គីមីវិទ្យា Supramolecular
ការអភិវឌ្ឍន៍នៃវិទ្យាសាស្ត្រដែលហៅថាគីមីវិទ្យា supramolecular ត្រូវបានវិភាគ។ និយមន័យ និងគោលគំនិតសំខាន់ៗនៃវិន័យនេះត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ។ នៅក្នុងបរិបទប្រវត្តិសាស្ត្រ ការសិក្សាដែលដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ត្រូវបានពិចារណា។ ឧទាហរណ៍នៃវត្ថុធម្មតាមួយចំនួនរបស់វា clathrates និង cyclodextrins ត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ។ វាត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាសមិទ្ធិផលចុងក្រោយបំផុតនៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular និងតំបន់ដែលមានសក្តានុពលបំផុតនៃការប្រើប្រាស់របស់វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការនៃការប្រមូលផ្តុំខ្លួនឯងនិងការរៀបចំដោយខ្លួនឯងដែលជាពិសេសអាចត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងការសំយោគ supramolecular និងការបង្កើតម៉ូលេគុលនិង supramolecular ។ ឧបករណ៍។
គីមីវិទ្យា Supramolecular ។ ផ្ទៃខាងក្រោយ
គីមីវិទ្យា Supramolecular គឺជាផ្នែកមួយដែលក្មេងជាងគេ ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះ វិស័យគីមីវិទ្យាកំពុងអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ អស់រយៈពេល 25-30 ឆ្នាំនៃអត្ថិភាពរបស់វា វាបានឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលសំខាន់ៗមួយចំនួនរួចហើយ ប៉ុន្តែនៅពេលជាមួយគ្នានោះ គំនិត និងគោលគំនិតសំខាន់ៗនៃវិន័យនេះមិនទាន់ល្បី និងទទួលយកជាទូទៅនៅឡើយ។ នៅក្នុងការពិនិត្យឡើងវិញនេះ យើងបានស្វែងរកដើម្បីតាមដានការអភិវឌ្ឍន៍នៃវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រដែលហៅថា គីមីវិទ្យា supramolecular ដើម្បីកំណត់និយមន័យជោគជ័យបំផុតនៃភារកិច្ចចម្បង និងគោលគំនិតសំខាន់បំផុតរបស់វា ហើយក៏ដើម្បីគូសបញ្ជាក់អំពីស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងការរំពឹងទុកផងដែរ។
ពាក្យ "គីមីវិទ្យា supramolecular" និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃវិន័យនេះត្រូវបានណែនាំដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របារាំង J.-M. Lenom ក្នុងឆ្នាំ 1978 ជាផ្នែកនៃការអភិវឌ្ឍន៍ និងទូទៅនៃស្នាដៃមុន (ជាពិសេសនៅឆ្នាំ 1973 ពាក្យ "supermolecule" បានបង្ហាញខ្លួននៅក្នុងស្នាដៃរបស់គាត់)។ គីមីវិទ្យា Supramolecular ត្រូវបានកំណត់ដោយពាក្យថា "ដូចជាមានវាលនៃគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុលដោយផ្អែកលើចំណង covalent ក៏មានវាលនៃគីមីវិទ្យា supramolecular គីមីនៃបណ្តុំម៉ូលេគុល និងចំណងអន្តរម៉ូលេគុល" ។ ក្រោយមក និយមន័យទីមួយនេះត្រូវបានកែទម្រង់ជាច្រើនដង។ ឧទាហរណ៍នៃនិយមន័យមួយផ្សេងទៀតដែលផ្តល់ដោយលេនៈ "គីមីវិទ្យា supramolecular គឺជា "គីមីសាស្ត្រលើសពីម៉ូលេគុល" ដែលសិក្សាពីរចនាសម្ព័ន្ធនិងមុខងារនៃសមាគមនៃប្រភេទគីមីពីរឬច្រើនដែលរួមគ្នាដោយកម្លាំងអន្តរម៉ូលេគុល" ។
ក្នុងករណីជាច្រើន សមាសធាតុដែលបង្កើតជាប្រព័ន្ធ supramolecular អាចត្រូវបានគេហៅថា (ដោយការប្ៀបប្ដូចជាមួយប្រព័ន្ធដែលត្រូវបានពិចារណាក្នុងជីវវិទ្យាម៉ូលេគុល) ម៉ូលេគុល receptor និងស្រទាប់ខាងក្រោម ដែលជាសមាសធាតុតូចជាងដែលត្រូវការចង។
ដើម្បីពណ៌នាឱ្យបានគ្រប់គ្រាន់នូវវត្ថុគីមី ចាំបាច់ត្រូវបង្ហាញធាតុរបស់វា និងប្រភេទនៃចំណងរវាងពួកវា ក៏ដូចជាលក្ខណៈនៃលំហ (ធរណីមាត្រ, ធរណីមាត្រ)។ វត្ថុនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ដែលជា supermolecules មានភាពជាក់លាក់ដូចគ្នាទៅនឹងម៉ូលេគុលបុគ្គលដែលផ្សំពួកវា។ វាអាចនិយាយបានថា " supermolecules គឺទាក់ទងទៅនឹងម៉ូលេគុលអ្វីដែលម៉ូលេគុលទាក់ទងទៅនឹងអាតូមហើយតួនាទីនៃចំណង covalent នៅក្នុង supermolecules ត្រូវបានលេងដោយអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុល" ។
យោងតាមលោក Lehn គីមីវិទ្យា supramolecular អាចត្រូវបានបំបែកជាពីរយ៉ាងទូលំទូលាយដែលត្រួតលើគ្នា:
- គីមីវិទ្យានៃ supermolecules - បានកំណត់យ៉ាងច្បាស់ភាគល្អិត oligomolecular ដែលកើតចេញពីការផ្សារភ្ជាប់អន្តរម៉ូលេគុលនៃសមាសភាគជាច្រើន - receptor និងស្រទាប់ខាងក្រោមរបស់វា (ស្រទាប់ខាងក្រោម) និងត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើគោលការណ៍នៃការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល;
- គីមីវិទ្យានៃក្រុមម៉ូលេគុល - ប្រព័ន្ធប៉ូលីម៉ូលេគុលដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងជាលទ្ធផលនៃការផ្សារភ្ជាប់គ្នាដោយឯកឯងនៃចំនួនមិនកំណត់នៃសមាសធាតុជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរទៅដំណាក់កាលជាក់លាក់មួយដែលមានអង្គការ និងលក្ខណៈមីក្រូទស្សន៍ដែលបានកំណត់ច្បាស់លាស់ច្រើន ឬតិចអាស្រ័យលើធម្មជាតិរបស់វា (ឧទាហរណ៍។ clathrates, ភ្នាស, vesicles, micelles) ។
ទម្រង់ Supramolecular អាចត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយការរៀបចំលំហនៃធាតុផ្សំ ស្ថាបត្យកម្មរបស់ពួកគេ "suprastructure" ក៏ដូចជាប្រភេទនៃអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលដែលផ្ទុកសមាសធាតុជាមួយគ្នា។ ក្រុម Supramolecular មានរចនាសម្ព័ន្ធ អនុលោមតាម ទែរម៉ូឌីណាមិក គីណេទិច និងថាមវន្ត; ប្រភេទផ្សេងៗនៃអន្តរកម្មអាចត្រូវបានសម្គាល់នៅក្នុងពួកវា ភាពខុសគ្នានៃកម្លាំង ទិសដៅ ការពឹងផ្អែកលើចម្ងាយ និងមុំ៖ អន្តរកម្មនៃការសំរបសំរួលជាមួយអ៊ីយ៉ុងដែក កម្លាំងអេឡិចត្រូត អ៊ីដ្រូសែន ចំណង, អន្តរកម្ម van der Waals, អន្តរកម្មអ្នកទទួល-ម្ចាស់ជំនួយ។ល។ ភាពខ្លាំងនៃអន្តរកម្មអាចប្រែប្រួលក្នុងជួរធំទូលាយ ពីខ្សោយ ឬមធ្យម ដូចជានៅក្នុងការបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែន រហូតដល់ខ្លាំង និងខ្លាំង ដូចជានៅក្នុងការបង្កើតការសម្របសម្រួល។ ចំណងជាមួយលោហៈមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាទូទៅ អន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលគឺខ្សោយជាងចំណង covalent ដូច្នេះទំនាក់ទំនង supramolecular មានស្ថេរភាពតិច ទែរម៉ូលេគុល មានលំនឹង គីណេទិកជាង និងថាមវន្តអាចបត់បែនបានជាងម៉ូលេគុល។
ដូច្នេះ គីមីវិទ្យា supramolecular ទទួលយក និងធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីពិចារណាពីទស្សនៈបង្រួបបង្រួមគ្រប់ប្រភេទនៃសហការីម៉ូលេគុលពីតូចបំផុតដែលអាចធ្វើបាន (dimer) ទៅធំបំផុត (ដំណាក់កាលរៀបចំ) ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ចាំបាច់ត្រូវបញ្ជាក់ម្តងទៀតថា វត្ថុនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ចាំបាច់មានផ្នែក (ប្រព័ន្ធរង) ដែលមិនត្រូវបានភ្ជាប់ដោយកូវ៉ាឡង់។
Lehn បានស្នើឱ្យបង្ហាញពីការផ្លាស់ប្តូរពីម៉ូលេគុលទៅគីមីវិទ្យា supramolecular ជាមួយនឹងគ្រោងការណ៍ដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។ មួយ។
រូបទី 1. គ្រោងការណ៍នៃការផ្លាស់ប្តូរពីគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុលទៅ supramolecular
មុខងារចម្បងនៃ supermolecules: ការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុលការផ្លាស់ប្តូរ (កាតាលីករ) និងការផ្ទេរ។ supermolecules មុខងាររួមជាមួយនឹងការប្រមូលផ្តុំ polymolecular និងដំណាក់កាលដែលត្រូវបានរៀបចំអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍ម៉ូលេគុលនិង supramolecular ។
បន្ថែមពីលើ Lehn មនុស្សម្នាក់ក៏គួរនិយាយអំពី C. J. Pedersen និង D. J. Crum ដែលការងារនិងការស្រាវជ្រាវរបស់គាត់បានដើរតួយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍គីមីសាស្ត្រ supramolecular ។ នៅឆ្នាំ 1987 អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទាំងបីនាក់នេះបានទទួលរង្វាន់ណូបែលផ្នែកគីមីវិទ្យា (សម្រាប់ការរួមចំណែកយ៉ាងម៉ឺងម៉ាត់របស់ពួកគេចំពោះការអភិវឌ្ឍន៍គីមីសាស្ត្រនៃសមាសធាតុម៉ាក្រូហឺតេរ៉ូស៊ីកលីកដែលមានសមត្ថភាពជ្រើសរើសបង្កើតស្មុគ្រស្មាញម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនភ្ញៀវ)។
ការស្រាវជ្រាវដែលដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃគីមីវិទ្យា supramolecular
ប្រភពដើមនៃគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា supramolecular អាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងស្នាដៃដែលបានអនុវត្តកាលពីអតីតកាល និងនៅដើមសតវត្សនេះ។ ដូច្នេះ P. Ehrlich ក្នុងឆ្នាំ 1906 ពិតជាបានណែនាំគោលគំនិតនៃការទទួល និងស្រទាប់ខាងក្រោម ដោយសង្កត់ធ្ងន់ថា ម៉ូលេគុលមិនមានប្រតិកម្មជាមួយគ្នាទៅវិញទៅមកទេ ប្រសិនបើពួកគេមិនចូលទៅក្នុងចំណងជាក់លាក់មួយ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ការចងមិនគួរមានណាមួយឡើយ ប៉ុន្តែជាជម្រើស។ នេះត្រូវបានសង្កត់ធ្ងន់ដោយ E. Fischer ត្រឡប់មកវិញក្នុងឆ្នាំ 1894 នៅពេលដែលគាត់បានបង្កើតគោលការណ៍ "សោរសោ" របស់គាត់ ដែលជាគោលការណ៍ដែលបង្ហាញថាការឆ្លើយឆ្លងស្តេរិច ការបំពេញបន្ថែមធរណីមាត្រនៃអ្នកទទួល និងស្រទាប់ខាងក្រោម គឺជាមូលដ្ឋាននៃការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល។ ជាចុងក្រោយ ការចងជ្រើសរើសតម្រូវឱ្យមានអន្តរកម្ម ភាពស្និទ្ធស្នាលរវាងដៃគូ ហើយឫសនៃគំនិតនេះអាចត្រូវបានស្វែងរកនៅក្នុងស្នាដៃរបស់ A. Werner ដែលធ្វើឲ្យគីមីវិទ្យា supramolecular ក្នុងន័យនេះមានលក្ខណៈទូទៅ និងការអភិវឌ្ឍន៍នៃគីមីសាស្ត្រសម្របសម្រួល។
យោងតាមលោក J.-M. លេន គំនិតទាំងបីនេះ - ការជួសជុល (ការចង) ការទទួលស្គាល់ និងការសម្របសម្រួល - បានដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់គីមីវិទ្យា supramolecular ។
