Мости в молекулах
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Тисячі років дивились люди на Місяць, але бачили тільки одну його сторону. Навіть найпотужніші телескопи не допомагали. А сьогодні! Будь-який школяр вам скаже, що вивчати Місяць тепер – куди простіше. Треба запустити ракету, яка облетить навколо Місяця, повернеться і розповість все, що побачила. Щось схоже відбувається при «всебічному» вивченні і настільки ж маленьких частинок, як молекули. Треба взяти електрон, пустити його в молекулу, і він розповість все, що «побачить» на своєму шляху.
Хімікам-органікам добре відома речовина стільбен. Її молекула складається з двох бензольних кілець, з’єднаних «містком» – парою вуглецевих атомів. Зв’язок між вуглецевими атомами – подвійний. Це означає, що неспарений електрон може без перешкод переходити через такий місток. І дійсно, ЕПР – спектрометр розповів, що електрон, пущений в молекулу стільбен, вільно гуляє з одного бензольного кільця в інше.
А що станеться, якщо зв’язок між атомами вуглецю стане одинарним! За уявленнями звичайної органічної хімії електрони не можуть вільно пересуватись по містку з одинарних зв’язків. Такий місток для електронів стає парканом. Щоб перевірити ці уявлення, взяли молекулу з двома бензоловими кільцями, але з’єднану вуглецевими атомами з одинарними зв’язками. Хіміки таку молекулу називають «дибензо». Коли в молекулу дибензо запустили вільний електрон, картина на екрані ЕПР – спектрометра змінилась. Неспарений електрон повідомив, що місток зник, на його місці, дійсно, з’явилась перешкода, паркан. Але ось що важливо: паркан цей виявився низьким. Електрон легко перестрибує через нього, і за секунду може перескочити туди і назад близько мільйона разів.
А ось через паркан «високістю» в три вуглецевих атома, пов’язаних однаковими зв’язками, неспарених електронів перестрибнути вже не під силу. Так парамагнітний резонанс допомагає вченим проникати в глибокі надра молекули.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.