញ្ចូលក្នុងបណ្តាញតែមួយនឹងបើកផ្លូវឆ្ពោះទៅរកការសម្រេចបាននូវសក្តានុពលទាំងអស់ដែលមាននៅក្នុងមនោគមវិជ្ជាសរសៃប្រសាទនឹងអនុញ្ញាតឱ្យបង្កើតប្រភេទព័ត៌មានថ្មីជាមូលដ្ឋាន និង ប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ និងចូលមកជិតដោះស្រាយបញ្ហានៃការបង្កើតបញ្ញាសិប្បនិម្មិត។

Bacteriorhodopsin: រចនាសម្ព័ន្ធនិងមុខងារ។

ម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានកំណត់ថាជាការអ៊ិនកូដ (ការកត់ត្រា) ដំណើរការ និងការទទួលស្គាល់ (អាន) នៃព័ត៌មាននៅកម្រិតម៉ូលេគុល និងម៉ាក្រូម៉ូលេគុល។ អត្ថប្រយោជន៍ចម្បងនៃការប៉ាន់ស្មានម៉ូលេគុលស្ថិតនៅក្នុងលទ្ធភាពនៃការរចនាម៉ូលេគុល និងការផលិតឧបករណ៍ "ពីបាតឡើងលើ" i.e. អាតូមដោយអាតូមឬបំណែកដោយបំណែក ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃឧបករណ៍ត្រូវបានកំណត់ដោយការសំយោគសរីរាង្គនិងវិធីសាស្ត្រវិស្វកម្មហ្សែន។ គុណសម្បត្តិពីរដែលត្រូវបានទទួលស្គាល់យ៉ាងល្អនៃអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុលគឺជាការកាត់បន្ថយយ៉ាងសំខាន់ក្នុងទំហំឧបករណ៍ និងការពន្យារការឃោសនារបស់ច្រកទ្វារ។

Bioelectronics ដែលជាសាខានៃម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច ស្វែងយល់ពីលទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់ biopolymers ជាម៉ូឌុលដែលគ្រប់គ្រងដោយពន្លឺ ឬថាមពលអគ្គិសនីនៅក្នុងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ និងអុបទិក។ តម្រូវការចម្បងសម្រាប់បេក្ខជនដែលទំនងជាក្នុងចំណោមគ្រួសារធំនៃ biopolymers គឺថាពួកគេត្រូវតែផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេឡើងវិញដើម្បីឆ្លើយតបទៅនឹងផលប៉ះពាល់រាងកាយមួយចំនួន និងបង្កើតរដ្ឋដាច់ពីគ្នាយ៉ាងហោចណាស់ពីរដែលខុសគ្នានៅក្នុងលក្ខណៈរូបវន្តដែលអាចវាស់វែងបានយ៉ាងងាយស្រួល (ឧទាហរណ៍ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រវិសាលគម)។

ក្នុងន័យនេះ ប្រូតេអ៊ីនមានការចាប់អារម្មណ៍ច្រើន ដែលមុខងារចម្បងរបស់វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការបំប្លែងថាមពលពន្លឺទៅជាថាមពលគីមីនៅក្នុងប្រព័ន្ធរស្មីសំយោគផ្សេងៗ។ បេក្ខជនដែលទំនងបំផុតក្នុងចំនោមពួកគេគឺម៉ាស៊ីនបូមប្រូតុងដែលពឹងផ្អែកលើពន្លឺ - bacteriorhodopsin (BR) ពីមីក្រូសរីរាង្គ halophilic Halobacterium salinarum(ពីមុន ហាឡូបាក់តេរី ហាឡូប៊ីម) បានរកឃើញនៅឆ្នាំ ១៩៧១ ។

Bacteriorhodopsin ដែលជាម៉ាស៊ីនដឹកជញ្ជូនប្រូតុងដែលមានផ្ទុកនូវកែវភ្នែក គឺជាប្រូតេអ៊ីន transmembrane នៃអាស៊ីតអាមីណូ 248 ដែលមានទម្ងន់ម៉ូលេគុល 26 kDa ជ្រាបចូលទៅក្នុងភ្នាសក្នុងទម្រង់ជាប្រាំពីរ។ ក- វង់; ន- និងស្ថានីយ C នៃខ្សែសង្វាក់ polypeptide មានទីតាំងនៅសងខាងនៃភ្នាស cytoplasmic: ស្ថានីយ N បែរមុខទៅខាងក្រៅ និង គ- បញ្ចប់ - នៅខាងក្នុងក្រឡា (រូបភាព 1, 2) ។

រូប ១.គំរូ BR នៅក្នុងធាតុនៃរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំ។ អាស៊ីតអាមីណូត្រូវបានញែកដាច់ពីគ្នា។
ពាក់ព័ន្ធនឹងការដឹកជញ្ជូនប្រូតុង៖ សំណល់អាស៊ីត aspartic ជារង្វង់
សំណល់ arginine ការ៉េ។ ជាមួយនឹង Lys-216 (K-216) មូលដ្ឋាន Schiff (SB) ត្រូវបានបង្កើតឡើង។
ព្រួញបង្ហាញទិសដៅនៃការដឹកជញ្ជូនប្រូតុង។