គំនិតផ្សេងទៀតមួយចំនួននៃគីមីវិទ្យា supramolecular ក៏ត្រូវបានគេស្គាល់ជាយូរមកហើយ។ សូម្បីតែពាក្យ « bbermolecule”, ឧ។ super- ឬ supermolecule ត្រូវបានណែនាំរួចហើយនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ទី 30 ។ នៃសតវត្សរបស់យើងដើម្បីពិពណ៌នាអំពីកម្រិតខ្ពស់នៃអង្គការដែលកើតឡើងពីការផ្សារភ្ជាប់គ្នានៃម៉ូលេគុលឆ្អែតដែលសម្របសម្រួល (ឧទាហរណ៍ក្នុងអំឡុងពេលការបង្កើតឌីមឺរអាស៊ីតអាសេទិក) ។ តួនាទីសំខាន់នៃអង្គការ supramolecular ក្នុងជីវវិទ្យាត្រូវបានគេស្គាល់យ៉ាងច្បាស់។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការលេចឡើង និងការអភិវឌ្ឍន៍នៃគីមីវិទ្យា supramolecular ជាវាលឯករាជ្យនៅក្នុងប្រព័ន្ធវិទ្យាសាស្ត្រគីមីបានកើតឡើងច្រើនក្រោយមក។ នេះជាអ្វីដែល J.-M. Len នៅក្នុងសៀវភៅរបស់គាត់៖ “... សម្រាប់ការលេចចេញ និងការអភិវឌ្ឍន៍យ៉ាងឆាប់រហ័សនៃវិន័យវិទ្យាសាស្ត្រថ្មី ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃលក្ខខណ្ឌបីគឺត្រូវបានទាមទារ។ ជាដំបូង ចាំបាច់ត្រូវទទួលស្គាល់នូវគំរូថ្មីដែលបង្ហាញពីសារៈសំខាន់នៃការសង្កេត ទិន្នន័យ លទ្ធផល ដែលមានភាពខុសប្លែកគ្នា និងហាក់បីដូចជាមិនទាក់ទងគ្នា ហើយបញ្ចូលវាទៅក្នុងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាតែមួយ។ ទីពីរ ឧបករណ៍គឺត្រូវការជាចាំបាច់ដើម្បីសិក្សាវត្ថុនៅក្នុងតំបន់នេះ ហើយនៅទីនេះការអភិវឌ្ឍន៍នៃវិធីសាស្រ្តរូបវន្តទំនើបសម្រាប់សិក្សារចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិ (IR, UV និងជាពិសេស NMR spectroscopy, mass spectrometry, X-ray diffraction, etc.) បានដើរតួរជា តួនាទីសម្រេចចិត្តនៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular ។ ដែលធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីសិក្សាសូម្បីតែក្រុម supramolecular ដែលទាក់ទងគ្នា labile កំណត់លក្ខណៈដោយអន្តរកម្មមិន-covalent ថាមពលទាប។ ទីបី ឆន្ទៈរបស់សហគមន៍វិទ្យាសាស្ត្រក្នុងការទទួលយកគំរូថ្មីគឺចាំបាច់ដើម្បីឱ្យវិន័យថ្មីអាចស្វែងរកការឆ្លើយតបមិនត្រឹមតែក្នុងចំណោមអ្នកឯកទេសដែលពាក់ព័ន្ធដោយផ្ទាល់នៅក្នុងវាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏នៅក្នុងផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រដែលជិតស្និទ្ធ (និងមិនជិតស្និទ្ធបំផុត) ផងដែរ។ នេះបានកើតឡើងជាមួយនឹងគីមីវិទ្យា supramolecular ដូចជានៅឆ្ងាយដូចដែលមនុស្សម្នាក់អាចវិនិច្ឆ័យពីល្បឿនយ៉ាងលឿននៃការអភិវឌ្ឍនិងការជ្រៀតចូលទៅក្នុងវិញ្ញាសាផ្សេងទៀតក្នុងរយៈពេល 25 ឆ្នាំកន្លងមកនេះ។
យោងតាមលោក Lehn "... គីមីវិទ្យា supramolecular ដូចដែលយើងដឹងនៅថ្ងៃនេះបានចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការសិក្សានៃការចងជ្រើសរើសនៃ cations ដែកអាល់កាឡាំងដោយ macrocyclic ធម្មជាតិនិងសំយោគនិង macropolycyclic ligands, មកុដ ethers និង cryptands" ។
ក្នុងចំណោមសមាសធាតុធម្មជាតិប្រភេទនេះ ជាដំបូង អង់ទីប៊ីយ៉ូទិក វ៉ាលីណូមីស៊ីន គួរតែត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញ។ ការឌិគ្រីបនៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់វានៅឆ្នាំ 1963 ដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសូវៀតដឹកនាំដោយ Yu. A. Ovchinnikov បានចូលរួមចំណែកយ៉ាងធំធេងបានហួសពីការរកឃើញធម្មតា។ ស៊ីក្លូ depsipeptide នេះ (វាត្រូវបានបង្កើតឡើងពីសំណល់អាស៊ីតអាមីណូ និងអ៊ីដ្រូស៊ីតដែលភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកដោយចំណងអាមីដ និងអេស្ទ័រ) ប្រែក្លាយជាលើកដំបូងក្នុងចំណោមស្មុគស្មាញភ្នាស ឬអ៊ីយ៉ូណូហ្វ័រ។ ឈ្មោះបែបនេះឆ្លុះបញ្ចាំងពីសមត្ថភាពនៃសារធាតុទាំងនេះក្នុងការផ្តល់នូវសមាសធាតុស្មុគ្រស្មាញជាមួយនឹង cations អាល់កាឡាំងនៅក្នុងដំណោះស្រាយ និងដើម្បីផ្ទេរ cation ចងតាមរយៈភ្នាសជីវសាស្រ្ត។ ជាមួយនឹងការរកឃើញនៃ ionophores លទ្ធភាពនៃការកំណត់គោលបំណងនៃលំហូរអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងប្រព័ន្ធរស់នៅបានក្លាយជាលទ្ធភាពពិតប្រាកដមួយ។ សម្រាប់ការងារក្នុងវិស័យភ្នាស-សកម្មស្មុគស្មាញ Ovchinnikov និងសហការីរបស់គាត់បានទទួលរង្វាន់លេនីនក្នុងឆ្នាំ 1978 ។
ដំណាក់កាលសំខាន់បន្ទាប់ក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍គីមីវិទ្យា supramolecular ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការរកឃើញដោយ C. Pedersen ក្នុងឆ្នាំ 1962 នៃក្រេដអេធើរ។ នៅក្នុងការប៉ុនប៉ងដើម្បីសំយោគសារធាតុទប់ស្កាត់ដើម្បីធ្វើឱ្យប្រេងមានស្ថេរភាពពីអុកស៊ីតកម្ម Pedersen ទទួលបានផលិតផលដែលឥឡូវនេះហៅថា dibenzo-18-crown-6 ។ ក្រោយមក Pedersen បានសំយោគ និងសិក្សាអំពី 60 macrocyclic polyesters ជាមួយនឹងចំនួនអាតូមអុកស៊ីសែនពី 4 ទៅ 20 និងទំហំចិញ្ចៀនពី 12 ទៅ 60 សមាជិក។ គាត់បានរកឃើញថា អេធើរមកុដបង្កើតជាស្មុគ្រស្មាញដ៏រឹងមាំជាមួយនឹងសារធាតុដែកផែនដីអាល់កាឡាំង និងអាល់កាឡាំង ដែលអាចញែកដាច់ពីគ្នាក្នុងទម្រង់គ្រីស្តាល់។
នៅឆ្នាំ 1966 J.-M. Len ចាប់អារម្មណ៍លើដំណើរការដែលកើតឡើងក្នុងប្រព័ន្ធប្រសាទ ហើយឆ្ងល់ថាតើគីមីវិទ្យាអាចរួមចំណែកក្នុងការសិក្សាមុខងារជីវសាស្ត្រខ្ពស់ជាងនេះដែរឬទេ? ដំណើរការអគ្គិសនីនៅក្នុងកោសិកាប្រសាទគឺផ្អែកលើការផ្លាស់ប្តូរការចែកចាយអ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូម និងសូដ្យូមនៅក្នុងភ្នាសកោសិកា។ ឯកសារវិទ្យាសាស្ត្រដែលបានបោះពុម្ពនៅពេលនោះបានបង្ហាញថា valinomycin អាចសម្របសម្រួលការផ្ទេរអ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូមទៅក្នុង mitochondria ។ នេះបាននាំ Len នូវគំនិតដែលថា cyclopeptides ដែលបង្កើតដោយសិប្បនិម្មិតសមរម្យ ឬអាណាឡូករបស់វាអាចជាមធ្យោបាយនៃការសិក្សាការចែកចាយ cations នៅក្នុងភ្នាស និងការដឹកជញ្ជូនរបស់ពួកគេតាមរយៈភ្នាស។ លក្ខណៈសម្បត្តិបែបនេះក៏ត្រូវបានបង្ហាញដោយថ្នាំអង់ទីប៊ីយោទិចអព្យាក្រឹតផ្សេងទៀតនៃក្រុម enniatin និង actin ដែលត្រូវបានពន្យល់ដោយការជ្រើសរើសនៃការបង្កើតស្មុគស្មាញជាមួយ cations ។ លោហធាតុអាល់កាឡាំង. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាបានក្លាយជាការចាំបាច់ក្នុងការសំយោគម៉ូលេគុលដែលមានសកម្មភាពគីមីតិចជាង ស៊ីលីក ផេបទីត។ តួនាទីដ៏សំខាន់សម្រាប់ការអនុវត្តការសំយោគបែបនេះត្រូវបានលេងដោយការរកឃើញរបស់ Ch. Pedersen ។ Crown ethers បានចាប់ផ្តើមត្រូវបានចាត់ទុកថាជាសារធាតុដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវសមត្ថភាពស្មុគស្មាញនៃថ្នាំអង់ទីប៊ីយោទិច macrocyclic និងមុខងារស្ថេរភាពនៃអេធើរ។
រូបភាពទី 2. Cryptands សំយោគដោយ J.-M. លេណុម (m=0, n=1; m=1, n=0; m=n=1)
ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាច្បាស់ណាស់ថាសមាសធាតុដែលមានបែហោងធ្មែញរាងស្វ៊ែរបីវិមាត្រដែលរុំព័ទ្ធទាំងស្រុងនូវអ៊ីយ៉ុងដែលចងជាប់នោះគួរតែបង្កើតជាស្មុគស្មាញខ្លាំងជាងម៉ាក្រូដែលមានរាងសំប៉ែត។ ការងារលើបញ្ហានេះបានចាប់ផ្តើមនៅខែតុលា ឆ្នាំ 1967 ហើយនៅរដូវស្លឹកឈើជ្រុះឆ្នាំ 1968 អាមីណូ ester បីវិមាត្រដំបូងត្រូវបានទទួល ដែល Len ហៅថា cryptand (រូបភាព 2, m=n=1) ។ សមត្ថភាពរបស់វាក្នុងការភ្ជាប់អ៊ីយ៉ុងប៉ូតាស្យូមយ៉ាងរឹងមាំត្រូវបានកត់សម្គាល់ភ្លាមៗ ហើយរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីប (កោសិកា) ត្រូវបានសន្មតថាជាលទ្ធផលស្មុគស្មាញ។ លេខសម្ងាត់ផ្សេងទៀតក៏ត្រូវបានសំយោគផងដែរ។ រចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់នៃចំនួននៃស្មុគស្មាញ (រូបភាពទី 3) ។
D. Cram បានទាក់ទាញការយកចិត្តទុកដាក់ចំពោះគុណវិបត្តិយ៉ាងសំខាន់នៃមកុដ ethers និង cryptands ដែលមាននៅក្នុងការពិតដែលថាពួកវាទាំងពីរមិនត្រូវបានរៀបចំយ៉ាងល្អក្នុងការទទួលអ៊ីយ៉ុងភ្ញៀវ: រចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេគឺដូចជាវាមានស្នាមជ្រីវជ្រួញ ប៉ុន្តែនៅដាច់ដោយឡែកក្នុងទម្រង់ជាគ្រីស្តាល់។ មិនត្រង់ (រូបភាពទី 4, ក, ខ) ។ ដូច្នេះនៅពេលដែល cation ចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញ ការចំណាយថាមពលត្រូវបានទាមទារសម្រាប់ការតម្រឹមរបស់វា (ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព) ហើយនេះប៉ះពាល់ដល់ស្ថេរភាពនៃស្មុគស្មាញ។ D. Cram បានសម្រេចចិត្តរចនាអ្វីដែលគេហៅថា "ម៉ូលេគុល-to
រូបភាពទី 3. រចនាសម្ព័ន្ធគ្រីប Rubidium
កុងតឺន័រ" ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធរៀបចំជាមុន។ ជាលទ្ធផលនៃការសំយោគពហុដំណាក់កាលស្មុគ្រស្មាញនៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ។ ស្វ៊ែរ និង cavitands ត្រូវបានគេទទួលបាន (រូបភាពទី 4 គ, ឃ) - ប្រភេទនៃចានម៉ូលេគុល ជញ្ជាំងដែលត្រូវបានតម្រង់ជួរដោយស្នូលក្លិនក្រអូប និងការធ្លាក់ទឹកចិត្តដែលភាគល្អិតភ្ញៀវធ្លាក់ត្រូវបានតម្រង់ជួរជាមួយអាតូមអុកស៊ីសែន។ ចានទាំងនេះសូម្បីតែមានជើង - ក្រុមមេទីលដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងរ៉ាឌីកាល់ phenyl ។ នៅក្នុងវគ្គនៃការសិក្សា វាបានប្រែក្លាយថា សមាសធាតុដែលទទួលបានបង្កើតជាស្មុគស្មាញដែលមានស្ថេរភាពជាងជាមួយ cations លោហៈអាល់កាឡាំងជាង អេធើរ និងគ្រីបដាន។ ម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតតូចៗ ដូចជា CH 2 Cl 2 , CH 3 CN , SO 2 ក៏អាចចូលទៅក្នុងចានគោម និងសង្កត់យ៉ាងរឹងមាំនៅទីនោះ។
វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាសមាសធាតុស្មុគ្រស្មាញកាន់តែច្រើនក៏មានដំណើរការស្មុគ្រស្មាញជាងមុននៃការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុលផងដែរ។ ប្រសិនបើស្មុគ្រស្មាញគ្រីបត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយសាមញ្ញបំផុត - "ស្វ៊ែរ" - ការទទួលស្គាល់ដែលក្នុងនោះមានតែទំហំនៃស្វ៊ែរដែលប្រហាក់ប្រហែលស្រទាប់ខាងក្រោមដើរតួនាទីមួយបន្ទាប់មកសម្រាប់សមាសធាតុស្មុគស្មាញការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុលអាចជា "tetrahedral" ឬ "លីនេអ៊ែរ" ការទទួលស្គាល់។ អនុវត្តដោយអ្នកទទួលនៃប្រភេទផ្សេងៗគ្នា។ ក្នុងឆ្នាំបន្តបន្ទាប់ ដំណើរការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុលជាច្រើនប្រភេទនេះត្រូវបានសិក្សា ហើយអ្នកទទួលដែលពាក់ព័ន្ធនឹងដំណើរការជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃសមាសធាតុ (ក្រោន អេធើរ គ្រីបថេន ស្វ៊ែរ៉ង់ ខាវីតាន កាលីហ្សារែន ស៊ីក្លូហ្វាន ស៊ីក្លូឌិកត្រីន គ្រីបថិន ជាដើម។) . ដូចដែលលោក Lehn បានសរសេរថា "... វិស័យស្រាវជ្រាវបានពង្រីក ដែលនាំទៅដល់ការសម្រេចបាននូវការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុលថាជាវាលថ្មីមួយនៃការស្រាវជ្រាវគីមី ដែលបានដាក់ការយកចិត្តទុកដាក់លើអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុល និងដំណើរការជាទូទៅ រីករាលដាលដល់ជួរទាំងមូល។ នៃផ្នែកដែលពាក់ព័ន្ធបានរីកចម្រើនទៅជាគីមីវិទ្យា supramolecular" ។
រូបទី 4. រចនាសម្ព័ន្ធពិត (មិនរៀបចំ) នៃមកុដ ether (a), cryptand (b) និងរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានរៀបចំទុកជាមុននៃ cavitand (c) និង spherand (d)
ប្រវត្តិនៃការសិក្សាអំពីវត្ថុធម្មតាមួយចំនួននៃគីមីវិទ្យា supramolecular
នៅក្នុងបរិបទប្រវត្តិសាស្ត្រ វត្ថុដែលបានសិក្សាដំបូងនៃគីមីវិទ្យា supramolecular គឺជាសមាសធាតុរួមបញ្ចូល ដែលក្រោយមកហៅថា clathrates ។ Clathrates គឺជាសមាសធាតុដែលបង្កើតឡើងដោយការបញ្ចូលម៉ូលេគុលដែលហៅថាភ្ញៀវទៅក្នុងបែហោងធ្មែញនៃរន្ទាដែលមានម៉ូលេគុលប្រភេទផ្សេងទៀតហៅថា hosts ឬចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញនៃម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនដ៏ធំមួយ។ ជារឿយៗមិនមានអន្តរកម្មផ្សេងទៀតរវាងភ្ញៀវ និងម្ចាស់ផ្ទះជាង van der Waals នោះទេ។ ស្ថេរភាពកំដៅនៃសមាសធាតុបែបនេះត្រូវបានធានាដោយធរណីមាត្រអំណោយផលនៃការរៀបចំម៉ូលេគុលភ្ញៀវនៅក្នុងបែហោងធ្មែញនៃក្របខ័ណ្ឌម៉ាស៊ីន ជាលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលខ្សោយនាំឱ្យមានការកើនឡើងថាមពលបើប្រៀបធៀបទៅនឹងថាមពលនៃធាតុផ្សំនៃសមាសធាតុដំបូង។ នៅក្នុងរដ្ឋសេរី។ ក្នុងករណីនេះ ចំពោះសមាសធាតុគីមីធម្មតា សមាមាត្រនៃសមាសធាតុផ្សំអាចប្រែប្រួល ដូចជានៅក្នុងករណីនៃ hydroquinone clathrates ជាមួយនឹងឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ ឬកំណត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដូចជានៅក្នុងសមាសធាតុអ៊ុយជាមួយប៉ារ៉ាហ្វីន និងនៅក្នុងសារធាតុ clathrate hydrates ភាគច្រើន។
សារធាតុដែលបច្ចុប្បន្នត្រូវបានចាត់ទុកថាជាសមាសធាតុរួមបញ្ចូលគឺជាក់ស្តែងជាលើកដំបូងដែលត្រូវបានសង្កេតឃើញដោយ A. Cronstedt ដែលបានរកឃើញ zeolite stilbite ក្នុងឆ្នាំ 1756 និង J. Priestley ដែលនៅឆ្នាំ 1778 បានរកឃើញ "ទឹកកកមិនធម្មតា" ដែលប្រែទៅជា SO 2 hydrate . 10H 2 O. ក្នុងឆ្នាំ 1785 - 1786 ។ B. Peletier និង W. Karsten ហើយនៅឆ្នាំ 1811 G. Davy បានសង្កេតឃើញការបង្កើតគ្រីស្តាល់កំឡុងពេលត្រជាក់នៃក្លរីនឧស្ម័ន ក្រោយមក (ក្នុងឆ្នាំ 1823) M. Faraday បានបង្កើតថាវាជា Cl 2 ។ 10H 2 O ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធនៃ hydrate នេះត្រូវបានបង្កើតឡើងតែនៅក្នុងឆ្នាំ 1952 ដោយ M. Stackelberg និង G. Müller ប៉ុណ្ណោះ។
រូបភាពទី 5 រចនាសម្ព័ន្ធនៃស្មុគ្រស្មាញ clathrate នៃ thiourea ជាមួយ adamantane 3: 1
គំនិត Amo និងពាក្យ "clathrate" នៅក្នុងការបកស្រាយទំនើបរបស់វាត្រូវបានណែនាំនៅឆ្នាំ 1947 ដោយ G. Powell ។ នៅលើរូបភព។ រូបភាពទី 5 បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធនៃ thiourea-adamantane 3: 1 clathrate complex ជាឧទាហរណ៍។ ស្មុគ្រស្មាញ Clathrate ក៏រួមបញ្ចូលសមាសធាតុផ្សំនៃ cyclodextrins ផងដែរ។
រូបភព 6. រចនាសម្ព័ន្ធរបស់ cyclodextrins: a - រចនាសម្ព័ន្ធគីមី ខ - រាង
Iclodextrins គឺជា cyclic oligosaccharides ដែលម៉ូលេគុលត្រូវបានបង្កើតឡើងពីប្រាំមួយ ប្រាំពីរ ឬប្រាំបី (ន=6, 7, 8) ឯកតា d-glucopyranose ភ្ជាប់ដោយ -1,4-glycosidic bond (រូបភាព 6) ។ ម៉ូលេគុល Cyclodextrin មានរាងជាកោណកាត់ (ធុងទឹក) ប្រហោងខាងក្នុង ដែលក្នុងនោះក្រុម OH បឋម 6-8 មានទីតាំងនៅតាមបណ្តោយរង្វង់នៃមូលដ្ឋានខាងក្រោម ហើយក្រុម OH ទីពីរ 12-16 មានទីតាំងនៅតាមបណ្តោយបរិមាត្រនៃមូលដ្ឋានខាងលើ។ . Cyclodextrins ត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ 1891 ដោយ A. Villiers ហើយការពិពណ៌នាលម្អិតដំបូងនៃភាពឯកោរបស់ពួកគេត្រូវបានបោះពុម្ពនៅឆ្នាំ 1903 ដោយ F. Shardinger ។ នៅឆ្នាំ 1938 K. Freudenberg បានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនៃ cyclodextrins ។ ចាប់តាំងពីពេលនោះមក អ្នកទទួលដែលកើតឡើងដោយធម្មជាតិ (ធម្មជាតិ) ទាំងនេះត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់គោលបំណងផ្សេងៗ។ ដូច្នេះ F. Kramer ក្នុងឆ្នាំ 1954 ជាលើកដំបូងបានបង្ហាញថា cyclodextrins អាចបង្កើតជាសមាសធាតុផ្សំជាមួយនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមធំទូលាយ។ តួនាទីរបស់ពួកគេជាកាតាលីករត្រូវបានសិក្សាដោយ I. Tabushi និង Breslow ក្នុងឆ្នាំ 1982 ។
ធម្មជាតិនៃអន្តរកម្មរវាង cyclodextrin និង "ភ្ញៀវ" មិនត្រូវបានបង្កើតឡើងច្បាស់លាស់ទេហើយត្រូវបានពិភាក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយ។ អន្តរកម្មដែលទាក់ទងគ្នាខ្សោយ (van der Waals, hydrophobic ។ល។) ហាក់ដូចជាទំនងបំផុត ដែលធ្វើឱ្យវាអាចចាត់ថ្នាក់ស្មុគស្មាញទាំងនេះជាវត្ថុនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ។ ការផ្លាស់ប្តូរគីមីនៃស្មុគស្មាញបែបនេះនាំឱ្យមានការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញដូចជា catenanes, rotaxanes, polyrotaxanes និងបំពង់ដែលមិនងាយទទួលបានដោយវិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត។ សមត្ថភាពរបស់ cyclodextrins ដើម្បីបង្កើតស្មុគស្មាញដ៏រឹងមាំនៅក្នុងដំណោះស្រាយ aqueous ជាមួយនឹងចំនួន "ភ្ញៀវ" ជាច្រើននៃប្រភេទផ្សេងៗបាននាំឱ្យមានការប្រើប្រាស់របស់ពួកគេជាប្លុកអគារសម្រាប់ nanostructures ដែលបង្កើតឡើងដោយការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯងនិងរួមបញ្ចូលនៅក្នុង nanodevices ។
ស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងនិន្នាការក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍គីមីវិទ្យា Supramolecular
ភាពជឿនលឿនថ្មីៗនៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular និងតំបន់ដែលជោគជ័យបំផុតនៃកម្មវិធីរបស់វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការនៃការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល។
រូបភាពទី 7. ការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងដែលពាក់ព័ន្ធនឹងចំណងអ៊ីដ្រូសែនអន្តរម៉ូលេគុល
ឈ្មោះនិងការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធថ្មីដោយសារតែអ្វីដែលគេហៅថា "ដំណើរការដោយខ្លួនឯង" ។ គំនិតនៃការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯង និងការរៀបចំដោយខ្លួនឯងត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular ដោយ J.-M. Len ក្នុងវគ្គសិក្សាពីការកកើតដោយឯកឯងនៃស្មុគស្មាញអសរីរាង្គ (ឧទ្ធម្ភាគចក្រទ្វេ) ដែលដំណើរការជាដំណើរការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯង។ តាមពិតទៅ គំនិតទាំងនេះបានមកដល់គីមីវិទ្យា supramolecular ពីជីវគីមី ដែលពួកគេបានកាន់កាប់កន្លែងសំខាន់មួយពីមុនមក ចាប់តាំងពីការសំយោគជីវសាស្ត្រអាចត្រូវបានអនុវត្តតែតាមរយៈ "ដំណើរការដោយខ្លួនឯង" ប៉ុណ្ណោះ។ ការបង្ហាញដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតនៃការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯងនៅក្នុងសត្វព្រៃគឺការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងនៃម៉ូលេគុលអាស៊ីត nucleic ការសំយោគម៉ាទ្រីសនៃប្រូតេអ៊ីន; តួនាទីសម្រេចចិត្តនៃការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងត្រូវបានបង្ហាញដោយរចនាសម្ព័ន្ធលំហដែលបានកំណត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹងនៃអង់ស៊ីម និងអ្នកទទួល។
នៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular ការរៀបចំដោយខ្លួនឯងមានន័យថាការបង្កើតដោយឯកឯងក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលបានផ្តល់ឱ្យនៃរចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular ដែលបានកំណត់យ៉ាងល្អពីធាតុផ្សំនីមួយៗ។ យោងតាមលោក Lehn ការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯង និងការរៀបចំដោយខ្លួនឯងពិពណ៌នាអំពីថ្នាក់ផ្សេងគ្នា ប៉ុន្តែត្រួតស៊ីគ្នានៃបាតុភូត ដែលការជួបប្រជុំដោយខ្លួនឯងគឺជាពាក្យទូលំទូលាយជាងការរៀបចំខ្លួនឯង។ Supramolecular self-assembly មាននៅក្នុងការភ្ជាប់ដោយឯកឯងនៃសមាសធាតុយ៉ាងហោចណាស់ពីរ ឬច្រើន ដែលនាំទៅដល់ការបង្កើតនូវ supermolecules ដាច់ពីគ្នា ឬការផ្គុំ polymolecular ពង្រីក (ស្រទាប់ម៉ូលេគុល ខ្សែភាពយន្ត ។ល។)។ ក្នុងករណីនេះ ដំណើរការសមាគមកើតឡើងដោយសារអន្តរកម្មដែលមិនមែនជាកូវ៉ាលេន។
រូបភាពទី 8. ការផ្លាស់ប្តូរម៉ូលេគុលដោយការផ្លាស់ប្តូរ pH របស់ឧបករណ៍ផ្ទុក
Len កំណត់ការរៀបចំដោយខ្លួនឯងថាជាសមាគមខ្លួនឯងតាមបញ្ជាដែល៖
1) រួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធដែលការលេចចេញដោយឯកឯងនៃសណ្តាប់ធ្នាប់ក្នុងលំហ និង/ឬពេលវេលាអាចធ្វើទៅបាន 2) គ្របដណ្តប់លើលំហ (រចនាសម្ព័ន្ធ) និងបណ្ដោះអាសន្ន (ថាមវន្ត) លំដាប់ 3) ប៉ះពាល់តែកម្រិត supramolecular (មិនមែនកូវ៉ាលេន) 4) គឺពហុសមាសភាគ។ ដូច្នេះ ការរៀបចំដោយខ្លួនឯង រួមមានអន្តរកម្ម និងការរួមបញ្ចូល ដែលកំណត់ឥរិយាបថរួម។
ការរៀបចំដោយខ្លួនឯងអាចកើតឡើងនៅក្នុងដំណោះស្រាយ ក្នុងដំណាក់កាលគ្រីស្តាល់រាវ ឬក្នុងសភាពរឹង ជាមួយនឹងចំណងអ៊ីដ្រូសែន អន្តរកម្មអេឡិចត្រូស្ទិក និងអ្នកទទួលជំនួយ ព្រមទាំងឥទ្ធិពលមធ្យម (អន្តរកម្មសូលវ៉ូបិច) ដែលត្រូវបានប្រើជាអន្តរកម្មសំខាន់រវាងសមាសធាតុ។ . នៅលើរូបភព។ រូបភាពទី 7 បង្ហាញពីការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងដែលពាក់ព័ន្ធនឹងចំណងអ៊ីដ្រូសែនដែលពាក់ព័ន្ធនឹងម៉ូលេគុល porphyrin ពីរដែលត្រូវបានសម្របសម្រួលដោយ 2,4,6-triamino-5-alkylpyrimidines ។ រចនាសម្ព័ន្ធលទ្ធផលមានរូបរាងកោសិកា។
