i videnskab, som i livet, får ord ofte mening gennem brug snarere end gennem definition. Vi bruger ‘arter ‘ og’ kraft ‘ uden at blive plaget af deres upræcision. Det samme kan siges om ‘molekyle’.
for eksempel er det blevet defineret som: ‘den enkleste enhed af en kemisk forbindelse, der kan eksistere, bestående af to eller flere atomer holdt sammen af kemiske bindinger.,’
en anden definition går sådan: ‘den mindste partikel af et stof, der bevarer stoffets kemiske og fysiske egenskaber og består af to eller flere atomer; en gruppe lignende eller forskellige atomer holdt sammen af kemiske kræfter.’
men i denne anden definition er ‘den mindste partikel af et stof, der bevarer dets egenskaber’, temmelig meningsløs. Hvilke egenskaber? Når alt kommer til alt er de fleste af dem, vi fokuserer på, såsom smeltepunkt, bulkegenskaber., Og tanken om, at molekyler, der er to eller flere atomer, der holdes sammen af kemiske bindinger får os i at den skumle virksomhed med at definere en bond (som nogle mener at omfatte van der Waals kræfter og ‘mekanisk obligationer”) og skelne molekylerne fra, sige, ioniske krystaller (som Lewis Gilbert første gjorde for hundrede år siden).,
problemer med disse definitioner, der blev fremhævet af en af de seneste forslag af Natur Kemi ‘ s redaktør Stuart Cantrill, at catenanes og rotaxanes – enheder, der består af forskellige kovalent bundet forsamlinger mekanisk konjunktion (gevind ringe, for eksempel) – må betragtes molekylære, ikke supramolecular. Resultatet var en (godmodig) t .itterstorm, som andre kemikere slog ind med deres synspunkter.
Supra po ?ers
Hvad kan du så spørge, definerer ‘supramolekylær’?, Feltets pioner, den franske kemiker Jean-Marie Lehn, bruger udtrykket til at beskrive forsamlinger ‘holdt sammen af ikke-kovalente interaktioner’.1 Det ser helt sikkert ud til at omfatte catenaner (selvom er det kovalente eller van der vanaals kræfter, der i sidste ende forhindrer adskillelse af komponenterne?). Alligevel ville det også omfatte DNA-dobbelt Heli., proteinkonformationer, molekylære krystaller, koordinationskomplekser og flydende vand. Det gør det til et temmelig uhåndterligt, overdrevent bredt udtryk.
så hvordan kan vi differentiere molekyler fra supermolekyler eller kondenserede faser?, Hvis molekyler ikke let skal falde fra hinanden i og etablere en ligevægt med deres separate, men individuelt stabile komponenter, Hvad skal vi så kalde svage syrer eller faktisk vand? Hvis rotaxanes (hvor en cyklisk molekyle forbliver gevind på en lineær grund af pladskrævende loft grupper på tråden) er molekyler, hvad pseudorotaxanes, hvor der ikke er nogen endekapper og gevinddrejning blot er statistiske, eller holdes på plads af svage vekselvirkninger?, Man kan klart konstruere en progressiv fri-energi barriere for unthreading med stadig mere voluminøse endegrupper; er det så en gradvis overgang fra supermolekyle til molekyle? Ved hvilken temperatur? I hvilket opløsningsmiddel?
det ser ud til, at når Lehn kaldte supramolekylær Kemi en ‘Kemi ud over molekylet’, hentydede han til en meget uklar grænse. Ligeledes er den amerikanske kemiker George ?hitesides ‘forslag om, at kemi skal bevæge sig “væk fra molekylet” (i et papir provokerende med titlen “er fokus på “molekyler” forældet?,’) 2 rejser spørgsmålet om, hvad det er, at emnet skal bevæge sig væk fra.
manglende definition
hverken Lehn eller Whithitesides udfordrer molekylets status som kemisk enhed. Snarere, de hævder, at kemi kan udvide sit forklarende rammer og praktiske evner ved at overveje, hvordan molekyler interagerer, kombinere og koordinere for at producere funktionaliteter på højere niveauer af skalaen hierarki. ‘Molekyle’ bruges ikke som en tæt defineret måde at sammenføje atomer på, men som en kort betegnelse for en bestemt skala og tilstand af kemisk tænkning.,
det er nok den bedste måde at se det på. At kalde et ‘molekyle’ en udelelig enhed af en forbindelse afspejler kemiens historiske fokus på rene stoffer – på rensning og karakterisering af bulkforbindelser. Men kemi kommer virkelig til sin ret i blandinger-herunder cellens utrolige, organiserede kompleksitet. Molekylet er en nødvendig konstruktion til analyse, men mister noget af sin præcision i sammenhæng med kollektive funktioner og egenskaber.
men kom nu. Er der virkelig noget konceptuelt problem, når vi taler om proteinmolekyler, der orkestrerer cellefunktioner?, Eller molekylære mellemprodukter i overfladekatalyse? Selvfølgelig ikke. Snarere er dette helt sikkert bare et eksempel på problemet med ‘naturlige slags’, diskuteret af videnskabens filosoffer (mens det forståeligt nok ignoreres af dets udøvere): vi har brug for ord og kategorier for at formulere videnskabelige ideer, men verden er ikke forpligtet til at respektere dem.
videnskabelige ord og fænomener overlapper godt nok til at tillade diskussion og teoretisering; vi har næppe brug for at blive overrasket eller forvirret, når vi finder ud af, at korrespondancen ikke altid er perfekt., Kemi gør mere brug af fuzzy, men værdifulde begreber (oxidation stat, bond, elektronegativiteten) end ikke fysik (faser, styrker); biologi sandsynligvis bruger endnu mere (arter, allostery, økosystem, gen -). Der er ikke noget presserende behov for at politiet grænserne for disse ord, bortset fra at underholde os selv. Mindful hvoraf spørger jeg: hvordan definerer du et molekyle? Philip Ball er en science writerriter baseret i London, UK