Какие бывают молекулы фото и название: Разновидности ароматов Escentric molecules — triksklad.ru

Содержание

Молекула что такое и какие бывают молекулы

Если говорить умными словами, молекула — это электрически нейтральная частица, образованная двумя или более связанными ковалентными атомами. Все химические вещества могут образовывать молекулы при определенных условиях. Бывают молекулы и из одного атома. Простейший пример молекулы — h3O (молекула воды). В квантовой механике молекул из атомов нет, есть лишь молекулы из электронов и атомных ядер, взаимодействующих между собой. Молекулы сложных веществ выражаются химическими формулами. Но если говорить проще, молекула — это простейшее состояние связанного элемента, еще не атомы, но уже и невооруженным глазом не разглядеть.

2022 год, кажется, будет жарким. Причем в прямом смысле этого слова – седьмой год подряд температура на нашей планете бьет рекорд за рекордом. Что же до переносного значения «жары», то война с COVID-19 по-прежнему далека от завершения. Одной из причин появления нового варианта, вероятно, является неравномерное распределение вакцин в мире. Когда одна часть населения получает прививку, а вторая нет, создается опасный прецедент и вирус мутирует, чтобы обойти иммунитет и заражать практически каждого. И хотя вирусы не являются живыми, они все же, борются за жизнь адаптируясь к изменчивой окружающей среде. Новый вариант коронавируса Омикрон, очевидно, стал финалистом этой эволюционной гонки. Но каков наш ответ? Разработанные вакцины, безусловно, являются главным оружием против COVID-19, но может быть есть что-то еще? Например, особая молекула, способная защитить от заражения? Или новое эффективное лекарство против ковида?

Едва ли большинство из нас часто задумывается о том, какие молекулы составляют все вокруг нас и в том числе во Вселенной. Между тем, по мере того как мы удаляемся от нашей планеты, число сложных химических процессов возрастает с бешеной скоростью. Космическое пространство – как и межзвездные и межгалактические области – на самом деле содержит множество молекул. Вот только как именно эти молекулы образовались и как превратились в те сложные химические процессы, что мы наблюдаем сегодня – по-прежнему неизвестно. Считается, что ранняя Вселенная состояла всего из нескольких видов атомов, и только в возрасте 100 000 лет водород и гелий объединились, образовав первую молекулу – гидрид гелия. Однако, хотя теоретически он существовал, обнаружить его не удавалось. Дальнейшие попытки, вероятно, могли закончиться неудачей, но команда ученых из Софийского научного центра NASA исправила ситуацию, обнаружив сигнатуру недостающей молекулы в нашей собственной галактике. А результаты исследования британских ученых и вовсе поражают воображение. Но обо всем по порядку.

Как появилась жизнь на нашей планете? Могли ли строительные блоки органических молекул, недавно обнаруженные в трех разных метеоритах, попасть на Землю миллиарды лет назад? Исследователи давно предполагали, что органические соединения могут образовываться во внеземной среде, теперь же эти предположения подтвердились. В ходе недавно проведенного исследования ученые непосредственно наблюдали ключевую органическую молекулу, которая в будущем может быть использована для создания других органических молекул, включая и те, что необходимы для формирования жизни. Понимание того, как именно органические молекулы приводят к возникновению жизни является одной из величайших загадок, ответ на которую ученые ищут с незапамятных времен. Несмотря на научно-технический прогресс и внушительные достижения человечества, мы по-прежнему не знаем, как небиологический химический процесс может превратиться в биологический. Так что же могут рассказать о возникновении жизни молекулы, недавно обнаруженные в метеоритах?

Жизнь на Земле зародилась более 3 миллиардов лет назад, с течением времени эволюционировав от элементарных микробов до невероятно сложных организмов. Но как жизнь на нашей планете возникла из «первобытного бульона» в нечто, настолько сложное, как Homo Sapiens? Одна из теорий предполагает «шокирующее» начало, другая идея ей противоречит, третья –пугает, четвертая – переворачивает все с ног на голову. Так где же правда? Давайте попробуем хотя бы немного разобраться в одном из сложнейших вопросов человечества, ответ на который ищут лучшие умы на протяжении тысячелетий.