Chromophore BR - ប្រូតុង aldimine រីទីណាជាមួយ ក- ក្រុមអាមីណូនៃសំណល់ លីស-២១៦ដែលមានទីតាំងនៅផ្នែក hydrophobic នៃម៉ូលេគុល។ បន្ទាប់ពីការស្រូបនៃបរិមាណពន្លឺកំឡុងពេល photocycle រីទីណា isomerizes ពី ទាំងអស់។-អ៊ីក្នុង 13Z-ទម្រង់។ microenvironment ប្រូតេអ៊ីននៃ chromophore អាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាអ្នកទទួលជាមួយនឹងភាពជាក់លាក់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមសម្រាប់ ទាំងអស់។-E/13Z- រីទីណាល់ ដែលបំប្លែង isomerization នេះនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ លើសពីនេះទៀតអាស៊ីតអាមីណូមួយចំនួនទទួលខុសត្រូវចំពោះការទប់ស្កាត់ isomerizations ក្រៅពី ទាំងអស់។-E/13Zឧទាហរណ៍ពី ទាំងអស់។-E- ទៅ 7Z-, 9Z-, 11Z- កែវភ្នែក។ ខ្សែសង្វាក់ polypeptide ដែលនៅសល់ផ្តល់នូវបណ្តាញដឹកជញ្ជូនប្រូតុង ឬការពារក្រុមខាងក្នុង photochromic ពីឥទ្ធិពលបរិស្ថាន។

សណ្ឋានដីទៅវិញទៅមកនៃធាតុរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំដែលបង្កើតឡើងដោយខ្សែសង្វាក់ BR polypeptide បន្ទាប់ពីការស្រូបយកបរិមាណពន្លឺដោយការផ្លាស់ប្តូរម៉ូលេគុល chromophore ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតឆានែលសម្រាប់ការផ្ទេរ transmembrane នៃប្រូតុងពី cytoplasm ទៅបរិយាកាសខាងក្រៅ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយយន្តការម៉ូលេគុលនៃការដឹកជញ្ជូនដែលពឹងផ្អែកលើពន្លឺនៅតែមិនទាន់ដឹងនៅឡើយ។

រូប ២.គំរូគ្រោងការណ៍នៃរចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រ (លំហ) នៃ BR Sevenក-helices បង្កើតជាបែហោងធ្មែញ chromophore និងឆានែលបញ្ជូនប្រូតុង transmembrane ។

BR មាននៅក្នុងភ្នាសកោសិកា H. salinarum- បាក់តេរី halophilic archaebacteria ដែលរស់នៅ និងបង្កាត់នៅក្នុងបឹងអំបិល និងបឹង ដែលកំហាប់ NaCl អាចលើសពី 4 M ដែលខ្ពស់ជាងទឹកសមុទ្រ 6 ដង ( ~ 0,6 ម). ប្រូតេអ៊ីនតែមួយគត់នេះគឺមាននៅក្នុងវិធីជាច្រើនស្រដៀងទៅនឹងប្រូតេអ៊ីនដែលមើលឃើញ rhodopsin ទោះបីជាមុខងារសរីរវិទ្យារបស់ពួកគេខុសគ្នាក៏ដោយ។ ខណៈពេលដែល rhodopsin ដែលមើលឃើញដើរតួនាទីជា photoreceptor ចម្បងដែលផ្តល់នូវការមើលឃើញងងឹតដល់សត្វឆ្អឹងកងភាគច្រើន តួនាទីសរីរវិទ្យានៃ BR គឺដើម្បីធ្វើឱ្យ halobacteria ដើរតួជា facultative anaerobes នៅពេលដែលសម្ពាធផ្នែកនៃអុកស៊ីសែននៅក្នុងបរិស្ថានមានកម្រិតទាប។ ប្រូតេអ៊ីនមានមុខងារជាស្នប់ប្រូតុងដែលពឹងផ្អែកលើពន្លឺ ដែលធានាដល់ការបង្កើតជម្រាលអេឡិចត្រូតនៃប្រូតុងនៅលើផ្ទៃនៃភ្នាសកោសិកា ដែលវាបម្រើដើម្បីផ្ទុកថាមពល។ ការងារចម្បងដែលធ្វើដោយជម្រាលគឺការសំយោគ ATP តាមរយៈ phosphorylation anaerobic (phosphorylation) ហើយក្នុងករណីនេះគឺជាឧទាហរណ៍បុរាណនៃសម្មតិកម្មគីមីវិទ្យារបស់ Mitchell នៃ phosphorylation អុកស៊ីតកម្ម។ នៅពេលដែលគ្មានពន្លឺ ហើយសម្ពាធផ្នែកនៃអុកស៊ីសែនមានកម្រិតខ្ពស់ បាក់តេរីត្រឡប់ទៅជា phosphorylation អុកស៊ីតកម្មតាមអាកាសវិញ។
កោសិកា H. salinarumក៏មានផ្ទុកនូវអ្វីដែលហៅថា rhodopsins អារម្មណ៍ពីរ ( SR I និង SR II) ដែលផ្តល់នូវ phototaxis វិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន។ ប្រវែងរលកផ្សេងៗត្រូវបានអាន SR I និង SR IIជាម៉ូលេគុលឧបករណ៍រាវរក ដែលបណ្តាលឱ្យមានរលកសញ្ញាដែលគ្រប់គ្រងម៉ូទ័រ flagellar នៃបាក់តេរី។ ដោយមានជំនួយពីដំណើរការបឋមនៃការយល់ឃើញពន្លឺនេះ microorganisms ផ្លាស់ទីដោយឯករាជ្យចូលទៅក្នុងពន្លឺនៃសមាសភាពវិសាលគមសមរម្យ។ លើសពីនេះទៀតកោសិកាមាន halorhodopsin (GH) ដែលជាម៉ាស៊ីនបូមអ៊ីយ៉ុងដែលពឹងផ្អែកលើពន្លឺ ក្ល-។ មុខងារចម្បងរបស់វាគឺដើម្បីដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងក្លរួចូលទៅក្នុងកោសិកាដែលបាត់ដោយបាក់តេរីឥតឈប់ឈរដោយផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅពីខាងក្នុងទៅខាងក្រៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គីសនីដែលបង្កើតឡើងដោយ BR ។ យន្តការនៃសកម្មភាពរបស់ GR គឺមិនច្បាស់លាស់។ វាត្រូវបានសន្មត់ថា ក្ល- ភ្ជាប់ទៅនឹងអាសូត quaternary ដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ជាវិជ្ជមាននៃមូលដ្ឋាន Schiff protonated និង isomerization នៃ retinal ពី ទាំងអស់។- អ៊ី ក្នុង 13Z-ទម្រង់គឺបណ្តាលមកពីចលនារបស់អាសូតនេះ ដែលមានអ៊ីយ៉ុងភ្ជាប់ជាមួយវា។ ក្ល- ពីការបញ្ចូលទៅទិន្នផល ក្ល- - ផ្លូវដើរ។