J.-M. Len កត់សម្គាល់ថា "ការរួមចំណែកនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ចំពោះការសំយោគគីមីអាចត្រូវបានពិចារណាក្នុងទិដ្ឋភាពសំខាន់ពីរ: ការផលិតនៃភាគល្អិត supramolecular មិនមែន covalent ដោយខ្លួនឯងដែលត្រូវបានសម្តែងដោយផ្ទាល់នៅក្នុងដំណើរការប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងនិងការប្រើប្រាស់លក្ខណៈពិសេស supramolecular ដើម្បីលើកកម្ពស់ការសំយោគ។ រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល covalent" ។ តាមពិតការសំយោគ supramolecular មាននៅក្នុងការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular ដោយមធ្យោបាយនៃកម្លាំងអន្តរម៉ូលេគុលដឹកនាំ។ ក្នុងករណីនេះ វាក៏ចាំបាច់ផងដែរដែលក្នុងអំឡុងពេលសំយោគ ការបង្កើតភាគល្អិត supramolecular កើតឡើងកំឡុងពេលសំយោគដោយខ្លួនឯង។ វាអាចនិយាយបានថាការសំយោគ supramolecular គឺអាចធ្វើទៅបានប្រសិនបើមានប្រភេទនៃការធ្វើផែនការ និងការគ្រប់គ្រងនៅកម្រិតអន្តរម៉ូលេគុល។ នៅក្នុងការសំយោគនៃភាគល្អិត covalent ស្មុគ្រស្មាញ គីមីវិទ្យា supramolecular អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់ទីតាំងសមាសធាតុតាមការចង់បាន ឧទាហរណ៍ដោយការផ្គុំដោយខ្លួនឯង។ នេះបើកលទ្ធភាពថ្មីក្នុងវិស័យសំយោគនៃប្រព័ន្ធស្មុគ្រស្មាញ ហើយក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ទិសដៅនេះបានក្លាយទៅជាផ្នែកឈានមុខគេមួយ។
តំបន់ជោគជ័យមួយផ្សេងទៀតសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនៃគីមីវិទ្យា supramolecular គឺការបង្កើតឧបករណ៍ម៉ូលេគុលនិង supramolecular ។ ឧបករណ៍ម៉ូលេគុលត្រូវបានរៀបចំតាមលំដាប់ និងប្រព័ន្ធគីមីរួមបញ្ចូលគ្នាប្រកបដោយមុខងារ។ ពួកវាត្រូវបានផ្អែកលើអង្គការលំហជាក់លាក់នៃសមាសធាតុជាក់លាក់ និងអាចត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular ។ ឧបករណ៍ Photonic, អេឡិចត្រូនិក, ឬ ionic អាចត្រូវបានសម្គាល់ អាស្រ័យលើថាតើសមាសធាតុទាំងនោះមាន photoactive, electroactive, ឬ ionic រៀងគ្នា i.e. ចូលរួមក្នុងការស្រូប ឬការបំភាយនៃសារធាតុ photons គឺជាម្ចាស់ជំនួយ ឬអ្នកទទួលអេឡិចត្រុង ឬចូលរួមក្នុងការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ុង។
មានធាតុផ្សំសំខាន់ៗពីរប្រភេទដែលរួមបញ្ចូលក្នុងឧបករណ៍បែបនេះ៖ សមាសធាតុសកម្មដែលអនុវត្តប្រតិបត្តិការដែលបានផ្តល់ឱ្យ (ទទួលយក ផ្តល់ ឬបញ្ជូន photons អេឡិចត្រុង អ៊ីយ៉ុង។ ការរៀបចំលំហចាំបាច់នៃសមាសធាតុសកម្ម ជាពិសេសដោយសារតែដំណើរការទទួលស្គាល់។ លើសពីនេះទៀតសមាសធាតុជំនួយអាចត្រូវបានណែនាំទៅក្នុងសមាសភាពនៃឧបករណ៍ដែលគោលបំណងគឺដើម្បីកែប្រែលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសមាសធាតុសកម្មនិងរចនាសម្ព័ន្ធ។ រឿងចំបងគឺថា មិនដូចវត្ថុធាតុដើមធម្មតាទេ សមាសធាតុ និងឧបករណ៍ដែលមានពួកវាត្រូវតែបំពេញមុខងាររបស់វានៅកម្រិតម៉ូលេគុល និងស៊ុប្រាម៉ូលេគុល។ ការបញ្ចូលឧបករណ៍ម៉ូលេគុលទៅក្នុងប្រព័ន្ធ supramolecular ធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបាន supermolecules ដែលមានមុខងារ ឬក្រុម (ស្រទាប់ ខ្សែភាពយន្ត ភ្នាស។ល។)។
ឧបករណ៍ម៉ូលេគុល និង supramolecular តាមនិយមន័យត្រូវបានបង្កើតឡើងពីសមាសធាតុដែលភ្ជាប់ដោយចំណង covalent និង non-covalent រៀងគ្នា។ ឧបករណ៍ Supramolecular ក៏អាចរួមបញ្ចូលឧបករណ៍ដែលសមាសធាតុរបស់ពួកគេត្រូវបានភ្ជាប់ដោយចំណង covalent ប៉ុន្តែយ៉ាងហោចណាស់រក្សាផ្នែកខ្លះនៃលក្ខណៈបុគ្គលរបស់ពួកគេ។
ថ្មីៗនេះ វាអាចបង្កើតបណ្តុំម៉ូលេគុលប្តូរដែលផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធលំហរបស់វា អាស្រ័យលើសកម្មភាពនៃកត្តាខាងក្រៅដូចជា pH របស់ឧបករណ៍ផ្ទុក ឬសក្តានុពលអេឡិចត្រូគីមីរបស់វា។ ឧទាហរណ៍មួយគឺ rotaxane ដែលបង្ហាញក្នុងរូប។ 8. វាមានខ្សែសង្វាក់ polyester ដ៏វែងមួយដែលត្រូវបាន "ខ្សែស្រឡាយ" តាមរយៈវដ្តដែលបានបង្កើតឡើងពីសំណល់ dipyridyl ពីរដែលតភ្ជាប់ដោយស្ពាន cyclophane ។ ដើម្បីបងា្ករវដ្តពីការលោតចេញពីខ្សែសង្វាក់វាមានក្រុមសំពីងសំពោងនៅចុងបញ្ចប់ - សារធាតុជំនួស triisopropylsilyl ។ សំណល់នៃ 4,4"-diaminodiphenyl និង 4,4"-dihydroxydiphenyl រួមបញ្ចូលនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ polyester បានប្រកាសលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ម្ចាស់ជំនួយអេឡិចត្រុង; ដូច្នេះ វដ្ត tetracationic ដកអេឡិចត្រុងត្រូវបានជួសជុលដោយ electrostatically នៅលើពួកវា។ ក្នុងករណីនេះ ការអនុលោមតាមចំនួនពីរត្រូវបានដឹងថាស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពនៃលំនឹងចល័ត។ ដោយសារ amines ក្រអូបគឺជាអ្នកបរិច្ចាគអេឡិចត្រុងខ្លាំងជាង phenols ទម្រង់ដែលចិញ្ចៀនមានអន្តរកម្មជាមួយនឹងបំណែកអាមីណូគ្របដណ្តប់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទីតាំងលំនឹងអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរដោយការផ្លាស់ប្តូរអាស៊ីតរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុក។ នៅក្នុងមជ្ឈដ្ឋានអាសុីតខ្លាំង អាតូមអាសូត អាតូមត្រូវបានប្រូតុង។ ខ្លួនគេក្លាយជាអ្នកទទួលអេឡិចត្រុង ហើយចិញ្ចៀន bis-dipyridinium លោតទៅបំណែក phenolic ទាំងស្រុង។ រឿងដដែលនេះកើតឡើងនៅពេលដែលសក្តានុពលអេឡិចត្រូគីមីខាងក្រៅផ្លាស់ប្តូរ។ ជាក់ស្តែង កុងតាក់ម៉ូលេគុលអាចត្រូវបានបង្កើតដោយផ្អែកលើឧបករណ៍នេះ។ វាត្រូវបានគេជឿថាឧបករណ៍ម៉ូលេគុលបែបនេះនឹងអនុញ្ញាតឱ្យមានការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគតនៃបច្ចេកវិទ្យាណាណូដែលនឹងជំនួសបច្ចេកវិទ្យា semiconductor ដ៏លេចធ្លោនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ។
និយាយអំពីលក្ខណៈពិសេសនៃគីមីវិទ្យា supramolecular មួយគួរតែយកចិត្តទុកដាក់លើការពិតដែលថាទិន្នន័យរចនាសម្ព័ន្ធលម្អិតនិងពេញលេញដើរតួយ៉ាងពិសេសនិងមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់នៅក្នុងវិទ្យាសាស្រ្តនេះ។ វឌ្ឍនភាពនៅក្នុងតំបន់នេះនឹងមិនអាចទៅរួចទេបើគ្មានការវិភាគជាក់លាក់នៃការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធលំហ និងការរៀបចំលំហដែលទាក់ទងនៃសមាសធាតុនៃប្រព័ន្ធ supramolecular ។ ខាងលើផ្តល់ហេតុផលដើម្បីពិចារណាគីមីវិទ្យា supramolecular ជាផ្នែកធម្មជាតិនៃគីមីសាស្ត្ររចនាសម្ព័ន្ធ។
ដូចដែលបានបញ្ជាក់រួចមកហើយ គំនិត និងផ្នែកជាច្រើននៃគីមីវិទ្យា supramolecular ពិតជាបានកើតឡើងជាយូរមកហើយមុនពេលកំណើតជាផ្លូវការរបស់វា។ ចំពោះបញ្ហានេះ យើងអាចបន្ថែមថា ធម្មជាតិនៃអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុល (រួមទាំងចំណងអ៊ីដ្រូសែន និងអន្តរកម្មជាក់លាក់ផ្សេងទៀត) ថាមពល និងតួនាទីរបស់ពួកគេនៅក្នុងដំណើរការផ្សេងៗត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងយកចិត្តទុកដាក់ជាយូរមកហើយ រួមទាំងនៅក្នុងលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃគីមីវិទ្យា supramolecular ។ ដូច្នេះសាលារៀនទាំងមូលបានធ្វើការនៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ីដោយសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយអំពីអន្តរកម្មអន្តរកម្ម។
រចនាសម្ព័ន្ធនៃគ្រីស្តាល់ម៉ូលេគុលជាពិសេស "ចម្រុះ" ដូចជា clathrates ត្រូវបានសិក្សាដោយ A. I. Kitaigorodsky et al ។ អន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលក្នុង adsorption និង chromatography បានក្លាយជាប្រធានបទនៃការស្រាវជ្រាវដោយ A.V. Kiselev et al ។ ឥទ្ធិពលនៃអន្តរកម្មមិនវ៉ាឡង់លើការអនុលោមតាមម៉ូលេគុលបានក្លាយជាប្រធានបទនៃការងាររបស់ VG Dashevsky ។ ហើយអ្នកបង្កើតគីមីវិទ្យា supramolecular ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាត្រឹមត្រូវ J.-M. Len, C. J. Pedersen, និង D. J. Crum ។
គុណសម្បត្តិចម្បងរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រឆ្នើមទាំងនេះ គឺស្ថិតនៅលើការពិតដែលថាពួកគេបានដឹកនាំឃ្លាំងអាវុធគីមីបុរាណ សមិទ្ធិផលក្នុងការសិក្សារូបវិទ្យា និងគីមីនៃកម្លាំងអន្តរម៉ូលេគុល និងថាមពលទាំងអស់នៃវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវរូបវន្តទំនើបដល់ការបង្កើតវត្ថុគីមីថ្មីជាមូលដ្ឋាន។ សារៈសំខាន់ខាងទ្រឹស្តី និងជាក់ស្តែង ដែលពិតជាអស្ចារ្យណាស់ ហើយតាមមើលទៅ មិនទាន់យល់ច្បាស់នៅឡើយ។
អក្សរសិល្ប៍
|
1. Volkov V.A., Vonsky E.V., Kuznetsova G.I. // អ្នកគីមីវិទ្យាឆ្នើមនៃពិភពលោក។ អិម ១៩៩១។ 2. Lehn J.-M. // សុទ្ធ និង Apple ។ ចែម។ ១៩៧៨. ៥០. ទំ. ៨៧១. 3. Lehn J.-M. // រចនាសម្ព័ន្ធ។ ចំណង។ ១៩៧៣. ១៦. ទំ.១. 4. Len J.-M.. // Chemistry abroad., M. 1989. C. 13. 5. Lehn J.-M. // វិទ្យាសាស្ត្រ។ 1985. 227. ទំ. 849 ។ 6. Lehn J.-M. គីមីវិទ្យា Supramolecular គំនិត និងទស្សនៈ។ Weinheim, 1995. ការបកប្រែជាភាសារុស្សី៖ Len J.-M. គីមីវិទ្យា supramolecular ។ ទស្សនៈ និងទស្សនៈ។ Novosibirsk, ឆ្នាំ ១៩៩៨។ 7. Len J.-M. // ទិនានុប្បវត្តិគីមីរុស្ស៊ី។ ១៩៩៥. ៣៩.ស. ៩៤. 8. Ehrlich P. // ការសិក្សាអំពីភាពស៊ាំ។ វីលី។ N.Y., 1906. ដកស្រង់ពី . 9. Fischer E. // Ber ។ Deutsch ។ ចែម។ Ges ។ 1894. 27. 2985. ដកស្រង់ពី . 10. Werner A. // Zeitschr ។ អាណាចក្រ ចែម។ 1893. 3. 267. ដកស្រង់ពី . 11. Wolf K.L., Frahm F., Harms H. // Z. Phys ។ ចែម។ Abt ។ 1937. B 36. P. 17. ដកស្រង់ពី . 12. Lehn J.-M. // សុទ្ធ និង Apple ។ ចែម។ ១៩៧៩. ៥១.ទំ.៩៧៩។ 13. Ovchinnikov Yu.A., Ivanov V.T., Shkrob A.M. សមាសធាតុសកម្មនៃភ្នាស។ M. ១៩៧៤ ។ 14. Davydova S.L. ម៉ូតូម៉ាក្រូដ៏អស្ចារ្យ។ អិល, ១៩៨៩ ។ 15. Pedersen C.J. គីមីវិទ្យានៅបរទេស។ M. , 1989 ។ 16. Pozharsky A.F. // ទិនានុប្បវត្តិអប់រំសូរ៉ូស។ 1997. លេខ 9. S. 32 ។ 17. Cram D.J. // វិទ្យាសាស្ត្រ។ 1983. 219. ទំ. 1177 ។ 18. Dyadin Yu.A., Udachin K.A., Bondaryuk I.V. ការភ្ជាប់ការរួមបញ្ចូល។ ទីក្រុង Novosibirsk ។ ឆ្នាំ ១៩៨៨។ 19. Muller A., Reuter H., Dillinger S. // Angew ។ ចែម។ Int. អេដ។ ភាសាអង់គ្លេស 1995. 34. ទំ.២៣២៨. 20. Powell H.M. // J. Chem ។ សង្គម ១៩៤៨. ១.ទំ.៦១. 21. Gopal R., Robertson B.E., Rutherford J.S. // គ្រីស្តាល់ Acta ។ C. 1989. 45. ទំ. 257. 22. Philp D., Stoddart J.F. // អែនជី។ ចែម។ Int. អេដ។ ភាសាអង់គ្លេស 1996. 35. ទំ. 1155. 23. Wenz G. // Angew ។ ចែម។ Int. អេដ។ ភាសាអង់គ្លេស 1994. 33. ទំ. 803. 24. Viliers A., Hebd C.R. // វគ្គ Acad ។ វិទ្យាសាស្ត្រ 1891. 112. ទំ. 536. ដកស្រង់។ នៅលើ 25. Schardinger F. // Z. Unters Nahr ។ ហ្សែន។ Gebrauchsgegenstaende ។ 1903. 6. 865, ព. នៅលើ 26. Cramer F. Einschlussverbindungen ។ ទីក្រុងប៊ែកឡាំង, Springer-Werlag, 1954, ទំ។ នៅលើ 27. Tabushi I. // Acc ។ ចែម។ Res. 1982. 15. ទំ. 66. ដកស្រង់។ នៅលើ 28. Lehn J.-M., Rigault A., Siegel J., Harrowfield J., Chevrier B., Moras D., Proc. ណាតល អាកាដ។ វិទ្យាសាស្ត្រ សហរដ្ឋអាមេរិក។ ១៩៨៧. ៨៤.ទំ.២៥៦៥។ ២៩.. Pozharsky A.F. // ទិនានុប្បវត្តិអប់រំសូរ៉ូស។ 1997. លេខ 9. ទំ. 40 ។ 30. Lawrence D.S., Jiang T., Levett M., Chem. Rev. 1995. 95. ទំ. 2229. 31. Kitaygorodsky A.I. គ្រីស្តាល់ម៉ូលេគុល M. , 1971 ។ 32. Kitaygorodsky A.I. គ្រីស្តាល់ចម្រុះ។ M. , 1983 ។ 33. Avgul N.N., Kiselev A.V., Poshkus V.D. ការស្រូបយកលើផ្ទៃដូចគ្នា។ M. , ឆ្នាំ 1975 ។ 34. Dashevsky V.G. ការអនុលោមតាមម៉ូលេគុលសរីរាង្គ។ M. , 1974 ។ 35. Dashevsky V.G. ការវិភាគសមាមាត្រនៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុល។ M. , 1987 ។ |
