Delta
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Delta > Chemia - spis artykułów >  IDEALNE BRYŁY PLATONA A CHEMIA ORGANICZNA  
  Jesteś tutaj
Wybór artykułów z miesięcznika "Delta"
"Delta" to miesięcznik popularyzujący matematykę, fizykę i astronomię na bardzo wysokim poziomie, wydawany od 1974 roku.
Wirtualny Wszechświat prezentuje wybór tekstów publikowanych w "Delcie" od pierwszego numeru po początek XXI wieku.
  Szukacz
Delta 02/1998
Helena DODZIUK
IDEALNE BRYŁY PLATONA A CHEMIA ORGANICZNA

Wysokosymetryczne wielościany: tetrahedron (czworościan) 1, trójpryzman 2, sześcian 3, oktahedron (ośmiościan) 4 i dodekahedron (dwunastościan) 5 miały, według Platona, uosabiać wyższą harmonię świata. Omawiał je również Pitagoras. Cóż, wydawałoby się, mogą mieć one wspólnego z chemią organiczną? A jednak.


Do niedawna na podstawie bardzo licznych danych doświadczalnych przyjmowano, że podstawniki czterowiązalnego atomu węgla są rozmieszczone w narożach czworościanu. Nie mogło być więc mowy o cząsteczkach organicznych, których szkielet naśladowałby przynajmniej niektóre bryły Platona. Jednak ostatnio okazało się, że jest to możliwe. Cząsteczka tetrahedronu 1 (pokazana, jak to przyjęte w chemii, bez wiązań C-H) jest zbyt naprężona, by mogła być trwała, ale chemicy organicy zsyntetyzowali jego dwie pochodne 6, które mają wszystkie atomy węgla podstawione dużym podstawnikiem.


[Czterowiązalny atom węgla to atom o hybrydyzacji sp3 (młodszym Czytelnikom mówiono o nim w szkole średniej). Terminy "mały podstawnik", "duży podstawnik" należą do żargonu zwyczajowo używanego przez chemików. Mały podstawnik to np. atom wodoru, a duży podstawnik - np. grupa tert-butylowa C(CH3)3].

Otrzymano również trójpryzman, kuban oraz, po dwudziestu latach pracy, dodekahedran, których szkielety węglowe odpowiadają wielościanom Platona. Było to możliwe dzięki burzliwemu rozwojowi metod syntezy cząsteczek organicznych, fizykochemicznych metod badania struktury cząsteczek, jak również metod teoretycznych, które pozwalają na ocenę możliwości istnienia trwałych hipotetycznych cząsteczek. Obok cząsteczek organicznych, których szkielety węglowe naśladują platońskie bryły, znane są ich nieorganiczne odpowiedniki zbudowane np. z atomów krzemu, azotu i/lub fosforu.

Cząsteczki 1-35 należą do grupy nasyconych węglowodorów klatkowych o wzorze ogólnym C2nH2n. Związki te zbudowane są z atomów węgla, z których każdy połączony jest z trzema atomami węgla i jednym atomem wodoru.

Zdawałoby się, że warunek ten bardzo ogranicza liczbę możliwych izomerów dla danej wartości n. Okazuje się jednak, że liczba struktur gwałtownie rośnie ze wzrostem wartości n. Dla n = 2 i 3 istnieje tylko po jednej możliwej strukturze (związki 12). Dla n = 4 obok kubanu 3 istnieje kunean 7 i oktabiswalen 8, przy czym cząsteczki opisane wszystkimi tymi strukturami są znane. Dla n = 5 możliwych jest 9 różnych izometrycznych struktur, ale tylko pentapryzman 9 i diademan 10 zostały zsyntetyzowane.


Natomiast, mimo wielu prób, nie udało się otrzymać wysokosymetrycznych cząsteczek heksapryzmanu 11 i ściętego tetrahedranu 12. Tak więc jedynym znanym związkiem o wzorze sumarycznym C12H12 jest 13 pokazany na rysunku, dla większych n znane są jedynie otrzymany po wieloletnich wysiłkach dodekahedron 5 oraz pagodan 14, oba o wzorze sumarycznym C20H20.

Po co w ogóle ludzie zajmują się syntezą i badaniem struktury takich związków? Wśród różnych powodów podejmowania takich badań nie najmniejsze znaczenie ma fascynacja ich pięknymi kształtami. Cząsteczki te stanowią swoiste wyzwanie dla chemika-syntetyka; z różnych przyczyn bardzo trudno je otrzymać. Kiedy uczeni próbują po raz pierwszy zsyntetyzować tak nietypowe cząsteczki, nic na ogół nie wiadomo o możliwości ich zastosowań, jednak często okazuje się, że mogą być one interesujące ze względów praktycznych. Kuban otrzymano po raz pierwszy w 1964 roku, ostatnio zaś ogłoszono, że przez długie lata armia amerykańska prowadziła badania tej wysokoenergetycznej cząsteczki i jej pochodnych podstawionych jedną lub kilkoma grupami nitrowymi, licząc na wykorzystanie jej np. w środkach wybuchowych. Niemal jednocześnie pojawiły się doniesienia o możliwości wykorzystania innych pochodnych kubanu jako leków antyrakowych lub wykazujących działanie przeciw AIDS. Reasumując, można powiedzieć, że często tak niepraktyczne, wydawałoby się, przygody intelektualne, jak prace nad syntezą i własnościami związków o szkieletach węglowych naśladujących idealne bryły Platona mogą dość szybko znaleźć bardzo konkretne zastosowania praktyczne.




[góra strony]
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach