כיצד יודעים מאילו אטומים מורכבת מולקולה ?

[אורי שקדי]

כיצד יודעים מאילו אטומים מורכבת מולקולה ?

סליחה אם השאלה קצת טיפשית, אבל כיצד גילו בצורה מדוייקת כל כך את המבנה של מולקולות שונות בעולמנו ? לדוגמה מולקולת המים - H2O, כיצד גילו שהיא מורכבת משני אטומי מימן ואטום אחד של חמצן ? אני מתאר לעצמו שלא ניתן היה (לפחות בתקופה בה גילו זאת) לראות את האטומים בעין, אפילו לא במיקרוסקופ. אם כך, כיצד ידעו לתאר ברמת דיוק גבוהה כזו את המבנה של מולקולה זעירה כל כך ?

אשמח לתשובות,
תודה.

 

[ב ן ח ו ר י ן]

אני יודע שאפשר היה לעשות זאת אאל"ט

בעזרת NMR (תהודה מגנטית גרעינית) אבל כמובן שישנם, מעבר לשיטות פיזיקליות גם שיטות כימיות אחרות.

 

[אורי שקדי]

תוכל להסביר בכמה משפטים על השיטות שהזכרת ?

ממתי יודעים את המבנה של מולקולת המים לדוגמה ?

האם השיטות שהזכרת היו זמינות אז ?

 

[ב ן ח ו ר י ן]

אני מאמין שגם לפני ה-NMR ידעו על המבנה

לא בקי מספיק בנושא בשביל לענות לך.

 

[אורי שקדי]

שאלתי גם בפורום כימיה, מקווה שיענו לי

 

[החתול של שרדינגר]

כימיה אנליטית

זאת שאלה מצוינת. יש תחום שלם בכימיה, שנקרא כימיה אנליטית, שעוסק בדיוק בזה.
המקרה של מים הוא אחד המפורסמים. לבואזיה, מדען צרפתי (שגמר את הקריירה תחת הגיליוטינה), גילה שגז מימן מגיב עם חמצן ליצירת מים. יותר מזה, הוא גילה שאי אפשר לחבר אותם בכל יחס אלא רק ביחס של 1:2. דלטון, מדען בריטי, שיער שצורך ביחס מסויים כדי לקיים תגובות כימיה נובע מקיומם של אטומים.
בכימיה אנליטית מודרנית יש מגוון רחב של שיטות לגילוי הרכב של חומר לא ידוע: תגובות של החומר עם חומרים ידועים, תגובה של החומר לקרינה אלקטרומגנטית (NMR, לדוגמה), ספקטרוגרפיית מסות, כרומטוגרפיה ועוד.

 

[אורי שקדי]

תודה!

 

[sivan120]

אני מכירה חלק מהשיטות אבל..

אני אשמח לקבל הסבר על איך אפשר לזהות אטומים של מוליקולת מים בעזרת ה- NMR
ובעזרת הכרומטוגרפיה.

 

[החתול של שרדינגר]

זה כללי

התייחסתי לשיטות שמשמשות בכימיה אנליטית באופן כללי, לאו דווקא בהקשר של מים (לכן זה בפסקה שונה).
אבל אם כבר מדברים על זה, למימן שבמים יש ספין ולכן הוא אמור להגיב לקרינה א"מ. לכן נראה לי ש-NMR אמור לעבוד גם עם מים.

 

[sivan120]

כן, אבל איך זה קורה?

איך בעזרת תהודה מגנטית מצליחים לזהות מה קורה במוליקולות המים?

 

[החתול של שרדינגר]

בגדול

אני ממש לא מומחה לעניין, אבל ממה שקראתי בויקיפדיה הרעיון הוא שמכניסים את החומר הנבדק לשדה מגטי חזק ככה שכל הספינים מתיישרים לפיו. כתלות בשדה המגנטי ובחומר, יש תדר של קרינה (בין 60 מג"צ ל-1 גה"צ) שיגרום לעירור של תנודה סיבובית של הספינים (קצת דומה לסביבון). לפי התדר שבו זה קורה אפשר להסיק איזה אטומים יש בחומר הנבדק.
אני בטוח שזה לא תיאור מדוייק, אז מומלץ לך לקרוא את הערך הרלוונטי בויקיפדיה.