គីមីវិទ្យា ដែលជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានដែលយើងនឹងពិចារណា គឺជាវិទ្យាសាស្ត្រដែលសិក្សាពីសារធាតុ និងការបំប្លែងរបស់វា ដែលកើតឡើងជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធ និងសមាសភាព ហើយហេតុដូច្នេះហើយបានជាលក្ខណៈសម្បត្តិ។ ជាដំបូង ចាំបាច់ត្រូវកំណត់ពាក្យថា "សារធាតុ" មានន័យដូចម្តេច។ ប្រសិនបើយើងនិយាយអំពីវានៅក្នុង អារម្មណ៍ទូលំទូលាយវាជាទម្រង់នៃរូបធាតុដែលមានម៉ាសនៅសល់។ សារធាតុណាមួយគឺ ភាគល្អិតបឋមឧទាហរណ៍ នឺត្រុង។ នៅក្នុងគីមីវិទ្យា គំនិតនេះត្រូវបានប្រើក្នុងន័យតូចចង្អៀត។
ដើម្បីចាប់ផ្តើម អនុញ្ញាតឱ្យយើងពណ៌នាដោយសង្ខេបអំពីពាក្យ និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា អាតូមិច និងម៉ូលេគុល។ បន្ទាប់មក យើងនឹងពន្យល់ពួកគេ ហើយក៏រៀបរាប់ខ្លះៗ ច្បាប់សំខាន់ៗនៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះ។
គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា (សារធាតុ អាតូម ម៉ូលេគុល) គឺធ្លាប់ស្គាល់យើងម្នាក់ៗពីសាលា។ ខាងក្រោមត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ ការពិពណ៌នាសង្ខេបអំពីពួកគេ ក៏ដូចជាពាក្យផ្សេងទៀត មិនមែនជាពាក្យជាក់ស្តែង និងបាតុភូតនោះទេ។
អាតូម
ជាដំបូងសារធាតុទាំងអស់ដែលត្រូវបានសិក្សាក្នុងគីមីវិទ្យាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយភាគល្អិតតូចៗហៅថាអាតូម។ នឺត្រុងមិនមែនជាវត្ថុនៃការសិក្សាវិទ្យាសាស្ត្រនេះទេ។ គួរនិយាយផងដែរថា អាតូមអាចរួមផ្សំគ្នា បង្កើតបានជាចំណងគីមី។ ដើម្បីបំបែកចំណងនេះ ការចំណាយថាមពលត្រូវបានទាមទារ។ ដូច្នេះអាតូមនៅក្នុង លក្ខខណ្ឌធម្មតា។តែម្នាក់ឯងមិនមានទេ (លើកលែងតែ "ឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ") ។ ពួកគេភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកយ៉ាងហោចណាស់ជាគូ។
ចលនាកំដៅបន្ត
ចលនាកម្ដៅបន្តកំណត់លក្ខណៈភាគល្អិតទាំងអស់ដែលត្រូវបានសិក្សាដោយគីមីវិទ្យា។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះ មិនអាចនិយាយបានដោយមិននិយាយអំពីវានោះទេ។ នៅ ចលនាបន្តភាគល្អិតគឺសមាមាត្រទៅនឹងសីតុណ្ហភាព (ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយគួរកត់សំគាល់ថាថាមពលនៃភាគល្អិតនីមួយៗគឺខុសគ្នា) ។ Ekin = kT / 2 ដែល k - ថេររបស់ Boltzmann. រូបមន្តនេះមានសុពលភាពសម្រាប់ប្រភេទចលនាណាមួយ។ ចាប់តាំងពី Ekin = mV 2/2 ចលនានៃភាគល្អិតដ៏ធំគឺយឺតជាង។ ឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា ម៉ូលេគុលអុកស៊ីសែនផ្លាស់ទីជាមធ្យម 4 ដងយឺតជាងម៉ូលេគុលកាបូន។ នេះគឺដោយសារតែម៉ាស់របស់ពួកគេធំជាង 16 ដង។ ចលនាគឺយោល បកប្រែ និងបង្វិល។ រំញ័រត្រូវបានគេសង្កេតឃើញទាំងក្នុងរាវ និងរឹង និងក្នុង សារធាតុឧស្ម័ន. ប៉ុន្តែការបកប្រែ និងការបង្វិលត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងងាយស្រួលបំផុតនៅក្នុងឧស្ម័ន។ នៅក្នុងអង្គធាតុរាវវាពិបាកជាង ហើយក្នុងអង្គធាតុរាវវារឹតតែពិបាក។
ម៉ូលេគុល
យើងបន្តរៀបរាប់អំពីគោលគំនិត និងនិយមន័យជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ប្រសិនបើអាតូមរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយគ្នាបង្កើតជាក្រុមតូចៗ (ពួកវាត្រូវបានគេហៅថាម៉ូលេគុល) ក្រុមបែបនេះចូលរួមក្នុងចលនាកំដៅដោយដើរតួជាទាំងមូល។ រហូតដល់ 100 អាតូមមានវត្តមាននៅក្នុងម៉ូលេគុលធម្មតា ហើយចំនួនរបស់វានៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថា សមាសធាតុម៉ាក្រូម៉ូលេគុលអាចឈានដល់ 105 ។
សារធាតុដែលមិនមែនជាម៉ូលេគុល
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អាតូមជារឿយៗត្រូវបានរួបរួមនៅក្នុងសមូហភាពដ៏ធំពី 107 ដល់ 1027 ។ ក្នុងទម្រង់នេះ ពួកវាអនុវត្តជាក់ស្តែងមិនចូលរួមក្នុងចលនាកម្ដៅទេ។ សមាគមទាំងនេះមានលក្ខណៈស្រដៀងនឹងម៉ូលេគុលតិចតួច។ ពួកគេដូចជាបំណែកជាង។ រាងកាយរឹង. សារធាតុទាំងនេះជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាមិនមែនម៉ូលេគុលទេ។ ក្នុងករណីនេះ ចលនាកម្ដៅត្រូវបានអនុវត្តនៅខាងក្នុងដុំ ហើយវាមិនហើរដូចម៉ូលេគុលទេ។ មានផងដែរ តំបន់អន្តរកាលទំហំ ដែលរួមបញ្ចូលសមាគមដែលមានអាតូមក្នុងបរិមាណពី 105 ដល់ 107 ។ ភាគល្អិតទាំងនេះមានឬច្រើន ម៉ូលេគុលធំឬជាម្សៅតូចៗ។
អ៊ីយ៉ុង
គួរកត់សម្គាល់ថាអាតូមនិងក្រុមរបស់ពួកគេអាចមានបន្ទុកអគ្គីសនី។ ក្នុងករណីនេះពួកវាត្រូវបានគេហៅថាអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រដូចជាគីមីវិទ្យាដែលជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានដែលយើងសិក្សា។ ដោយសារការចោទប្រកាន់នៃឈ្មោះដូចគ្នាតែងតែវាយបកគ្នាទៅវិញទៅមក សារធាតុដែលមានលើសពីការចោទប្រកាន់មួយចំនួនមិនអាចមានស្ថេរភាពបានទេ។ អវិជ្ជមាន និង ការចោទប្រកាន់វិជ្ជមានតែងតែឆ្លាស់គ្នាក្នុងលំហ។ ហើយសារធាតុទាំងមូលនៅតែអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។ ចំណាំថាការចោទប្រកាន់ដែលត្រូវបានចាត់ទុកថាមានទំហំធំនៅក្នុងអេឡិចត្រូស្តាតគឺមានការធ្វេសប្រហែសពីទស្សនៈនៃគីមីវិទ្យា (សម្រាប់អាតូម 105-1015 - 1e) ។
វត្ថុនៃការសិក្សាគីមីវិទ្យា
វាគួរតែត្រូវបានបញ្ជាក់ឱ្យកាន់តែច្បាស់ថាវត្ថុនៃការសិក្សាគីមីវិទ្យាគឺជាបាតុភូតដែលអាតូមមិនកើតឡើងហើយមិនត្រូវបានបំផ្លាញទេគឺមានតែការប្រមូលផ្តុំឡើងវិញប៉ុណ្ណោះពោលគឺពួកគេបញ្ចូលគ្នាតាមរបៀបថ្មី។ តំណភ្ជាប់មួយចំនួនត្រូវបានខូច ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតអ្នកដទៃ។ ម៉្យាងទៀតសារធាតុថ្មីលេចឡើងពីអាតូមដែលមាននៅក្នុងសមាសភាព សម្ភារៈចាប់ផ្តើម. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើអាតូមទាំងពីរ និងចំណងដែលមានស្រាប់រវាងពួកវាត្រូវបានរក្សាទុក (ឧទាហរណ៍ ក្នុងអំឡុងពេលហួតនៃសារធាតុម៉ូលេគុល) នោះដំណើរការទាំងនេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់វិស័យសិក្សាមិនមែនជាគីមីសាស្ត្រទៀតទេ ប៉ុន្តែ រូបវិទ្យាម៉ូលេគុល. ក្នុងករណីនៅពេលដែលអាតូមត្រូវបានបង្កើតឡើង ឬបំផ្លាញ យើងកំពុងនិយាយអំពីមុខវិជ្ជានៃការសិក្សាអំពីរូបវិទ្យានុយក្លេអ៊ែរ ឬអាតូមិក។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយព្រំដែនរវាងគីមីនិង បាតុភូតរាងកាយព្រិល។ បន្ទាប់ពីទាំងអស់, ការបែងចែកទៅជា វិទ្យាសាស្ត្របុគ្គលតាមលក្ខខណ្ឌ ខណៈពេលដែលធម្មជាតិមិនអាចបំបែកបាន។ ដូច្នេះហើយ ចំណេះដឹងរូបវិទ្យាមានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់សម្រាប់អ្នកគីមីវិទ្យា។
យើងបានគូសបញ្ជាក់យ៉ាងខ្លីអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ឥឡូវនេះយើងសូមអញ្ជើញអ្នកឱ្យពិចារណាពួកវាឱ្យលម្អិតបន្ថែមទៀត។
បន្ថែមទៀតអំពីអាតូម
អាតូម និងម៉ូលេគុលគឺជាអ្វីដែលទាក់ទងនឹងគីមីសាស្ត្រជាច្រើន។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋានទាំងនេះត្រូវតែកំណត់យ៉ាងច្បាស់។ ការពិតដែលថាអាតូមមានត្រូវបានទាយយ៉ាងអស្ចារ្យកាលពីពីរពាន់ឆ្នាំមុន។ បន្ទាប់មករួចទៅហើយនៅក្នុងសតវត្សទី 19 អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមានទិន្នន័យពិសោធន៍ (នៅតែដោយប្រយោល) ។ វានិយាយអំពីអំពីសមាមាត្រច្រើនរបស់ Avogadro ច្បាប់នៃភាពស្ថិតស្ថេរនៃសមាសភាព (ខាងក្រោមនេះយើងនឹងពិចារណាអំពីគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា)។ អាតូមត្រូវបានបន្តរុករកក្នុងសតវត្សទី 20 នៅពេលដែលមនុស្សជាច្រើនដោយផ្ទាល់ ភស្តុតាងពិសោធន៍. ពួកវាផ្អែកលើទិន្នន័យ spectroscopy លើការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃកាំរស្មីអ៊ិច ភាគល្អិតអាល់ហ្វា នឺត្រុង អេឡិចត្រុង ។ល។ ទំហំនៃភាគល្អិតទាំងនេះគឺប្រហែល 1 E = 1o -10 m. ម៉ាស់របស់ពួកគេគឺប្រហែល 10 -27 - 10 -25 ។ គក។ នៅចំកណ្តាលនៃភាគល្អិតទាំងនេះគឺជាស្នូលដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន ជុំវិញដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីជាមួយ បន្ទុកអវិជ្ជមាន. ទំហំស្នូលគឺប្រហែល 10 -15 ម៉ែត្រវាប្រែថា សែលអេឡិចត្រុងកំណត់ទំហំនៃអាតូមមួយ ប៉ុន្តែម៉ាស់របស់វាត្រូវបានប្រមូលផ្តុំស្ទើរតែទាំងស្រុងនៅក្នុងស្នូល។ និយមន័យមួយបន្ថែមទៀតគួរតែត្រូវបានណែនាំ ដោយពិចារណាលើគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ជាប្រភេទអាតូមដែលមានបន្ទុកនុយក្លេអ៊ែរដូចគ្នា។
ជាញឹកញាប់ត្រូវបានរកឃើញដូចជា ភាគល្អិតតូចបំផុត។សារធាតុដែលមិនអាចបំបែកបានដោយគីមី។ ដូចដែលយើងបានកត់សម្គាល់រួចមកហើយការបែងចែកបាតុភូតទៅជារូបវិទ្យានិងគីមីគឺមានលក្ខខណ្ឌ។ ប៉ុន្តែអត្ថិភាពនៃអាតូមគឺគ្មានលក្ខខណ្ឌ។ ដូច្នេះ វាជាការប្រសើរក្នុងការកំណត់គីមីសាស្ត្រតាមរយៈពួកវា និងមិនផ្ទុយមកវិញ អាតូមតាមរយៈគីមីសាស្ត្រ។
ចំណងគីមី
នេះគឺជាអ្វីដែលរក្សាអាតូមជាមួយគ្នា។ នាងមិនអនុញ្ញាតឱ្យពួកគេនៅក្រោមឥទ្ធិពលនោះទេ។ ចលនាកម្ដៅ. យើងកត់សំគាល់លក្ខណៈសំខាន់នៃចំណង - នេះគឺជាចម្ងាយ និងថាមពល។ ទាំងនេះក៏ជាគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាផងដែរ។ ប្រវែងចំណងត្រូវបានកំណត់ដោយពិសោធន៍ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់។ ថាមពល - ផងដែរប៉ុន្តែមិនតែងតែទេ។ ជាឧទាហរណ៍ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការកំណត់វត្ថុបំណងថាតើវាទាក់ទងនឹងអ្វី ការតភ្ជាប់ដាច់ដោយឡែកនៅក្នុងម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថាមពលអាតូមិចនៃសារធាតុដែលចាំបាច់ដើម្បីបំបែកចំណងដែលមានស្រាប់ទាំងអស់ ត្រូវបានកំណត់ជានិច្ច។ ដោយដឹងពីប្រវែងចំណង អ្នកអាចកំណត់ថាតើអាតូមមួយណាត្រូវបានភ្ជាប់ (ពួកគេមានចម្ងាយខ្លី) និងមួយណាមិន (ពួកវាមានចម្ងាយឆ្ងាយ)។
