- ما هي الجزيئات الكبيرة؟
- وظائف الجزيئات الكبيرة
- هيكل الجزيئات الكبيرة
- أهمية الجزيئات الكبيرة
- الجزيئات الطبيعية
- الجزيئات الاصطناعية
نفسر ماهية الجزيئات الكبيرة ووظائفها وأنواع بنيتها. بالإضافة إلى الجزيئات الكبيرة الطبيعية والاصطناعية.
يمكن أن يتكون الجزيء الكبير من مئات الآلاف من الذرات.ما هي الجزيئات الكبيرة؟
الجزيئات الكبيرة هي جزيئات ذات حجم هائل ، أي أنها تتكون من آلاف أو مئات الآلاف من ذرات. يمكن أن تكون بيولوجية بطبيعتها ، نتيجة العمليات التي تحدث في الكائنات الحية ، أو الاصطناعية ، التي تنتجها كائن بشري في المختبرات الكيميائية أو البيولوجية.
تمت صياغة مصطلح الجزيئات الكبيرة في عام 1920 من قبل هيرمان ستودينجر ، الحائز على جائزة نوبل في كيمياء. في ذلك الوقت ، أشار إلى الجزيئات الكبيرة باسم الجزيئات كانت تزن أكثر من 10000 دالتون من الكتلة الذرية ، على الرغم من أنها يمكن أن تزن أكثر من ذلك بكثير.
تسمى الجزيئات الكبيرة التي تتكون من وحدات من جزيئات أصغر (تسمى المونومرات) التي تكرر نفسها مكونة هيكلها بالكامل البوليمرات. يمكن أيضًا أن تكون البوليمرات طبيعية أو اصطناعية ، على سبيل المثال ، بروتين، ال احماض نووية والكربوهيدرات بوليمرات طبيعية بينما الكربوهيدرات بلاستيك والألياف الصناعية عبارة عن بوليمرات تركيبية.
من المهم فهم الفرق بين الجزيء الكبير والبوليمر ، لأنه على الرغم من كبرهما ، إلا أنهما ليسا متطابقين تمامًا. توجد جزيئات كبيرة ليست بوليمرات ، لأنها لا تتكون من وحدة جزيئية متكررة (مونومر) ، على الرغم من أنها لا تزال كبيرة. فمثلا، الدهون والدراجات الكبيرة هي جزيئات كبيرة ، لكنها ليست بوليمرات. من ناحية أخرى ، هناك بعض البوليمرات المتوسطة ، أي أن حجمها ليس كبيرًا مثل حجم الجزيء الكبير.
وظائف الجزيئات الكبيرة
يمكن أن يكون للجزيئات الكبيرة وظائف مختلفة جدًا ، اعتمادًا على الوظيفة التي نتحدث عنها. على سبيل المثال ، جزيئات الجلوكوز الكبيرة هي مصدر للطاقة كائنات حية.
مثال مختلف تمامًا هو جزيء الحمض النووي ، وهو في الأساس جهاز ذاكرة خلوية يستخدم لتخليق البروتينات أو لتكرار الخلايا.
من ناحية أخرى ، تؤدي البروتينات وظائف هيكلية ووظائف نقل ويمكن أن تعمل أيضًا كمحفزات.
تستخدم الجزيئات الضخمة الاصطناعية ، مثل البولي إيثيلين والبوليمرات النايلون ، على نطاق واسع في صناعة كيميائية لصنع اللدائن أو كعوازل.
هيكل الجزيئات الكبيرة
تتكون الجزيئات الكبيرة ، بشكل عام ، من وحدات جزيئية أصغر مرتبطة بـ روابط تساهمية، بواسطة روابط الهيدروجين ، بواسطة قوات فان دير فال أو عن طريق التفاعلات الكارهة للماء. في جميع الحالات ، فإنها تتكون من هياكل جزيئية كبيرة تحتوي على آلاف الذرات مرتبة في تسلسل ثابت ، مما ينتج عنه مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع للغاية.
بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادًا على هيكلها ، يمكن أن تكون الجزيئات الكبيرة:
- خطي عندما يشكلون سلاسل طويلة تكرر بعض ترتيب المونومرات ، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة الرأس والذيل.
- متفرعة. عندما يمكن لكل مونومر أن ينضم إلى سلاسل أخرى ، يشكل فروعًا (مثل الأشجار) بأحجام مختلفة على مسافة معينة من السلسلة الرئيسية.
من ناحية أخرى ، يمكن تصنيف الجزيئات الكبيرة وفقًا لتكوينها في:
- البوليمرات المتجانسة. وهي مكونة من نوع واحد من المونومر يكرر نفسه عبر هيكله الجزيئي.
- البوليمرات. وهي تتكون من أكثر من نوع واحد من المونومر.
أهمية الجزيئات الكبيرة
تتميز الجزيئات الكبيرة عن غيرها من الجزيئات الطبيعية والاصطناعية بكونها ضخمة الصوت والوزن الجزيئي. نتيجة لذلك ، فإن خصائصه أكثر تعقيدًا وفائدة من خصائص الجزيئات الأخرى. على سبيل المثال ، تسمح البوليمرات الاصطناعية بإنشاء مواد جديدة ذات تطبيقات غير متوقعة.
من ناحية أخرى ، تؤدي بعض الجزيئات البيولوجية الكبيرة مهامًا معقدة ، إما كمساهم في المواد و / أو طاقة لعمليات أخرى ، أو كآليات للعمل الكيمياء الحيويةكما هو الحال مع الأنسولين ، الهرمون المنظم للسكر في جسم الإنسان والمكون من 51 حمضًا أمينيًا.
الجزيئات الطبيعية
عادة ما تكون الجزيئات الطبيعية مجمعات سكنية محددة جدًا تفي بالوظائف الحيوية. في بعض الحالات تعمل كمدخلات أيضية (مثل الكربوهيدرات) وفي حالات أخرى تكون جزيئات هيكلية (مثل الكربوهيدرات). الدهون).
كما أنهم لاعبون أساسيون في عمليات معقدة للغاية ، مثل الحمض النووي و ال RNA، تشارك في تكاثر الخلية أو الانقسام المتساوي. بعض الأمثلة البسيطة للجزيئات الطبيعية هي النشا ، السليلوزأو الجليكوجين أو الفركتوز أو الجلوكوز أو اللجنين الموجود في الخشب.
الجزيئات الاصطناعية
الجزيئات الاصطناعية ، كما يوحي اسمها ، هي تلك التي تم تصنيعها بشكل مصطنع بواسطة كائن بشري من خلال عمليات كيميائية مختلفة يتم فيها التحكم في ارتباط المونومرات أو تعزيزه أو تسريعه.
هم مهمون بشكل خاص في صناعة البتروكيماويات ومشتقات البترول، والتي نحصل منها على الأهمية المواد العضوية نوع البوليمر ، مثل معظم المواد البلاستيكية (بولي ايثيلين، PCV) ، والألياف الاصطناعية (البوليستر ، نايلون) أو مواد متقدمة تكنولوجيا (مثل الأنابيب النانوية الكربونية).