រូប ៣.ផ្នែកមួយនៃភ្នាសពណ៌ស្វាយ (ទិដ្ឋភាពកំពូល) ។

BR ត្រូវបានធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៅក្នុងតំបន់នៃភ្នាសកោសិកា H. salinarumនៅក្នុងទម្រង់នៃភ្នាសពណ៌ស្វាយ (PM) បង្កើតជាគ្រីស្តាល់ពីរវិមាត្រជាមួយនឹងបន្ទះឈើឆកោន។ តំបន់ទាំងនេះមានប្រូតេអ៊ីនខ្លួនវា lipids មួយចំនួន carotenoids និងទឹក (រូបភាព 3) ។ ពួកវាជាធម្មតាមានរាងពងក្រពើ ឬរាងមូល ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតជាមធ្យមប្រហែល 0,5 មីក្រូ និង​មាន​ប្រហែល 25 % lipid និង 75 % កំប្រុក។ PM មានភាពធន់នឹងពន្លឺព្រះអាទិត្យ អុកស៊ីសែន សីតុណ្ហភាពច្រើនជាង 80ºC(ក្នុងទឹក) ទៅ ១៤០ អង្សាសេ(ស្ងួត), pHពី 0 ពីមុន 12 , កម្លាំងអ៊ីយ៉ុងខ្ពស់។ (3 M NaCl) សកម្មភាពនៃសារធាតុប្រូតេអុីនភាគច្រើនគឺមានភាពរសើបចំពោះល្បាយនៃសារធាតុរំលាយសរីរាង្គប៉ូលជាមួយនឹងទឹក ប៉ុន្តែមានភាពធន់នឹងសារធាតុរំលាយដែលមិនមានប៉ូលដូចជា ហេកសេន។ សារៈសំខាន់ជាក់ស្តែងដ៏អស្ចារ្យគឺលទ្ធភាពដែលមានស្រាប់នៃការបង្កប់ PM នៅក្នុងម៉ាទ្រីសវត្ថុធាតុ polymer ដោយមិនបាត់បង់លក្ខណៈសម្បត្តិគីមី។

ការដឹកជញ្ជូនប្រូតុងដែលបណ្ដាលមកពីពន្លឺត្រូវបានអមដោយការផ្លាស់ប្តូរវិសាលគមជាច្រើននៅក្នុង BR ដែលចំនួនសរុបត្រូវបានគេហៅថា photocycle (រូបភាព 4) ។ ការស្រាវជ្រាវសាមសិបឆ្នាំបាននាំឱ្យមានការយល់ដឹងយ៉ាងលម្អិតអំពីវដ្តរូបថត ប៉ុន្តែព័ត៌មានលម្អិតនៃការដឹកជញ្ជូនប្រូតុងនៅតែត្រូវបានសិក្សា។

វដ្ត photochemical នៃ BR មានអន្តរការីបុគ្គល ដែលអាចត្រូវបានកំណត់អត្តសញ្ញាណទាំងដោយការស្រូបយកអតិបរមា និងដោយ kinetics នៃការបង្កើត និងការពុកផុយ។ រូបភាពទី 4 បង្ហាញគំរូសាមញ្ញនៃ BR photocycle ។

