in de wetenschap krijgen woorden, net als in het leven, vaak Betekenis door gebruik in plaats van door definitie. We gebruiken ‘soorten’ en ‘kracht’ zonder last te hebben van hun onnauwkeurigheid. Hetzelfde kan gezegd worden over’molecuul’.
bijvoorbeeld: “de eenvoudigste eenheid van een chemische verbinding die kan bestaan, bestaande uit twee of meer atomen die door chemische bindingen bij elkaar worden gehouden.,”
een andere definitie luidt als volgt: “het kleinste deeltje van een stof dat de chemische en fysische eigenschappen van de stof behoudt en bestaat uit twee of meer atomen; een groep van soortgelijke of verschillende atomen die door chemische krachten bij elkaar worden gehouden.’
maar in deze tweede definitie is ‘het kleinste deeltje van een stof dat zijn eigenschappen behoudt’ vrij zinloos. Welke woningen? Immers, de meeste van die waar we ons op richten, zoals smeltpunt, zijn bulkeigenschappen., En het idee dat moleculen twee of meer atomen zijn die door chemische bindingen bij elkaar worden gehouden, brengt ons in de duistere zaken van het definiëren van een binding (die sommigen beschouwen als van der Waals krachten en ‘mechanische bindingen’) en het onderscheiden van moleculen van bijvoorbeeld Ionische kristallen (zoals Gilbert Lewis honderd jaar geleden voor het eerst deed).,
de problemen met deze definities werden benadrukt door een recente suggestie van nature Chemistry ‘ s redacteur Stuart Cantrill dat catenanen en rotaxanen – entiteiten die bestaan uit verschillende covalent gebonden samenstellingen mechanisch samengevoegd (ringen met schroefdraad, bijvoorbeeld) – moeten worden beschouwd als moleculair, niet supramoleculair. Het resultaat was een (goedmoedige) Twitterstorm, zoals andere chemici met hun opvattingen inpikte.
Supra bevoegdheden
wat definieert ‘supramoleculair’?, De pionier van het veld, de Franse chemicus Jean-Marie Lehn, gebruikt de term om assemblages te beschrijven ‘bijeengehouden door niet-covalente interacties’.1 dat lijkt zeker catenanen te omvatten (hoewel het covalente of van der Waals krachten zijn die uiteindelijk scheiding van de componenten voorkomen?). Toch zou het ook de dubbele helix van DNA, eiwitconformaties, moleculaire kristallen, coördinatiecomplexen en vloeibaar water omvatten. Dat maakt het een nogal logge, te brede term.
dus hoe kunnen we moleculen onderscheiden van supermoleculen of gecondenseerde fasen?, Als moleculen niet gemakkelijk uit elkaar moeten vallen en een evenwicht moeten vinden met hun afzonderlijke, maar individueel stabiele componenten, Hoe gaan we dan zwakke zuren of zelfs water noemen? Als rotaxanen (waar een cyclisch molecuul schroefdraad op een lineaire blijft vanwege omvangrijke afdekgroepen op de draad) moleculen zijn, hoe zit het dan met pseudorotaxanen, waar er geen eindkappen zijn en het draadsnijden slechts statistisch is, of op zijn plaats wordt gehouden door zwakke interacties?, Men kan duidelijk een progressieve vrije-energetische barrière construeren tot het niet lezen met steeds grotere eindgroepen; is dat dan een geleidelijke overgang van supermolecule naar molecuul? Op welke temperatuur? In welk oplosmiddel?het lijkt erop dat toen Lehn supramoleculaire chemie een ‘chemie voorbij het molecuul’ noemde, hij zinspeelde op een zeer wazige grens. Evenzo, de Amerikaanse chemicus George Whitesides’ suggestie dat de chemie moet bewegen ‘ weg van de molecule ‘( in een artikel provocatief getiteld ‘ Is de focus op “moleculen” verouderd?,’) 2 roept de vraag op waar het onderwerp zich precies van moet verwijderen.
bij gebrek aan definitie
noch Lehn noch Whitesiden betwisten de status van het molecuul als de eenheid van chemie. Integendeel, zij beweren dat de chemie zijn verklarend kader en praktische mogelijkheden kan verbreden door te overwegen hoe molecules interactie, combineren en coördineren om functionaliteiten op hogere niveaus van de schaalhiërarchie te produceren. ‘Molecuul’ wordt niet gebruikt als een strak gedefinieerde manier om atomen samen te voegen, maar als een afkorting voor een bepaalde schaal en wijze van chemisch denken.,
dat is waarschijnlijk de beste manier om het te zien. Het noemen van een’ molecuul ‘ een ondeelbare eenheid van een verbinding weerspiegelt de historische focus van de chemie op zuivere stoffen – op het zuiveren en karakteriseren van bulkverbindingen. Maar chemie komt echt tot zijn recht in mengsels-met inbegrip van de ongelooflijke, georganiseerde complexiteit van de cel. De molecule is een noodzakelijke constructie voor analyse, maar verliest een deel van zijn precisie in de context van collectieve functies en eigenschappen.
maar kom nu. Is er echt een conceptueel probleem als we praten over eiwitmoleculen die celfuncties orkestreren?, Of moleculaire tussenproducten in oppervlaktekatalyse? Natuurlijk niet. Integendeel, dit is zeker slechts een voorbeeld van het probleem van de ‘natuurlijke soorten’, besproken door de filosofen van de wetenschap (terwijl begrijpelijk genegeerd door haar beoefenaars): we hebben woorden en categorieën nodig om wetenschappelijke ideeën te formuleren, maar de wereld is niet verplicht om ze te respecteren.wetenschappelijke woorden en verschijnselen overlappen elkaar goed genoeg om discussie en theoretisering mogelijk te maken; we hoeven nauwelijks verrast of verward te zijn als we merken dat de correspondentie niet altijd perfect is., De chemie maakt meer gebruik van vage maar waardevolle concepten (oxidatietoestand, binding, elektronegativiteit) dan de fysica (fasen, krachten); de biologie gebruikt waarschijnlijk nog meer (soorten, allostery, ecosysteem, gen). Er is geen dringende noodzaak om de grenzen van deze woorden te bewaken, behalve om onszelf te vermaken. Ik vraag me af: hoe definieer je een molecuul?
Philip Ball is een wetenschapsschrijver uit Londen, Verenigd Koninkrijk