Квантовая механика, представляющая из себя самый таинственный и малоизученный раздел физики, уже не раз удивляла ученых все новыми и новыми своими свойствами, мало согласующихся с традиционным макроскопическим миром. То, где же именно находится граница между ним и квантовым мирами, до сих пор остается нераскрытой загадкой. Вместе с тем, в своем недавнем эксперименте, физикам наконец-то удалось немного приоткрыть завесу тайны и показать, что даже массивные молекулы могут существовать в двух местах одновременно.

С момента создания самого первого компьютера технологии стали развиваться так стремительно, как ни развивалась ни одна другая отрасль. Сейчас вычислительные машины в современном понимании уже подошли к пику своего развития и если мы хотим и дальше развивать технологии, нам нужно что-то новое. И, возможно, ученые поняли, как создать компьютер нового типа.

Многие крупные компании никогда не удаляют информацию со своих серверов, поэтому есть риск того, что когда-нибудь человечеству будет негде хранить информацию. По крайней мере, это может случиться при использовании нынешних накопителей, но начав записывать информацию на ДНК или другие молекулы, проблему можно хотя бы временно устранить. Запись на молекулы ДНК происходит довольно долго и стоит больших денег, поэтому исследователи из Гарварда и Северо-Западного университета в Чикаго разработали новый метод, заключенный во внедрении данных в белковые молекулы.

Ученые давно подозревали, что примерно через 100 000 лет после Большого Взрыва гелий и водород объединились, образовав первую молекулу — гидрид гелия. Это помогло Вселенной начать остывать, что привело к формированию звезд. Однако, несмотря на десятилетия поисков, ученые никак не могли найти гидрид гелия в космосе. До нынешнего момента. Теперь гидрид гелия нашли в туманности NGC 7027 с помощью крайне хитроумного изобретения.

Обычно, когда ученые хотели изучить молекулярное содержимое отдельной клетки, ее приходилось убивать, буквально взрывая. Однако этот процесс обеспечивает лишь один снимок молекулярного состава клетки — в момент ее смерти. Нанопинцеты нового типа могут извлекать ДНК и другие отдельные молекулы из живой клетки, не убивая ее. Работа, посвященная им, появилась в Nature Nanotechnology на прошлой неделе. Новые нанопинцеты могут позволить ученым изучать происходящее в отдельных клетках, чтобы понять, как работают здоровые клетки и больные.

Ученые из Университета Манчестера создали первого в мире «молекулярного робота», способного выполнять задачи на молекулярном уровне, в том числе и строительство других молекул. Эти крошечные роботы, размер которых не превышает одну миллионную долю миллиметра, могут быть запрограммированы на передвижение и строительство молекулярного груза с использованием крошечного роботизированного манипулятора. Каждый робот способен манипулировать отдельными молекулами и состоит из 150 атомов водорода, кислорода и азота. Для сравнения: нужно сложить миллиард миллиардов таких роботов, чтобы они стали одного размера с гранулой соли.

Пептиды в косметике: виды, свойства, особенности применения — Ингредиенты — Блог

Пептиды представляют собой короткие цепочки аминокислот. Аминокислоты являются основными строительными блоками белков и других различных типов органических молекул. Пептиды отличаются от белков тем, что они намного короче и не имеют такого же типа вторичных складчатых структур. В большинстве случаев, если соединено 50 или меньше аминокислот, цепь называется пептидом. Если их больше 50, это называется протеином (белком). Также имеются различия в их пространственной структуре.

Белки являются компонентами волос и кожи. Некоторые пептиды вырабатываются организмом естественным образом, а другие производятся синтетически, чтобы имитировать функцию природных пептидов. В частности, коллаген состоит из трех полипептидных цепей, поэтому добавление пептидов может стимулировать вашу кожу к его дополнительной выработке. Увеличение коллагена может сделать кожу более упругой и молодой.