រូប ៤.ម៉ូតូ​ម៉ាក BR

ដំណាក់កាល photochemical និងកម្ដៅត្រូវបានបង្ហាញជាព្រួញក្រាស់ និងស្តើងរៀងគ្នា។ និមិត្តសញ្ញាបញ្ឈរចង្អុលបង្ហាញ ទាំងអស់។ការអនុលោមតាមអ៊ីនៃរីទីណា (កម្រិតមធ្យម ខនិង អូ) និមិត្តសញ្ញា oblique - ទៅនឹងទម្រង់ 13Z ។ នៅក្នុងទីងងឹត BR ប្រែទៅជាល្បាយ 1: 1 ឃនិង ខល្បាយនេះត្រូវបានគេហៅថា BR ដែលសម្របខ្លួនដោយងងឹត។ នៅពេលដែល BR ​​ត្រូវបានបំភ្លឺ ការសម្របសម្រួលពន្លឺកើតឡើង ពោលគឺឧ។ ការផ្លាស់ប្តូរទៅរដ្ឋដី ខ. ពីទីនោះ វដ្តរូបថតចាប់ផ្តើម ដែលនាំទៅដល់ការដឹកជញ្ជូនប្រូតុងឆ្លងកាត់ភ្នាស។ ក្នុងអំឡុងពេលអន្តរកាល អិលទៅ មមានរយៈពេលប្រហែល 40 μs មូលដ្ឋាន Schiff ត្រូវបាន deprotonated ហើយ Asp85 ក្លាយជា protonated ។ ពីទីនោះ ប្រូតុងទៅខាងក្រៅនៃផ្នែកខាងក្រៅនៃឆានែលប្រូតុង។ ក្នុងអំឡុងពេលអន្តរកាល មទៅ នអាល់ឌីមីនត្រូវបានបង្កើតឡើងវិញ។ សំណល់ Asp96 ដើរតួជាអ្នកបរិច្ចាគប្រូតុង។ Asp96 ត្រូវបានបង្កើតឡើងវិញតាមរយៈ cytoplasmic proton hemichannel ។ ខណៈពេលដែលការផ្លាស់ប្តូរទាំងអស់រវាងអន្តរការីគឺអាចបញ្ច្រាស់បាន ការផ្លាស់ប្តូរពី MIទៅ MIIត្រូវបានគេជឿថាជាជំហានដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានដ៏សំខាន់នៅក្នុង photocycle ។ ក្នុងអំឡុងពេលនៃការផ្លាស់ប្តូរនេះ អាសូតនៃមូលដ្ឋាន Schiff មិនអាចចូលទៅដល់ផ្នែកខាងក្រៅនៃឆានែលប្រូតុងបានទេ ប៉ុន្តែមានតែទៅឆានែលពាក់កណ្តាល cytoplasmic ដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរទម្រង់នៃម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីន។

លក្ខណៈសម្បត្តិរូបវិទ្យានៃអន្តរការីត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយប្រវែងរលកនៃអតិបរមានៃការស្រូបយករបស់ពួកគេ និងតម្លៃនៃមេគុណនៃការផុតពូជនៃដុំសាច់ជាក់លាក់។ ប្រូតុងនៃ SB និងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនៃសំណល់ retinylidene ប៉ះពាល់ដល់ទំហំនៃការស្រូបយកអតិបរមា។ ក្នុងអំឡុងពេលនៃវដ្តរូបថត BR ការផ្លាស់ប្តូរទម្រង់អាស្រ័យលើសីតុណ្ហភាពជាច្រើនកើតឡើងនៅក្នុងប្រូតេអ៊ីន ដូច្នេះការបង្កើតអន្តរការីភាគច្រើនអាចត្រូវបានបង្ក្រាបដោយការត្រជាក់។

បន្ថែមពីលើម៉ាស៊ីនថតចម្លងសំខាន់ មានរដ្ឋពីរដែលអាចត្រូវបានបង្កើតដោយសិប្បនិម្មិត។ ក្នុងកម្រិតមធ្យម ទំនិង សំណួរការអនុលោមតាមភ្នែក 9Z. នេះត្រូវបានសម្រេចបន្ទាប់ពីការរំភើបចិត្ត photochemical ទាំងអស់។-អ៊ី-រីទីណានៅពេលដែល Asp85 ត្រូវបានប្រូតុងក្នុងពេលតែមួយ។ នេះអាចសម្រេចបានក្នុងប្រភេទ BR ប្រភេទព្រៃ ជាមួយនឹងតម្លៃទាប pHឬ deionization (ការបង្កើតដែលគេហៅថាភ្នាសខៀវ) ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយការត្រៀមលក្ខណៈបែបនេះមិនស្ថិតស្ថេរទេ។ វិធីសាស្រ្តជំនួសគឺការជំនួស Asp85អាស៊ីតអាមីណូដែលមានអត្ថន័យខុសគ្នា ភីកាដែលនៅតែមិនគិតថ្លៃតាមតម្លៃនៃការប្រាក់ pHឬការដកយកចេញពេញលេញនៃក្រុម carboxyl ដោយវិធីសាស្រ្ត mutagenesis ដែលដឹកនាំដោយគេហទំព័រ។ ស្ថេរភាពនៃភ្នាសពណ៌ខៀវដែលផ្លាស់ប្តូរបែបនេះគឺខ្ពស់ជាង។