លេខសំរបសំរួល និងការសម្របសម្រួល
គំនិតជាមូលដ្ឋាន គីមីវិទ្យាវិភាគរួមបញ្ចូលលក្ខខណ្ឌទាំងពីរនេះ។ តើពួកគេឈរដើម្បីអ្វី? ចូរយើងដោះស្រាយវា។
លេខសំរបសំរួលគឺជាចំនួនអ្នកជិតខាងដែលនៅជិតបំផុតដែលបានផ្តល់ឱ្យ អាតូមជាក់លាក់. និយាយម្យ៉ាងទៀតនេះគឺជាចំនួនអ្នកដែលគាត់មានទំនាក់ទំនងគីមី។ ការសម្របសម្រួលគឺ ការរៀបចំទៅវិញទៅមកប្រភេទ និងចំនួនអ្នកជិតខាង។ ម្យ៉ាងទៀត គំនិតនេះមានន័យជាង។ ឧទាហរណ៍លេខសំរបសំរួលនៃអាសូតលក្ខណៈនៃម៉ូលេគុលអាម៉ូញាក់និង អាស៊ីតនីទ្រីក, ដូចគ្នា - 3. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយការសម្របសម្រួលរបស់ពួកគេគឺខុសគ្នា - មិនមានប្លង់និងផ្ទះល្វែង។ វាត្រូវបានកំណត់ដោយមិនគិតពីគំនិតអំពីធម្មជាតិនៃចំណង ខណៈពេលដែលកម្រិតនៃការកត់សុី និង valent គឺជាគំនិតតាមលក្ខខណ្ឌដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងគោលបំណងដើម្បីទស្សន៍ទាយការសម្របសម្រួល និងសមាសភាពជាមុន។
និយមន័យម៉ូលេគុល
យើងបានប៉ះលើគោលគំនិតនេះរួចហើយ ដោយពិចារណាអំពីគោលគំនិតនិងច្បាប់គីមីវិទ្យាដោយសង្ខេប។ ឥឡូវនេះ ចូរយើងរស់នៅលើវាឱ្យកាន់តែលម្អិត។ វាជារឿងធម្មតានៅក្នុងសៀវភៅសិក្សាដើម្បីកំណត់ម៉ូលេគុលថាតូចបំផុត។ ភាគល្អិតអព្យាក្រឹតសារធាតុដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីរបស់វា ហើយក៏អាចមានដោយឯករាជ្យផងដែរ។ គួរកត់សំគាល់ថានិយមន័យនេះគឺ ពេលនេះហួសសម័យហើយ។ ទីមួយ អ្វីដែលអ្នករូបវិទ្យា និងអ្នកគីមីវិទ្យាហៅថា ម៉ូលេគុល មិនរក្សាលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់រូបធាតុនោះទេ។ ទឹកបំបែក ប៉ុន្តែនេះតម្រូវឱ្យមានម៉ូលេគុលអប្បបរមា 2 ។ កម្រិតនៃការបំបែកទឹកគឺ 10-7 ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត មានតែម៉ូលេគុលមួយក្នុងចំនោម 10 លានប៉ុណ្ណោះដែលអាចឆ្លងកាត់ដំណើរការនេះបាន។ ប្រសិនបើអ្នកមានម៉ូលេគុលមួយ ឬសូម្បីតែមួយរយ អ្នកនឹងមិនអាចទទួលបានគំនិតនៃការបំបែករបស់វានោះទេ។ ការពិតគឺថាឥទ្ធិពលកម្ដៅនៃប្រតិកម្មក្នុងគីមីវិទ្យាជាធម្មតារួមបញ្ចូលថាមពលនៃអន្តរកម្មរវាងម៉ូលេគុល។ ដូច្នេះហើយ ពួកគេមិនអាចរកឃើញដោយនរណាម្នាក់ក្នុងចំណោមពួកគេ។ ទាំងគីមីនិង សារធាតុរាងកាយអាចកំណត់បានតែពីក្រុមធំនៃម៉ូលេគុលប៉ុណ្ណោះ។ លើសពីនេះទៀតមានសារធាតុដែលភាគល្អិត "តូចបំផុត" ដែលអាចមានដោយឯករាជ្យគឺមានទំហំធំមិនកំណត់និងខុសគ្នាខ្លាំងពីម៉ូលេគុលធម្មតា។ តាមពិតម៉ូលេគុលគឺជាក្រុមនៃអាតូមដែលមិនត្រូវបានគិតថ្លៃដោយអគ្គិសនី។ ក្នុងករណីជាក់លាក់មួយ នេះអាចជាអាតូមមួយ ឧទាហរណ៍ Ne. ក្រុមនេះត្រូវតែអាចចូលរួមក្នុងការសាយភាយ ក៏ដូចជានៅក្នុងប្រភេទផ្សេងទៀតនៃចលនាកម្ដៅ ដោយធ្វើសកម្មភាពទាំងមូល។
ដូចដែលអ្នកអាចឃើញគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យាមិនសាមញ្ញទេ។ ម៉ូលេគុលគឺជាអ្វីដែលត្រូវសិក្សាយ៉ាងយកចិត្តទុកដាក់។ វាមានលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទាល់ខ្លួនរបស់វាក៏ដូចជាទម្ងន់ម៉ូលេគុលផងដែរ។ យើងនឹងនិយាយអំពីរឿងចុងក្រោយឥឡូវនេះ។
ម៉ាស់ម៉ូលេគុល
របៀបកំណត់ ទម្ងន់ម៉ូលេគុលលើបទពិសោធន៍? មធ្យោបាយមួយគឺផ្អែកលើច្បាប់របស់ Avogadro ដង់ស៊ីតេដែលទាក់ទងគូ។ វិធីសាស្រ្តត្រឹមត្រូវបំផុតគឺ ម៉ាស់ spectrometric ។ អេឡិចត្រុងមួយត្រូវបានគោះចេញពីម៉ូលេគុលមួយ។ អ៊ីយ៉ុងជាលទ្ធផលត្រូវបានពន្លឿនជាលើកដំបូងនៅក្នុងវាលអគ្គិសនី បន្ទាប់មកផ្លាតដោយមេដែក។ សមាមាត្រនៃបន្ទុកទៅម៉ាស់ត្រូវបានកំណត់យ៉ាងជាក់លាក់ដោយទំហំនៃគម្លាត។ ក៏មានវិធីសាស្រ្តផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិដែលដំណោះស្រាយមាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ម៉ូលេគុលនៅក្នុងករណីទាំងអស់នេះប្រាកដជាមានចលនា - នៅក្នុងដំណោះស្រាយ ខ្វះចន្លោះ នៅក្នុងឧស្ម័ន។ ប្រសិនបើពួកគេមិនមានចលនាទេ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការគណនាម៉ាស់របស់ពួកគេដោយចេតនា។ ហើយអត្ថិភាពរបស់ពួកគេនៅក្នុងករណីនេះគឺពិបាកក្នុងការរកឃើញ។
លក្ខណៈពិសេសនៃសារធាតុដែលមិនមែនជាម៉ូលេគុល
និយាយពីពួកគេ គេកត់សម្គាល់ថា ពួកវាមានអាតូម មិនមែនម៉ូលេគុលទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក៏ដូចគ្នាដែរចំពោះឧស្ម័នដ៏ថ្លៃថ្នូ។ អាតូមទាំងនេះផ្លាស់ទីដោយសេរី ដូច្នេះវាជាការប្រសើរក្នុងការគិតថាពួកវាជាម៉ូលេគុលម៉ូណូតូមិច។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនេះមិនមែនជារឿងសំខាន់ទេ។ សំខាន់ជាងនេះទៅទៀតនៅក្នុង សារធាតុដែលមិនមែនជាម៉ូលេគុលមានអាតូមជាច្រើនដែលភ្ជាប់ជាមួយគ្នា។ វាគួរតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាការបែងចែកសារធាតុទាំងអស់ទៅជាមិនមែនម៉ូលេគុលនិងម៉ូលេគុលគឺមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ។ ការបែងចែកដោយការតភ្ជាប់គឺមានន័យជាង។ ជាឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាអំពីភាពខុសគ្នានៃលក្ខណៈសម្បត្តិនៃក្រាហ្វិច និងពេជ្រ។ ទាំងពីរគឺជាកាបូន ប៉ុន្តែអតីតគឺទន់ ហើយក្រោយមកទៀតគឺរឹង។ តើពួកគេខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមកយ៉ាងដូចម្តេច? ភាពខុសគ្នាគឺជាក់លាក់នៅក្នុងការតភ្ជាប់របស់ពួកគេ។ ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើរចនាសម្ព័ននៃក្រាហ្វិច យើងនឹងឃើញថាចំណងដ៏រឹងមាំមាននៅក្នុងវិមាត្រពីរប៉ុណ្ណោះ។ ប៉ុន្តែនៅក្នុងទីបី ចម្ងាយអន្តរអាតូមគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ដូច្នេះមិនមានចំណងរឹងមាំទេ។ ក្រាហ្វិចងាយរអិល និងបំបែកលើស្រទាប់ទាំងនេះ។
ការភ្ជាប់រចនាសម្ព័ន្ធ
បើមិនដូច្នោះទេវាត្រូវបានគេហៅថា spatial dimension ។ វាតំណាងឱ្យចំនួនវិមាត្រនៃលំហដែលកំណត់ដោយការពិតដែលថាពួកគេមានប្រព័ន្ធស្នូលជាបន្តបន្ទាប់ (ស្ទើរតែគ្មានដែនកំណត់) (ការតភ្ជាប់ខ្លាំង) ។ តម្លៃដែលវាអាចយកបានគឺ 0, 1, 2 និង 3។ ដូច្នេះហើយ ចាំបាច់ត្រូវបែងចែករវាងរចនាសម្ព័ន្ធបីវិមាត្រដែលភ្ជាប់គ្នា ស្រទាប់ ខ្សែសង្វាក់ និងកោះ (ម៉ូលេគុល)។
ច្បាប់នៃភាពស្ថិតស្ថេរនៃសមាសភាព
យើងបានរៀនគោលគំនិតមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យារួចហើយ។ សារធាតុនេះត្រូវបានពិនិត្យដោយសង្ខេបដោយពួកយើង។ ឥឡូវនេះសូមនិយាយអំពីច្បាប់ដែលអនុវត្តចំពោះគាត់។ ជាធម្មតាវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដូចខាងក្រោមៈ សារធាតុបុគ្គលណាមួយ (នោះគឺសុទ្ធ) ដោយមិនគិតពីរបៀបដែលវាត្រូវបានទទួល មានបរិមាណដូចគ្នា និង សមាសភាពគុណភាព. ប៉ុន្តែតើគំនិតមានន័យយ៉ាងណា?
ពីរពាន់ឆ្នាំមុននៅពេលដែលរចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុមិនអាចត្រូវបានសិក្សាដោយវិធីសាស្រ្តដោយផ្ទាល់នៅពេលដែលជាមូលដ្ឋាន គំនិតគីមីនិងច្បាប់នៃគីមីវិទ្យាដែលធ្លាប់ស្គាល់យើង វាត្រូវបានកំណត់ដោយពណ៌នា។ ជាឧទាហរណ៍ ទឹកគឺជាអង្គធាតុរាវដែលបង្កើតជាមូលដ្ឋាននៃសមុទ្រ និងទន្លេ។ វាមិនមានក្លិនពណ៌រសជាតិ។ វាមានសីតុណ្ហភាពត្រជាក់ និងរលាយបែបនេះ វាប្រែពណ៌ខៀវ។ ទឹកសមុទ្រប្រៃគឺដោយសារវាមិនស្អាត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អំបិលអាចត្រូវបានបំបែកដោយការចំហុយ។ តិចឬច្រើនដូចនេះ វិធីសាស្រ្តពិពណ៌នាគោលគំនិតគីមីជាមូលដ្ឋាន និងច្បាប់នៃគីមីវិទ្យាត្រូវបានកំណត់។
សម្រាប់ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រពេលវេលា វាមិនច្បាស់ទេថារាវដែលត្រូវបានបញ្ចេញ វិធីផ្សេងគ្នា(ការចំហេះអ៊ីដ្រូសែន ការខះជាតិទឹក vitriol ការចម្រោះ ទឹកសមុទ្រ) មានសមាសភាពដូចគ្នា។ ការរកឃើញដ៏អស្ចារ្យមួយនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រគឺជាភស្តុតាងនៃការពិតនេះ។ វាច្បាស់ណាស់ថាសមាមាត្រនៃអុកស៊ីសែន និងអ៊ីដ្រូសែនមិនអាចផ្លាស់ប្តូរដោយរលូនបានទេ។ នេះមានន័យថាធាតុត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអាតូម - ផ្នែកដែលមិនអាចបំបែកបាន។ ដូច្នេះរូបមន្តនៃសារធាតុត្រូវបានទទួលហើយគំនិតរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអំពីម៉ូលេគុលគឺត្រឹមត្រូវ។
សព្វថ្ងៃនេះ សារធាតុណាមួយត្រូវបានកំណត់យ៉ាងច្បាស់លាស់ ឬដោយប្រយោលជាចម្បងដោយរូបមន្ត ហើយមិនមែនដោយចំណុចរលាយ រសជាតិ ឬពណ៌នោះទេ។ ទឹកគឺ H 2 O. ប្រសិនបើម៉ូលេគុលផ្សេងទៀតមានវត្តមាន វានឹងលែងបរិសុទ្ធទៀតហើយ។ ដូច្នេះ សុទ្ធ សារធាតុម៉ូលេគុលគឺជាម៉ូលេគុលដែលមានតែមួយប្រភេទ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយចុះយ៉ាងណាចំពោះអេឡិចត្រូលីតក្នុងករណីនេះ? យ៉ាងណាមិញពួកវាមានអ៊ីយ៉ុងមិនមែនគ្រាន់តែជាម៉ូលេគុលប៉ុណ្ណោះទេ។ ត្រូវការច្រើនទៀត និយមន័យតឹងរឹង. សារធាតុម៉ូលេគុលសុទ្ធគឺជាសារធាតុមួយដែលត្រូវបានផ្សំឡើងដោយម៉ូលេគុលនៃប្រភេទដូចគ្នា ហើយប្រហែលជាផលិតផលនៃការផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលអាចបញ្ច្រាស់បានរបស់ពួកគេ (isomerization, សមាគម, dissociation) ។ ពាក្យ "លឿន" នៅក្នុងបរិបទនេះមានន័យថាយើងមិនអាចកម្ចាត់ផលិតផលទាំងនេះបានទេ ពួកវាលេចឡើងម្តងទៀតភ្លាមៗ។ ពាក្យ "បញ្ច្រាស" បង្ហាញថាការផ្លាស់ប្តូរមិនត្រូវបានបញ្ចប់ទេ។ បើនាំមកគឺល្អជាងបើនិយាយថាមិនស្ថិតស្ថេរ។ ក្នុងករណីនេះវាមិនមែនជាសារធាតុសុទ្ធទេ។
ច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃសារធាតុ
ច្បាប់នេះត្រូវបានគេស្គាល់ក្នុងទម្រង់ប្រៀបធៀបតាំងពីបុរាណកាលមក។ លោកបាននិយាយថា បញ្ហាគឺមិនអាចបង្កើតឡើងបាន និងមិនអាចបំផ្លាញបានឡើយ។ បន្ទាប់មក ការបង្កើតបរិមាណរបស់វា។ យោងទៅតាមវាទម្ងន់ (និងពីចុងសតវត្សទី 17 - ម៉ាស់) គឺជារង្វាស់នៃបរិមាណនៃសារធាតុមួយ។
ច្បាប់នេះត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ ១៧៤៨ ដោយ Lomonosov ។ នៅឆ្នាំ 1789 វាត្រូវបានបំពេញបន្ថែមដោយ A. Lavoisier ដែលជាអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របារាំង។ រូបមន្តទំនើបរបស់វាស្តាប់ទៅដូចនេះ៖ ម៉ាស់នៃសារធាតុចូល ប្រតិកម្មគីមីស្មើនឹងម៉ាស់នៃសារធាតុដែលកើតចេញពីវា។