Полезные свойства пептидов для кожи

Пептиды могут проникать глубоко в кожу, где их потенциал используется организмом для стимуляции функций, которые утратили свою интенсивность из-за замедления метаболизма. Включение пептидов в повседневный уход за кожей имеет много преимуществ:

Улучшается защитный кожный барьер

Кожа — это орган защиты организма от бактерий, ультрафиолетовых лучей, загрязнения окружающей среды и других токсинов. Кожный барьер может быть поврежден из-за чрезмерного отшелушивания, воздействия загрязнений, стресса и даже плохого сна. Пептиды помогают укрепить защитный барьер.

Уменьшается глубина морщин

Коллаген может сделать кожу более упругой и плотной, из-за чего морщины становятся менее выраженными и глубокими.

Кожа становится более эластичной

Помимо коллагена, пептиды также составляют волокна эластина, также являющиеся одним из видов белка. Эти волокна также делают кожу более упругой.

Уменьшаются воспаления

Пептиды могут помочь облегчить воспаление, восстановить поврежденную кожу и выровнять ее тон. Некоторые пептиды обладают антимикробным действием, что означает, что они могут нейтрализовать бактерии, вызывающие акне.

Как пептиды действуют на кожу

Пептиды в составе косметических средств представляют собой небольшие частицы, состоящие из 6–7 аминокислот. Пептиды характеризуются низкой молекулярной массой, поэтому легче проникают в эпидермис. Пептиды, в зависимости от формы косметического продукта, могут проникать непосредственно через клетки эпидермиса или между клетками. Благодаря низкой молекулярной массе они могут достигать дермы – более глубоких слоев кожи. Скорость и глубина их проникновения зависит от химической природы аминокислоты и увеличивается при стимуляции гидратации рогового слоя, например, при создании эффекта окклюзивной повязки (как в тканевых масках или патчах). В это время гидрофильные вещества обладают наибольшей способностью проникать в кожу и оставаться в ней.

Кроме того, пептиды обладают способностью связывать воду в своей структуре, поэтому они также являются отличными увлажнителями. Это свойство используется в препаратах, которые улучшают гидратацию, укрепляют барьерную функцию, разглаживают морщины.

Современные научные достижения позволяют из определённых аминокислотных последовательностей синтезировать пептид, избирательно стимулирующий определённый процесс именно там, где необходимо. Механизм действия пептидов имеет два основных процесса. Первый — уменьшение мышечных сокращений, предотвращая образование мимических морщин. Так пептиды действуют на кожу как мягкие диастолические препараты. Второй — регенерация и восстановление поврежденной ткани и последующая стимуляция клеток дермы, ответственных за синтез эластина.

Типы пептидов

Существует четыре типа пептидов: сигнальные, пептиды-носители, пептиды-ингибиторы нейротрансмиттеров и пептиды-ингибиторы ферментов.

Ингибиторы нейротрансмиттеров

Эти пептиды добавляют в косметику для коррекции морщин, поскольку они подавляют высвобождение ацетилхолина за счет различных химических взаимодействий, что лишает мышцу возможности сокращаться и расслабляет её.

К самым экстремальным нейротрансмиттерам относятся яд Кураре и токсин ботулизма (ботокс). Также были разработаны менее инвазивные версии для использования на коже: их действие состоит в том, что они расслабляют мимические мышцы лица, они не сокращаются так сильно, что вызывает разглаживание морщин. Исследования in vivo показали, что пептиды-ингибиторы нейротрансмиттеров уменьшают некоторые типы морщин примерно на 30%.

Обозначение в составе:

Argireline (Acetyl Hexapeptide-3, Acetyl Hexapeptide-8)
SYN-AKE (Dipeptide Diaminobutyroyl Benzylamide Diacetate)
Inyline (Acetyl Hexapeptide-30)
SNAP-8 (Acetyl Glutamyl Octapeptide-3)

Leuphasyl (Pentapeptide-18)

Набор «Бестселлеры Filorga»: средство ухода за лицом Time-Filler, 50 мл + корректирующий крем для глаз Filler Eyes, 15 мл