លក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសរបស់ bacteriorhodopsin ផ្តល់នូវកម្មវិធីបច្ចេកទេសយ៉ាងទូលំទូលាយ ដែលវាអាចប្រើប្រាស់បាន ប៉ុន្តែបច្ចុប្បន្នមានតែអុបទិកប៉ុណ្ណោះដែលអាចធ្វើពាណិជ្ជកម្មបាន ចាប់តាំងពីការរួមបញ្ចូលរបស់ពួកគេទៅក្នុងប្រព័ន្ធបច្ចេកទេសទំនើបគឺសាមញ្ញបំផុត។

កម្មវិធីអុបទិកគឺផ្អែកលើការប្រើប្រាស់ខ្សែភាពយន្ត BR - ម៉ាទ្រីសវត្ថុធាតុ polymer នៃសមាសធាតុផ្សេងៗដែលមានម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីនរួមបញ្ចូលនៅក្នុងពួកគេ។ ជាលើកដំបូងនៅក្នុងពិភពលោក ខ្សែភាពយន្តបែបនេះផ្អែកលើប្រភេទ BR ព្រៃត្រូវបានទទួល និងសិក្សានៅក្នុងប្រទេសរបស់យើងក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃគម្រោង "Rhodopsin" ។ នៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ប្រសិទ្ធភាព និងការរំពឹងទុកនៃការប្រើប្រាស់សម្ភារៈបែបនេះ ហៅថា "Biochrome" ជាសម្ភារៈ photochromic និងជាឧបករណ៍ផ្ទុកសម្រាប់ការថត holographic ត្រូវបានបង្ហាញ។

ចំណាប់អារម្មណ៍ដ៏អស្ចារ្យគឺលទ្ធភាពនៃការផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃខ្សែភាពយន្ត BR:
ក) ការជំនួស chromophore ធម្មជាតិជាមួយនឹងការកែប្រែមួយ;
ខ) ឥទ្ធិពលគីមី (រូបវិទ្យា - គីមី) ។
គ) ការជំនួសចំណុចនៃសំណល់អាស៊ីតអាមីណូមួយចំនួនដោយវិធីសាស្ត្រវិស្វកម្មហ្សែន។

សមា្ភារៈដែលបានកែប្រែបែបនេះអាចមានលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់ដ៏មានតម្លៃ ដែលនឹងកំណត់ទុកជាមុននូវការប្រើប្រាស់របស់វាជាមូលដ្ឋានធាតុនៃ biocomputer ។

ម៉ូលេគុលនៃការគិត

ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅក្នុងប្រទេសជាច្រើនបានត្រលប់ទៅគំនិតចាស់និងសាមញ្ញនៃកុំព្យូទ័រ "គីមី" ដែលការគណនាត្រូវបានអនុវត្តដោយម៉ូលេគុលបុគ្គល។ ក្នុងរយៈពេលមួយឆ្នាំកន្លងមកនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវមកពីមន្ទីរពិសោធន៍ជាច្រើនក្នុងពេលតែមួយអាចទទួលបានលទ្ធផលដ៏អស្ចារ្យនៅក្នុងតំបន់នេះ ដែលសន្យាថានឹងផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពយ៉ាងខ្លាំង។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានទទួលជោគជ័យដ៏អស្ចារ្យក្នុងការធ្វើការជាមួយម៉ូលេគុល pseudorotoxan (ពួកវាត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1) ។

ពួកគេបានគ្រប់គ្រងដើម្បីឱ្យសមទៅនឹងម៉ូលេគុលបែបនេះដែលមានរាងជារង្វង់នៅលើអ័ក្ស - ម៉ូលេគុលលីនេអ៊ែរ។ ដើម្បីបងា្ករចិញ្ចៀនពីការលោតចេញពីអ័ក្ស បំណែកម៉ូលេគុលធំៗត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងចុងរបស់វា ដែលដើរតួជា "គ្រាប់" (ក្រុមអ្នកផ្តល់ជំនួយផ្សេងៗត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងសមត្ថភាពនេះ)។ នៅពេលប្រតិកម្មជាមួយអាស៊ីត (H+) ឬមូលដ្ឋាន (B) ចិញ្ចៀនអាចរុញពីចុងម្ខាងនៃអ័ក្សទៅម្ខាងទៀត "ប្តូរ" ស្ថានភាពគីមី។ វាជារឿងគួរឱ្យអស់សំណើចដែល ជាគោលការណ៍នៅកម្រិតម៉ូលេគុល ឧបករណ៍មេកានិចមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងវិញ ដែលស្រដៀងទៅនឹងការតភ្ជាប់នៃកំណាត់ និងកង់នៅក្នុងឧបករណ៍កុំព្យូទ័រដំបូងបំផុត បុព្វកាលបំផុតនៃសតវត្សទី 17 (ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយប្រសិនបើអ្នកចង់បាន អ្នកក៏អាច សូមមើល abacus ស្មៀនសាមញ្ញបំផុតនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលនេះជាមួយនឹង knuckle មួយនៅលើ twig គ្នា) ។