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។ វានិយាយថានៅ លក្ខខណ្ឌស្មើគ្នា(សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាព) នៅក្នុងឧស្ម័នដែលមានបរិមាណដូចគ្នា មានចំនួនម៉ូលេគុលដូចគ្នា។
ផលវិបាកសំខាន់ពីរកើតឡើងពីច្បាប់របស់ Avogadro ។ ទីមួយគឺថានៅពេលណា លក្ខខណ្ឌដូចគ្នា។មួយ mole នៃឧស្ម័នណាមួយកាន់កាប់បរិមាណស្មើគ្នា។ បរិមាណណាមួយនៃពួកគេ។ លក្ខខណ្ឌធម្មតា។(ដែលជាសីតុណ្ហភាព 0 ° C ក៏ដូចជាសម្ពាធ 101.325 kPa) គឺ 22.4 លីត្រ។ ផលវិបាកទីពីរនៃច្បាប់នេះមានដូចខាងក្រោម៖ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌស្មើគ្នា សមាមាត្រនៃម៉ាស់ឧស្ម័នដែលមានបរិមាណដូចគ្នាគឺស្មើនឹងសមាមាត្រនៃម៉ាសរបស់ពួកវា។
មានច្បាប់មួយទៀត ដែលត្រូវតែលើកឡើង។ ចូរនិយាយអំពីវាដោយសង្ខេប។
តារាង និងច្បាប់តាមកាលកំណត់
D. I. Mendeleev ដោយផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃធាតុនិង វិទ្យាសាស្ត្រអាតូម និងម៉ូលេគុលបានរកឃើញច្បាប់នេះ។ ព្រឹត្តិការណ៍នេះបានកើតឡើងនៅថ្ងៃទី 1 ខែមីនាឆ្នាំ 1869 ។ ច្បាប់តាមកាលកំណត់គឺជាផ្នែកមួយនៃសារៈសំខាន់បំផុតនៅក្នុងធម្មជាតិ។ វាអាចត្រូវបានបង្កើតដូចខាងក្រោម: លក្ខណៈសម្បត្តិនៃធាតុនិងស្មុគស្មាញនិង សារធាតុសាមញ្ញមានការពឹងផ្អែកតាមកាលកំណត់លើការចោទប្រកាន់នៃស្នូលនៃអាតូមរបស់ពួកគេ។
តារាងតាមកាលកំណត់ដែលបង្កើតឡើងដោយ Mendeleev មានប្រាំពីរដំណាក់កាល និងប្រាំបីក្រុម។ ក្រុមគឺជាជួរឈរបញ្ឈររបស់វា។ ធាតុនៅក្នុងពួកវានីមួយៗមានរូបរាងកាយស្រដៀងគ្នានិង លក្ខណៈសម្បត្តិគីមី. ក្រុមនេះត្រូវបានបែងចែកជាក្រុមរង (មេនិងអនុវិទ្យាល័យ) ។
ជួរផ្ដេកនៃតារាងនេះត្រូវបានគេហៅថា កំឡុងពេល។ ធាតុដែលមាននៅក្នុងពួកវាខុសគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមក ប៉ុន្តែពួកវាក៏មានដូចគ្នាដែរ - អេឡិចត្រុងចុងក្រោយរបស់ពួកគេមានទីតាំងនៅលើដូចគ្នា កម្រិតថាមពល. មានតែធាតុពីរប៉ុណ្ណោះនៅក្នុងសម័យដំបូង។ ទាំងនេះគឺជាអ៊ីដ្រូសែន H និងអេលីយ៉ូម He ។ ម្នាលភិក្ខុទាំងឡាយ មានអង្គ 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 rollback ចែងថានៅពេលផ្លាស់ទីពីឆ្វេងទៅស្តាំលើ តារាងតាមកាលកំណត់ចាំបាច់ ថាមពលកាន់តែច្រើនដើម្បីដកអេឡិចត្រុងចេញ។ ដូច្នេះ ធាតុនៅខាងឆ្វេងមានទំនោរបាត់បង់អេឡិចត្រុង។ ផ្ទុយទៅវិញអ្នកដែលមានទីតាំងនៅជាមួយ ផ្នែកខាងស្តាំចង់ទិញវា។
យើងបានគូសបញ្ជាក់យ៉ាងខ្លីអំពីច្បាប់ និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា។ ប្រាកដណាស់ នេះគ្រាន់តែជា ព័ត៌មានទូទៅ. នៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃអត្ថបទមួយ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការនិយាយលម្អិតអំពីវិទ្យាសាស្ត្រដ៏ធ្ងន់ធ្ងរបែបនេះ។ គោលគំនិត និងច្បាប់ជាមូលដ្ឋាននៃគីមីវិទ្យា ដែលសង្ខេបនៅក្នុងអត្ថបទរបស់យើង គឺមានតែប៉ុណ្ណោះ។ ចំណុចចាប់ផ្តើមសម្រាប់ការសិក្សាបន្ថែម។ ជាការពិតនៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រនេះមានផ្នែកជាច្រើន។ ជាឧទាហរណ៍ មានគីមីសរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ។ គោលគំនិតជាមូលដ្ឋាននៃផ្នែកនីមួយៗនៃវិទ្យាសាស្ត្រនេះអាចសិក្សាបានយ៉ាងយូរ។ ប៉ុន្តែអ្វីដែលបានបង្ហាញខាងលើសំដៅទៅលើ បញ្ហាទូទៅ. ដូច្នេះយើងអាចនិយាយបានថាទាំងនេះគឺជាគំនិតជាមូលដ្ឋាន គីមីសរីរាង្គក៏ដូចជា inorganic ។
គីមីវិទ្យា Supramolecular (supramolecular) (គីមីវិទ្យា supramolecular, គីមីវិទ្យា Supermolecular) គឺជាមុខវិជ្ជាវិទ្យាសាស្ត្រ រួមមាន គីមី រូបវិទ្យា និង ទិដ្ឋភាពជីវសាស្រ្តការពិចារណាស្មុគស្មាញជាងម៉ូលេគុល ប្រព័ន្ធគីមីភ្ជាប់ជាមួយទាំងមូលតាមរយៈអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុល (មិនមែនកូវ៉ាលេន)។ វត្ថុនៃគីមីវិទ្យា supramolecular - ក្រុម supramolecularបង្កើតដោយឯកឯងពីការបំពេញបន្ថែម ពោលគឺមានការឆ្លើយឆ្លងធរណីមាត្រ និងគីមីនៃបំណែក ដូចជាការជួបប្រជុំគ្នាដោយឯកឯងនៃភាពស្មុគស្មាញបំផុត រចនាសម្ព័ន្ធលំហនៅក្នុងកោសិការស់នៅ។ មួយនៃ បញ្ហាជាមូលដ្ឋាន គីមីវិទ្យាទំនើបគឺជាការរចនាដឹកនាំនៃប្រព័ន្ធបែបនេះ ការបង្កើតសមាសធាតុ supramolecular លំដាប់ខ្ពស់ពី "ប្លុកអគារ" ម៉ូលេគុល ជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិដែលបានផ្តល់ឱ្យ។ ទម្រង់ Supramolecular ត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយការរៀបចំលំហនៃធាតុផ្សំ ស្ថាបត្យកម្មរបស់ពួកគេ "suprastructure" ក៏ដូចជាប្រភេទនៃអន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលដែលផ្ទុកសមាសធាតុជាមួយគ្នា។ ជាទូទៅ អន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលគឺខ្សោយជាងចំណង covalent ដូច្នេះទំនាក់ទំនង supramolecular មានស្ថេរភាពតិច ទែរម៉ូលេគុល មានលំនឹង kinetically ច្រើនជាង និងថាមវន្តអាចបត់បែនបានជាងម៉ូលេគុល។
យោងតាមវាក្យស័ព្ទនៃគីមីវិទ្យា supramolecular សមាសធាតុនៃសហការី supramolecular ត្រូវបានគេហៅថា អ្នកទទួល(ρ) និង ស្រទាប់ខាងក្រោម(σ) ដែលស្រទាប់ខាងក្រោមគឺជាសមាសធាតុតូចជាងដែលចូលទៅក្នុងចំណង។ លក្ខខណ្ឌ បើកការតភ្ជាប់, clathrateនិង ការតភ្ជាប់ (ស្មុគស្មាញ) នៃប្រភេទម៉ាស៊ីនភ្ញៀវកំណត់លក្ខណៈនៃសមាសធាតុដែលមាននៅក្នុងសភាពរឹង និងជាកម្មសិទ្ធិរបស់ក្រុម supramolecular រឹង។
ការចងជ្រើសរើសនៃស្រទាប់ខាងក្រោមជាក់លាក់មួយσ និង receptor ρ របស់វាជាមួយនឹងការបង្កើត supermoleculesσρ កើតឡើងជាលទ្ធផលនៃដំណើរការ ការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល. ប្រសិនបើបន្ថែមពីលើកន្លែងចង អ្នកទទួលមានក្រុមមុខងារប្រតិកម្ម វាអាចប៉ះពាល់ដល់សារធាតុគីមី ការផ្លាស់ប្តូរនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលជាប់ទាក់ទងរបស់វាដើរតួជាកាតាលីករ supramolecular ។ Lipophilic, ភ្នាសរលាយ receptor អាចដើរតួជា ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន, អនុវត្ត ដឹកជញ្ជូន, ផ្ទេរស្រទាប់ខាងក្រោមដែលពាក់ព័ន្ធ។ ដូច្នេះ ការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល ការបំប្លែង ការផ្ទេរគឺជាមុខងារសំខាន់នៃវត្ថុ supramolecular ។
ស៊ូប្រា គីមីវិទ្យាម៉ូលេគុលអាចត្រូវបានបែងចែកជាពីរយ៉ាងទូលំទូលាយដែលត្រួតគ្នាដោយផ្នែកដែលត្រូវបានគេពិចារណារៀងខ្លួន: 1) supermolecules- កំណត់ឱ្យច្បាស់, ដាច់ដោយឡែក អូលីហ្គោការបង្កើតម៉ូលេគុលដែលកើតឡើងដោយសារតែការផ្សារភ្ជាប់អន្តរម៉ូលេគុលនៃសមាសធាតុជាច្រើន (អ្នកទទួល និងស្រទាប់ខាងក្រោម) ដោយអនុលោមតាម "កម្មវិធី" ជាក់លាក់មួយដែលដំណើរការនៅលើមូលដ្ឋាននៃគោលការណ៍នៃការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល; 2) ក្រុម supramolecular- សហការីប៉ូលីម៉ូលេគុលដែលកើតចេញពីការផ្សារភ្ជាប់ដោយឯកឯងនៃសមាសធាតុមួយចំនួនធំមិនកំណត់ទៅក្នុងដំណាក់កាលជាក់លាក់មួយ កំណត់លក្ខណៈដោយអង្គការច្បាស់លាស់ច្រើន ឬតិចនៅកម្រិតមីក្រូទស្សន៍ និងលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាក្រូស្កូប អាស្រ័យលើធម្មជាតិនៃដំណាក់កាល (ខ្សែភាពយន្ត ស្រទាប់ ភ្នាស vesicle , ដំណាក់កាល mesomorphic, គ្រីស្តាល់ ។ល។) ឃ.) ។
ទម្រង់បែបបទពិសេសត្រូវបានប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីទីតាំងនៃស្រទាប់ខាងក្រោមដែលទាក់ទងទៅនឹងអ្នកទទួល។ ស្មុគស្មាញ adduct ខាងក្រៅអាចត្រូវបានកំណត់ថាជា ឬ . ដើម្បីសម្គាល់ស្មុគស្មាញនៃការរួមបញ្ចូល σ ក្នុង ρ និងចំនុចប្រសព្វផ្នែកនៃ σ និង ρ យើងប្រើ និមិត្តសញ្ញាគណិតវិទ្យាការដាក់បញ្ចូល ⊂ និងចំនុចប្រសព្វ ∩ - និង រៀងគ្នា។ នៅក្នុងសម័យទំនើប អក្សរសិល្ប៍គីមីរួមជាមួយនិមិត្តសញ្ញា ∩ និមិត្តសញ្ញាជំនួស @ ក៏ត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ផងដែរ។
គីមីវិទ្យា supramolecular(ភាសាអង់គ្លេស) - វាលគីមីវិទ្យាដែលសិក្សារចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular (ក្រុមដែលមានម៉ូលេគុលពីរឬច្រើនដែលនៅជាប់គ្នាដោយមធ្យោបាយ); "គីមីវិទ្យានៃបណ្តុំម៉ូលេគុលនិងចំណងអន្តរម៉ូលេគុល" (និយមន័យដោយ J.-M. Lena) ។
ការពិពណ៌នា
គីមីវិទ្យាប្រពៃណីគឺផ្អែកលើ ចំណង covalentរវាងអាតូម។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះសម្រាប់ការសំយោគនៃប្រព័ន្ធណាណូស្មុគស្មាញនិងឧបករណ៍ម៉ូលេគុលដែលប្រើក្នុង គីមីវិទ្យា covalentមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ ព្រោះប្រព័ន្ធបែបនេះអាចមានអាតូមរាប់ពាន់។ អន្តរកម្មអន្តរម៉ូលេគុលមកជួយសង្គ្រោះ - ពួកគេជួយបញ្ចូលគ្នានូវម៉ូលេគុលនីមួយៗទៅជាក្រុមស្មុគស្មាញដែលហៅថារចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular ។
ឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុតនៃរចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular គឺស្មុគស្មាញម៉ាស៊ីនភ្ញៀវ។ ម៉ាស៊ីន (អ្នកទទួល) ជាធម្មតាមានទំហំធំ ម៉ូលេគុលសរីរាង្គជាមួយនឹងបែហោងធ្មែញនៅចំកណ្តាលហើយភ្ញៀវគឺជាម៉ូលេគុលឬអ៊ីយ៉ុងសាមញ្ញជាង។ ឧទហរណ៍ polyesters cyclic នៃទំហំផ្សេងគ្នា (មកុដ ethers) ភ្ជាប់អ៊ីយ៉ុងដែកអាល់កាឡាំងយ៉ាងខ្លាំង (រូបភាព 1) ។
រចនាសម្ព័ន្ធ Supramolecular ត្រូវបានកំណត់ដោយលក្ខណៈសម្បត្តិដូចខាងក្រោម។
1. វត្តមានរបស់មិនមែនមួយ ប៉ុន្តែមជ្ឈមណ្ឌលចងជាច្រើននៅក្នុងម៉ាស៊ីន។ នៅក្នុងក្រោនអេធើរតួនាទីនេះត្រូវបានលេងដោយអាតូមអុកស៊ីសែនដែលមានឯកតា គូអេឡិចត្រុង.
2. ការបំពេញបន្ថែម៖ រចនាសម្ព័ន្ធធរណីមាត្រ និង លក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូនិចម្ចាស់ផ្ទះនិងភ្ញៀវបំពេញគ្នាទៅវិញទៅមក។ នៅក្នុងមកុដអេធើរ នេះបង្ហាញឱ្យឃើញដោយខ្លួនវាផ្ទាល់នៅក្នុងការពិតដែលថាអង្កត់ផ្ចិតបែហោងធ្មែញគួរតែត្រូវគ្នាទៅនឹងកាំអ៊ីយ៉ុង។ ការបំពេញបន្ថែមអនុញ្ញាតឱ្យម្ចាស់ផ្ទះអនុវត្តការចងជ្រើសរើសភ្ញៀវនៃរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានកំណត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង។ នៅក្នុងគីមីវិទ្យា supramolecular បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា "" (ភាសាអង់គ្លេស - ការទទួលស្គាល់ម៉ូលេគុល) (រូបភាពទី 2) ។
3. ស្មុគស្មាញជាមួយ មួយចំនួនធំចំណងរវាងម្ចាស់ផ្ទះ និងភ្ញៀវដែលបំពេញបន្ថែមមានកម្រិតខ្ពស់ អង្គការរចនាសម្ព័ន្ធ.
រចនាសម្ព័ន្ធ Supramolecular គឺរីករាលដាលយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងធម្មជាតិ។ ប្រតិកម្មទាំងអស់នៅក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិតដំណើរការដោយការចូលរួមពីកាតាលីករប្រូតេអ៊ីន។ អង់ស៊ីមគឺជាម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនដ៏ល្អ។ មជ្ឈមណ្ឌលសកម្មនៃអង់ស៊ីមនីមួយៗត្រូវបានរចនាឡើងតាមរបៀបដែលមានតែសារធាតុ (ស្រទាប់ខាងក្រោម) ដែលត្រូវនឹងវាក្នុងទំហំ និងថាមពលអាចចូលទៅក្នុងវាបាន។ អង់ស៊ីមនឹងមិនប្រតិកម្មជាមួយស្រទាប់ខាងក្រោមផ្សេងទៀតទេ។ ឧទាហរណ៏មួយទៀតនៃរចនាសម្ព័ន្ធជីវគីមី supramolecular គឺម៉ូលេគុលដែលខ្សែសង្វាក់ polynucleotide ពីរត្រូវបានភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកតាមរយៈចំណងអ៊ីដ្រូសែនជាច្រើន។ ខ្សែសង្វាក់នីមួយៗគឺទាំងភ្ញៀវ និងជាម្ចាស់ផ្ទះសម្រាប់សង្វាក់ផ្សេងទៀត។
ប្រភេទសំខាន់ៗនៃអន្តរកម្មដែលមិនមែនជាកូវ៉ាលេនដែលបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធ supramolecular គឺអ៊ីយ៉ុង និង . អន្តរកម្មដែលមិនមែនជាកូវ៉ាលេនទាំងអស់គឺខ្សោយជាងកូវ៉ាឡង់ - ថាមពលរបស់ពួកគេកម្រឈានដល់ 100 kJ / mol ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ លេខធំចំណងរវាងម្ចាស់ផ្ទះ និងភ្ញៀវធានានូវស្ថេរភាពខ្ពស់នៃសន្និបាត supramolecular ។ អន្តរកម្មដែលមិនមែនជាកូវ៉ាលេនគឺខ្សោយជាបុគ្គល ប៉ុន្តែខ្លាំងជាសមូហភាព។
ការបង្កើតក្រុម supramolecular អាចកើតឡើងដោយឯកឯង - បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា។ នេះគឺជាដំណើរការដែលសមាសធាតុម៉ូលេគុលតូចៗ ចូលរួមដោយឯកឯង ដើម្បីបង្កើតជាសារធាតុ supramolecular ធំជាង និងស្មុគស្មាញជាង។ ក្នុងអំឡុងពេលនៃការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯង entropy នៃប្រព័ន្ធថយចុះ, Δ ស
Δ ជី = Δ ហ – ធΔ ស
វាចាំបាច់ដែលΔ ហ h| > | ធΔ ស| នេះមានន័យថាការជួបប្រជុំគ្នាដោយខ្លួនឯងកើតឡើងជាមួយនឹងការបែងចែក មួយចំនួនធំភាពកក់ក្តៅ។ ផ្ទះ កម្លាំងជំរុញការជួបប្រជុំដោយខ្លួនឯងគឺជាការចង់បាននៃប្រព័ន្ធគីមីដើម្បីបន្ថយថាមពល Gibbs តាមរយៈការបង្កើតថ្មី។ ចំណងគីមីឥទ្ធិពល enthalpy នៅទីនេះបានយកឈ្នះលើ entropy មួយ។
ថ្នាក់សំខាន់ៗនៃសមាសធាតុ supramolecular គឺ cavitands, cryptands, calixarenes, guest-host complexes, catenanes, ។ រចនាសម្ព័ន្ធ Supramolecular ក៏អាចត្រូវបានកំណត់គុណលក្ខណៈ។
វិធីសាស្រ្តគីមីវិទ្យា Supramolecular រកឃើញ កម្មវិធីធំទូលាយក្នុង ការវិភាគគីមី, ថ្នាំ,
ទំព័រ 1
គីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលដូចជា C2H2, N2H2 និង H202 ត្រូវបានកំណត់ដោយគន្លងដែលបង្កើតឡើងដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានៃ px - និង py - A. នៅក្នុង acetylene លីនេអ៊ែរ គន្លងទាំងនេះផ្តល់នូវការបំពេញ tsv - និង free icg - orbitals (ch. ម៉ូលេគុល ជាការពិតណាស់មានស៊ីមេទ្រីអ័ក្ស។
គីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីតអាចពន្យល់បានមួយផ្នែកដោយទម្រង់នេះ ដែលសមមូលនៃទ្រឹស្តីគន្លងម៉ូលេគុលមិនត្រូវបានគេពិចារណានៅទីនេះទេ។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធនេះ កាបូនមានគូអេឡិចត្រុងដាច់ស្រយាលមួយ និងគន្លងទទេមួយ ចាប់តាំងពីស្នូលកាបូនត្រូវបានហ៊ុំព័ទ្ធដោយអេឡិចត្រុងតែមួយប៉ុណ្ណោះជំនួសឱ្យ octet ធម្មតា។ ដោយផ្អែកលើការពិចារណាទាំងនេះ វាអាចត្រូវបានគេរំពឹងថា កាបូនម៉ូណូអុកស៊ីតក៏មានសមត្ថភាពធ្វើអន្តរកម្មជាមួយក្រុម nucleophilic ដូចជា bases ដែលអាចជាប្រភពនៃអេឡិចត្រុងដើម្បីបំពេញ octet មួយ។ ជាការពិត ប្រតិកម្មកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីតស្រដៀងគ្នាត្រូវបានគេស្គាល់។ ពួកគេមួយចំនួនក៏នឹងត្រូវបានពិភាក្សាខាងក្រោមផងដែរ។
គីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលនៅតែបន្តជាគីមីវិទ្យាសរីរាង្គទំនើប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់សមាសធាតុអសរីរាង្គ ទម្រង់ម៉ូលេគុលនៃអត្ថិភាពនៃសារធាតុគឺជាលក្ខណៈសម្រាប់តែស្ថានភាពឧស្ម័ន និងចំហាយប៉ុណ្ណោះ។
គីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលនៅតែបន្តជាគីមីសរីរាង្គទំនើប ហើយភាគច្រើន សារធាតុអសរីរាង្គកុំមាន រចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល. អេ ករណីចុងក្រោយ macrobodies ត្រូវបានផ្សំឡើងពីអាតូមដូចគ្នា។ ធាតុគីមីឬពីអាតូម ធាតុផ្សេងគ្នា. ការទទួលស្គាល់ទម្រង់មិនម៉ូលេគុលនៃអត្ថិភាព រឹងនាំឱ្យមានតម្រូវការក្នុងការពិនិត្យឡើងវិញនូវបទប្បញ្ញត្តិមួយចំនួននៃអាតូមិចគីមី ដើម្បីធ្វើទំនើបកម្មច្បាប់ជាមូលដ្ឋាន និងគោលគំនិតដែលមានសុពលភាពសម្រាប់គីមីសាស្ត្រ pneumatic (ឧស្ម័ន) ។
នៅក្នុងគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល មានមូលដ្ឋានគ្រឹះពីរ។
ដូចនៅក្នុងគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល exothermic និង ប្រតិកម្ម endothermic. និយមន័យនៃទំហំនិងសញ្ញា ឥទ្ធិពលកម្ដៅប្រតិកម្មអាចត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើច្បាប់សមមូលនៃម៉ាស់ និងថាមពល។
ទ្រឹស្តីក្រុមត្រូវបានអនុវត្តនៅទីនេះយ៉ាងទូលំទូលាយជាងនៅក្នុងគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល។ ទន្ទឹមនឹងនេះ សមត្ថភាពក្នុងការទាញយកភាពទៀងទាត់នៃវិសាលគមនៃភាគល្អិតពីគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាន និយាយថាពី geometrodynamics គឺមានបញ្ហាច្រើននៅទីនេះជាងសមត្ថភាពក្នុងការគណនាថាមពលចងនៃម៉ូលេគុលដោយប្រើសមីការ Schrödinger ។
បំណងប្រាថ្នាបែបនេះដើម្បីពង្រីកគំនិត និងទ្រឹស្តីដែលបានកើនឡើងនៅក្នុងជម្រៅនៃគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ (គីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុល) ទៅកាន់វិស័យនេះ។ គីមីវិទ្យាអសរីរាង្គវាប្រែចេញ ដូចដែលវាច្បាស់ណាស់សម្រាប់យើងឥឡូវនេះ ខុសច្បាប់ ភាគច្រើនដោយសារតែ សមាសធាតុអសរីរាង្គជាក្បួន ប្រព័ន្ធមិនមែនម៉ូលេគុល។ នៅក្នុងប្រព័ន្ធដូចគ្នា មិនមែន covalent ទេ ប៉ុន្តែ ចំណងអ៊ីយ៉ូដ. លក្ខណៈពិសេសប្លែក សមាសធាតុស្មុគស្មាញគឺថាពួកវាជាសមាសធាតុនៃម៉ូលេគុល មិនមែនអាតូមទេ។
ដំបូងឡើយ វាគ្រាន់តែអំពី cofactors ដែលទោះជាយ៉ាងណា ត្រូវបានរកឃើញជាញឹកញាប់នៅលើមូលដ្ឋាននៃការវិភាគនៃទំនាក់ទំនងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ និងផ្ទេរទៅគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល ទោះបីជាមានការខ្វះខាតសម្ភារៈលើទំនាក់ទំនងរវាងគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល និងគីមីវិទ្យាគ្រីស្តាល់ក៏ដោយ។ សម្រាប់សមាសធាតុនៃថ្នាក់ជាក់លាក់ ទំនាក់ទំនងទាំងនេះគឺសាមញ្ញណាស់ ដែលពួកគេអនុញ្ញាតឱ្យ valences ជាក់លាក់ត្រូវបានកំណត់ជាមុនទៅភាគល្អិត ដែលមេគុណពិតប្រាកដអាចទទួលបាន។ វាមិនគួរត្រូវបានមើលរំលងថាភាពទៀងទាត់នេះ (ដែលដោយសារតែការលំបាកជាច្រើនមិនអាចត្រូវបានគេទទួលយកសម្រាប់ សមាសធាតុគីមីជាទូទៅ) ដូច្នេះទទួលបានការទទួលស្គាល់យ៉ាងឆាប់រហ័សសម្រាប់តែហេតុផលភូមិសាស្ត្រគីមីប៉ុណ្ណោះ។ អុកស៊ីសែនគឺ ធាតុសំខាន់ lithosphere ខាងក្រៅ និងយ៉ាងជាក់លាក់នៅលើមូលដ្ឋាននៃទំនាក់ទំនងរវាងចំនួនអាតូមអុកស៊ីសែន និងធាតុផ្សេងទៀតនៅក្នុង សមាសធាតុអុកស៊ីសែនច្បាប់មួយត្រូវបានគណនាថាសមាមាត្រ stoichiometric គឺមិនអាចទៅរួចសម្រាប់សមាគមអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។
ដំបូងឡើយ វាគ្រាន់តែជាមេគុណ ដែលទោះជាយ៉ាងណា ត្រូវបានរកឃើញជាញឹកញាប់នៅលើមូលដ្ឋាននៃការវិភាគនៃទំនាក់ទំនងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ និងផ្ទេរទៅគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល ទោះបីជាមានការខ្វះខាតសម្ភារៈលើទំនាក់ទំនងរវាងគីមីវិទ្យាម៉ូលេគុល និងគីមីវិទ្យាគ្រីស្តាល់ក៏ដោយ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ យើងអាចសន្មត់ថានៅក្នុងសមាគមអាតូមិចអព្យាក្រឹត ប្រភេទដែលគេស្គាល់អាតូមនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតាឈរក្នុងសមាមាត្រ stoichiometric សាមញ្ញទៅនឹងអ្នកដទៃ។ សម្រាប់សមាសធាតុនៃថ្នាក់ជាក់លាក់ ទំនាក់ទំនងទាំងនេះគឺសាមញ្ញណាស់ ដែលពួកគេអនុញ្ញាតឱ្យ valences ជាក់លាក់ត្រូវបានកំណត់ជាមុនទៅភាគល្អិត ដែលមេគុណពិតប្រាកដអាចទទួលបាន។ វាមិនត្រូវមើលរំលងដែលថាភាពទៀងទាត់នេះ (ដែលដោយសារតែការលំបាកជាច្រើនមិនអាចត្រូវបានគេទទួលយកសម្រាប់សមាសធាតុគីមីជាទូទៅ) ត្រូវបានទទួលស្គាល់យ៉ាងឆាប់រហ័សសម្រាប់តែហេតុផលភូមិសាស្ត្រប៉ុណ្ណោះ។ អុកស៊ីសែនគឺជាធាតុសំខាន់បំផុតនៃ lithosphere ខាងក្រៅ ហើយវាត្រូវបានយ៉ាងជាក់លាក់នៅលើមូលដ្ឋាននៃសមាមាត្ររវាងចំនួននៃអាតូមអុកស៊ីសែន និងធាតុផ្សេងទៀតនៅក្នុងសមាសធាតុអុកស៊ីសែនដែលច្បាប់ត្រូវបានបង្កើតឡើងថាសមាមាត្រ stoichiometric គឺមិនអាចទៅរួចសម្រាប់សមាគមអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។
ការបង្ហាញនៃអន្តរកម្មអេឡិចត្រូនិច-រំញ័រ (ឬនិយាយឱ្យខ្លី រំញ័រ) នៅក្នុងប្រព័ន្ធប៉ូលីអាតូមិក ដែលត្រូវបានរួមបញ្ចូលគ្នានៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ក្រោម ឈ្មោះទូទៅឥទ្ធិពល Jahn-Teller បង្កើតបានជាទិសដៅថ្មីដែលកំពុងរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅក្នុងរូបវិទ្យា និងគីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុល និងគ្រីស្តាល់។
វាងាយមើលឃើញថារវាងប្រតិកម្ម I និង II មាន ភាពខុសគ្នាជាមូលដ្ឋាន. ប្រតិកម្ម I តំណាងឱ្យគីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុល; មានតែកត្តាថាមពលប៉ុណ្ណោះដែលចូលរួមក្នុងការធ្វើឱ្យសកម្មនៃសារធាតុរបស់វា។ ប្រតិកម្ម II តំណាងឱ្យគីមីសាស្ត្រទាំងមូលការផ្លាស់ប្តូរនៃម៉ូលេគុលដែលត្រូវបានអនុវត្តជាចម្បងជាមួយនឹងការចូលរួមនៃប្រព័ន្ធ berthollide ។ ទិសដៅ និងអត្រាប្រតិកម្មដែលខ្ញុំកំណត់ទាំងស្រុង រចនាសម្ព័ន្ធគីមីម៉ូលេគុលប្រតិកម្ម។ ទិសដៅ និងអត្រានៃប្រតិកម្ម II ត្រូវបានកំណត់ដោយរចនាសម្ព័ន្ធគីមីនៃម៉ូលេគុលប្រតិកម្ម និង អង្គការគីមីប្រព័ន្ធកាតាលីករ។
ចាប់តាំងពីសម្រាប់ការបង្កើតចិញ្ចៀនមួយ, បិទ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនចាំបាច់ រដ្ឋរំភើបតាមមើលទៅ វាគ្មានន័យទេក្នុងការសិក្សាលម្អិតអំពីឥទ្ធិពល ក្រុមផ្សេងៗសារធាតុជំនួសនៅលើដំណើរការវដ្តដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យពីប្រតិកម្មគីមីសរីរាង្គធម្មតា។ វាអាចនិយាយបានថា photochemistry មានការព្រួយបារម្ភជាមួយនឹងគីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលនៅក្នុងស្ថានភាពរំភើបជាជាងនៅក្នុងស្ថានភាពដី។
ខ្ញុំចង់និយាយដោយសង្ខេបអំពីបញ្ហា ប្រតិកម្មម៉ូលេគុលបី។ សំណួរនេះ ជាទូទៅគឺមានទំហំធំណាស់ ចាប់តាំងពីគីមីវិទ្យានៃម៉ូលេគុលនៅក្នុងស្ថានភាពបីដងគឺជាវាលឯករាជ្យ។ ខ្ញុំនឹងរស់នៅតែលើលក្ខណៈគុណភាពនៃថាមពលសកម្មនៃប្រតិកម្មដែលពាក់ព័ន្ធនឹងម៉ូលេគុលនៅក្នុងស្ថានភាពបីដង។ តើអ្វីជាភាពខុសគ្នារវាងម៉ូលេគុលបែបនេះ និងរ៉ាឌីកាល់។ ឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុតគឺម៉ូលេគុល O2 ដែលរដ្ឋបីដងគឺជាស្ថានភាពដី។ អេ ករណីនេះជាក់ស្តែងមិនមានថាមពលសកម្មទេ។