ម៉ូលេគុលប្តូរគីមីដ៏ប្រណិតនេះត្រូវបានសិក្សាឡើងវិញនៅដើមទសវត្សរ៍ទី 90 ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃគំនិត វានៅតែចាំបាច់ក្នុងការបង្កើតនូវវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ផ្សំ និងគ្រប់គ្រងអារេនៃមីនីក្រូឌីយ៉ូតទាំងនេះ។ ដោយបានបង្កើត monolayer នៃម៉ូលេគុលតម្រង់ទិសស្រដៀងគ្នានៃប្រភេទនេះលើផ្ទៃលោហៈ (កិច្ចការដ៏លំបាកនេះត្រូវបានដោះស្រាយដោយប្រើវិធីសាស្រ្តដំឡើងដោយខ្លួនឯងណាណូបច្ចេកវិជ្ជាចុងក្រោយបង្អស់) អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានដាក់ស្រទាប់មាសស្តើងបំផុតនៅលើវា ហើយបានបង្កើតគំរូដើមនៃ ច្រកតក្កវិជ្ជានៅលើមូលដ្ឋាននេះ។

ប៉ុន្មានខែក្រោយមក ក្រុមរួមគ្នានៃ Mark Reid និង James Tour (មកពីសាកលវិទ្យាល័យ Yale និង Rice) បានបង្ហាញនូវប្រភេទមួយទៀតនៃម៉ូលេគុលប្តូរទៅជាសាធារណៈ។ លទ្ធផលគឺគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងណាស់ដែលទស្សនាវដ្តី "វិទ្យាសាស្ត្រអាមេរិច" (ខែមិថុនា 2000) ថែមទាំងដាក់លើគម្របនៃការប្រកាស "កំណើតនៃម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច" (ខ្ញុំចង់បន្ថែម - ចុងក្រោយ!) ។ ដូចដែលអ្នកនិពន្ធម្នាក់បានសរសេរដោយមោទនភាពថា: "យើងបានបង្កើតម៉ូលេគុលមួយដែលមានចរន្តអគ្គិសនីអថេរដែលអាចកកកុញអេឡិចត្រុងនៅលើពាក្យបញ្ជារបស់យើងគឺដើម្បីធ្វើការជាឧបករណ៍ផ្ទុក" ។

ជាដំបូង James Tour ដោយប្រើបច្ចេកទេសពិសេស សំយោគខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ benzene-1,4-dithiolate units ដែលមានប្រវែង 14 ណាណូម៉ែត្រ។ ក្រុមត្រូវបានណែនាំទៅក្នុងវាដែលចាប់យកអេឡិចត្រុងប្រសិនបើម៉ូលេគុល "ស្ថិតនៅក្រោមភាពតានតឹង" ។ បញ្ហាដ៏លំបាកបំផុត ដែលត្រូវបានយកឈ្នះនោះគឺថា កុងតាក់ត្រូវតែជាដំណើរការគីមីដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន។ ដើម្បីឱ្យម៉ូលេគុលដំណើរការជាអង្គចងចាំ វាត្រូវតែបង្រៀនមិនត្រឹមតែចាប់យកអេឡិចត្រុងប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែត្រូវកាន់វាសម្រាប់តែពេលវេលាមួយប៉ុណ្ណោះ។ និយាយយ៉ាងតឹងរឹង នេះគឺជាសមិទ្ធិផលចម្បងរបស់ Reed និង Tour ជាមួយសហការី។
កុងតាក់អេឡិចត្រូគីមី (ក្នុងន័យតឹងរឹងបំផុត និងត្រឹមត្រូវបំផុតនៃពាក្យ!) ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភព។ 2 (ខាងឆ្វេង) ។ វាគឺជាខ្សែសង្វាក់នៃចិញ្ចៀន benzene បីដែលនៅកណ្តាលក្រុមដែលត្រូវបានភ្ជាប់ពីភាគីផ្ទុយគ្នា។ លេខ 2, និង NH2, (បន្លិចជាពណ៌ក្នុងរូប)។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល asymmetric បែបនេះបង្កើតបានជាពពកអេឡិចត្រុងនៃរូបរាងស្មុគស្មាញ ដែលបណ្តាលឱ្យមានរូបរាងដ៏គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើល និងមានសារៈសំខាន់ជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការដោះស្រាយបញ្ហា៖ នៅពេលដែលវាលត្រូវបានអនុវត្ត ម៉ូលេគុលរមួល ភាពធន់របស់វាផ្លាស់ប្តូរ ហើយវាចាប់ផ្តើមឆ្លងកាត់ចរន្ត ( ផ្នែកខាងស្តាំនៃរូបភាព) ។ នៅពេលដែលវាលត្រូវបានដកចេញ ម៉ូលេគុលវិលក្នុងទិសដៅផ្ទុយ ហើយត្រឡប់ទៅសភាពដើមវិញ។ កុងតាក់ផ្អែកលើគោលការណ៍នេះគឺជាខ្សែសង្វាក់លីនេអ៊ែរនៃម៉ូលេគុល nitrobenzenethiol ប្រហែល 1,000 ដែលស្ថិតនៅចន្លោះទំនាក់ទំនងលោហៈពីរ។ លើសពីនេះទៅទៀត ការវាស់វែងដោយប្រើមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី (បំណែកនៃខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលត្រូវបាន soldered រវាងអេឡិចត្រូតមាសរាងជាម្ជុល ultrathin ធរណីមាត្រពិសោធន៍ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3) ធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្រតិបត្តិការនៃកុងតាក់ ដែលអាចត្រូវបានគេហៅថាត្រឹមត្រូវ លក្ខណៈនៃចរន្ត-វ៉ុលម៉ូលេគុល និងចរន្តម៉ូលេគុល (រូបភាព .4) ។ ខ្សែកោង conductance (ដែលតាមវិធីនេះប្រែទៅជាជិតនឹងការគណនា) មានការធ្លាក់ចុះយ៉ាងច្បាស់។ នេះធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីផ្ទេរផ្នែកនៃម៉ូលេគុលពីស្ថានភាព conducting ទៅរដ្ឋមិន conducting និងផ្ទុយមកវិញដោយការផ្លាស់ប្តូរសាមញ្ញនៅក្នុងវ៉ុលដែលបានអនុវត្ត។ ជាផ្លូវការ និងទទួលបានពិតប្រាកដ (អ្នកគីមីវិទ្យា ពិតណាស់ចូលចិត្តពាក្យថា "សំយោគ") ជា triode ម៉ូលេគុល។ ជាការពិត នេះអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាដំណាក់កាលដំបូងក្នុងការបង្កើតម៉ូលេគុលអេឡិចត្រូនិច។

រូបភាពទី 4 លក្ខណៈម៉ូលេគុលបច្ចុប្បន្ន - វ៉ុល

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ទោះបីជាមូលដ្ឋានគ្រឹះទ្រឹស្តីនៃម៉ូលេគុលត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងល្អគ្រប់គ្រាន់ហើយ ហើយគំរូនៃធាតុស្ទើរតែទាំងអស់នៃសៀគ្វីឡូជីខលត្រូវបានបង្កើតឡើងក៏ដោយ ក៏ការលំបាកសំខាន់ៗកើតឡើងនៅក្នុងវិធីនៃការបង្កើតកុំព្យូទ័រម៉ូលេគុលពិតប្រាកដ។ លទ្ធភាពជាក់ស្តែងខាងក្រៅនៃការប្រើប្រាស់ម៉ូលេគុលបុគ្គលជាធាតុឡូជីខលនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចប្រែទៅជាមានបញ្ហាយ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់នៃប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលនិងតម្រូវការសម្រាប់ធាតុឡូជីខល។

ជាដំបូង ធាតុឡូជីខលត្រូវតែមានភាពជឿជាក់ខ្ពស់នៃប្រតិបត្តិការ នៅពេលសកម្មភាពត្រួតពិនិត្យត្រូវបានអនុវត្ត។ ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើការតភ្ជាប់អុបទិករវាងធាតុបន្ទាប់មកនៅក្នុងប្រព័ន្ធមួយម៉ូលេគុល - មួយ photon ភាពជឿជាក់នៃការប្តូរនឹងមានកម្រិតទាបដោយសារតែប្រូបាប៊ីលីតេទាបនៃការផ្លាស់ប្តូរម៉ូលេគុលទៅជាស្ថានភាពរំភើប។ មនុស្សម្នាក់អាចព្យាយាមយកឈ្នះលើការលំបាកនេះដោយប្រើប្រាស់ quanta មួយចំនួនធំក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ ប៉ុន្តែនេះផ្ទុយនឹងតម្រូវការសំខាន់មួយទៀត៖ ប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងសញ្ញាដោយធាតុដាច់ដោយឡែកមួយគួរតែនៅជិតការរួបរួម ពោលគឺថាមពលប្រតិកម្មជាមធ្យមគួរតែត្រូវគ្នាជាមួយនឹងថាមពលផលប៉ះពាល់ជាមធ្យម។ បើមិនដូច្នោះទេ នៅពេលដែលធាតុត្រូវបានបញ្ចូលគ្នាទៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃប្រតិបត្តិការរបស់វានឹងថយចុះ នៅពេលដែលពួកវាផ្លាស់ទីឆ្ងាយពីការចាប់ផ្តើមនៃខ្សែសង្វាក់។ លើសពីនេះទៀតធាតុត្រូវតែផ្លាស់ប្តូរដោយមិនច្បាស់លាស់ទៅស្ថានភាពដែលត្រូវការហើយស្ថិតនៅក្នុងវារយៈពេលយូរ - រហូតដល់ផលប៉ះពាល់បន្ទាប់។ សម្រាប់ម៉ូលេគុលសាមញ្ញ តម្រូវការនេះជាធម្មតាមិនពេញចិត្តទេ៖ ប្រសិនបើការផ្លាស់ប្តូរទៅជាស្ថានភាពរំភើបអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រង នោះការផ្លាស់ប្តូរបញ្ច្រាសអាចកើតឡើងដោយឯកឯង។

ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ មិនមែនអ្វីៗទាំងអស់សុទ្ធតែអាក្រក់នោះទេ។ ការប្រើប្រាស់ម៉ូលេគុលសរីរាង្គដ៏ធំ ឬស្មុគស្មាញរបស់វាធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបាន ជាគោលការណ៍ ដើម្បីជៀសផុតពីការលំបាកដែលបានរាប់បញ្ចូល។ ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងប្រូតេអ៊ីនមួយចំនួនប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងអេឡិចត្រូអុបទិកគឺនៅជិតនឹងការរួបរួម។ លើសពីនេះទៀតសម្រាប់ម៉ូលេគុលជីវសរីរាង្គដ៏ធំអាយុកាលនៃរដ្ឋរំភើបឈានដល់រាប់សិបវិនាទី។

ប៉ុន្តែទោះបីជាធាតុកុំព្យូទ័រម៉ូលេគុលតែមួយមិនមានភាពជឿជាក់នៃស៊ីលីកុនជំនាន់មុនក៏ដោយ ប្រតិបត្តិការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃកុំព្យូទ័រនាពេលអនាគតអាចសម្រេចបានដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានូវគោលការណ៍នៃម៉ូលេគុល និងការគណនាប៉ារ៉ាឡែលដែលប្រើក្នុងកុំព្យូទ័រទំនើប។ ដើម្បីធ្វើដូចនេះអ្នកត្រូវធ្វើឱ្យធាតុតក្កវិជ្ជាម៉ូលេគុលដូចគ្នាបេះបិទជាច្រើនដំណើរការស្របគ្នា។ បន្ទាប់មកប្រតិបត្តិការមិនត្រឹមត្រូវនៃមួយក្នុងចំណោមពួកគេនឹងមិននាំឱ្យមានការបរាជ័យគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងការគណនា។ កុំព្យូទ័រទំនើបស្របគ្នាដ៏ធំដែលមាន processor រាប់រយអាចរក្សាដំណើរការបានខ្ពស់ ទោះបីជា 75% នៃពួកវាបរាជ័យក៏ដោយ។ ប្រព័ន្ធរស់នៅស្ទើរតែទាំងអស់ប្រើគោលការណ៍នៃភាពស្របគ្នា។ ដូច្នេះ ភាពមិនល្អឥតខ្ចោះនៃសារពាង្គកាយនៅកម្រិតនៃកោសិកា ឬហ្សែននីមួយៗមិនរារាំងពួកវាពីដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនោះទេ។

សព្វថ្ងៃនេះនៅក្នុងពិភពលោកមានមជ្ឈមណ្ឌលវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យាច្រើនជាងដប់ដែលពាក់ព័ន្ធក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុល។ សន្និសីទប្រចាំឆ្នាំប្រមូលផ្តុំអ្នកជំនាញរាប់រយនាក់ក្នុងវិស័យនេះ។

ចំណាប់អារម្មណ៍ដ៏អស្ចារ្យនៅក្នុងម៉ូលេតូនិចគឺបណ្តាលមកពីការរំពឹងទុកមិនត្រឹមតែសម្រាប់ការសាងសង់កុំព្យូទ័រប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានលទ្ធភាពធំទូលាយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យាថ្មីៗផងដែរ។ ដោយសារតែភាពប្រែប្រួលខ្ពស់នៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកម៉ូលេគុលទៅនឹងពន្លឺ ពួកវាអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍បំប្លែងថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ក្លែងធ្វើដំណើរការនៃការធ្វើរស្មីសំយោគ និងបង្កើតឧបករណ៍ចាប់រូបភាពប្រភេទថ្មី គោលការណ៍ដែលនឹងស្រដៀងទៅនឹងការងាររបស់ភ្នែកមនុស្ស។ . ឧបករណ៍​ម៉ូលេគុល​ក៏​អាច​ប្រើ​ជា​ឧបករណ៍​ចាប់​សញ្ញា​ជ្រើសរើស​ដែល​ឆ្លើយតប​ចំពោះ​ប្រភេទ​ម៉ូលេគុល​មួយចំនួន​ប៉ុណ្ណោះ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាបែបនេះគឺចាំបាច់នៅក្នុងបរិស្ថានវិទ្យា ឧស្សាហកម្ម និងវេជ្ជសាស្ត្រ។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលធ្វើពីម៉ូលេគុលសរីរាង្គគឺងាយស្រួលជាងក្នុងការដាក់ចូលទៅក្នុងខ្លួនមនុស្ស ដើម្បីតាមដានស្ថានភាពរបស់វា។

ការដោះស្រាយបញ្ហាដែលប្រឈមមុខនឹងអេឡិចត្រូនិចម៉ូលេគុលតម្រូវឱ្យមានការខិតខំប្រឹងប្រែងរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើនដែលធ្វើការក្នុងវិស័យចំណេះដឹងសិក្សាពីគីមីវិទ្យា និងជីវវិទ្យា colloidal រហូតដល់រូបវិទ្យាទ្រឹស្តី ក៏ដូចជាក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់។ លើសពីនេះទៀត ការវិនិយោគហិរញ្ញវត្ថុសំខាន់ៗត្រូវបានទាមទារ។

វាក៏ចាំបាច់ផងដែរក្នុងការបណ្តុះបណ្តាលបុគ្គលិកដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់ថ្មីសម្រាប់ការងារនៅក្នុងតំបន់ស្មុគស្មាញនេះ ដែលស្ថិតនៅចំណុចប្រសព្វនៃវិទ្យាសាស្ត្រ។ ប៉ុន្តែតាមមើលទៅក្នុងរយៈពេល 10-15 ឆ្នាំវានឹងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យា។