КОРРЕКЦИЯ МОРЩИН ЛЮБОГО ТИПА — МИМИЧЕСКИЕ МОРЩИНЫ, ПОТЕРЯ УПРУГОСТИ, ОБЕЗДВИЖЕННОСТЬ

9228 ₽ -20% 11534 ₽

Ожидается поступление

Крем для лица от морщин укрепляющий с пептидами Peptide Ampoule Firming Cream, 50 мл

восстанавливает тонус и эластичность кожи, замедляет процессы старения

309 ₽ -28% 432 ₽

Купить

12345

Сигнальные пептиды

Эти пептиды добавляют в косметические средства, поскольку они могут стимулировать фибробласты (клетки, отвечающие за функционирование и восстановление кожи) на производство большего количества коллагена, эластина и других белков в матриксе дермы. Повышение уровня этих структурных белков делает кожу более упругой и плотной. Примером сигнального пептида является GHK — он был первоначально выделен из плазмы человека в начале 1970-х годов, его ранозаживляющие свойства были впервые обнаружены в середине 80-х годов. В наши дни этот ингредиент создается синтетически.

Сигнальные пептиды, содержащиеся в косметике, борются со старением кожи. В настоящее время известно несколько биоактивных аминокислотных последовательностей, которые обычно включают в косметические формулы. Наиболее популярным сигнальным пептидом для косметического применения является последовательность лизин-треонин-треонин-лизин-серин (KTTKS), обнаруженная в проколлагене I типа. В настоящее время он выпускается под названием пальмитоилпентапептид-3 или Matrixyl® (Sederma). Было продемонстрировано, что этот пентапептид стимулирует регулирование по обратной связи синтеза нового коллагена и приводит к увеличению продукции белков внеклеточного матрикса, таких как коллаген I и II типов и фибронектин.

KTTKS обычно идёт в связке с пальмитиновой кислотой, чтобы улучшить проникаемость через эпидермис для воздействия на дерму. Он также считается синтетическим изомером (изомер — это молекула, которая имеет структуру, идентичную другой молекуле, но различные атомные компоненты). Matrixyl стимулирует заживление нижних слоев кожи, тем самым ускоряя заживление ран.

Кожа состоит из коллагена, который является основой, придающей коже поддержку и толщину. Коллаген — это белок, состоящий из длинных цепочек аминокислот, соединенных вместе. Коллаген состоит из трех полипептидных цепей, поэтому добавление сигнальных пептидов может стимулировать кожу к дополнительной его выработке. Больше коллагена может сделать кожу более упругой и молодой.

Наш организм вырабатывает коллаген естественным путем, особенно активно – в молодости, но со временем производство коллагена уменьшается, из-за чего кожа может выглядеть более безжизненной, тусклой, менее гладкой.

С возрастом коллаген разрушается, но не заменяется. В результате молодая гладкая кожа со временем становится тонкой и морщинистой. Введение в косметический препарат самого коллагена не окажет большого результата: молекула коллагена слишком велика и не сможет проникнуть глубоко. В отличие от пептидов.

Фактически, их механизм действия основан на клеточных функциях фибробластов. Со временем активность фибробластов снижается, в результате замедляется синтез протеина, поддерживающего кожу. Это один из факторов, связанных с биологическим старением, которое приводит к образованию морщин и потере упругости. Введенные извне пептиды соответствующей последовательности аминокислот способны стимулировать фибробласты. Исследования in-vitro и in-vivo продемонстрировали положительный эффект космецевтических пептидов как на кожу, подверженную хронологическому старению, так и на кожу, подверженную фотостарению.

Обозначение в составе:

Matrixyl (Palmitoyl Pentapeptide-4, Palmitoyl Tetrapeptide-3)
Matrixyl 3000 (Palmitoyl Oligopeptide / Palmitoyl Tetrapeptide-7 / Palmitoyl Hexapeptide)
Matrixyl synthe’6 (Palmitoyl Tripeptide-38)
SYN-COLL (Palmitoyl Tripeptide-5)
Syn Tacks (Palmitoyl Dipeptide-6)

Мульти-крем с пептидами и антиоксидантным комплексом для лица Multi-Action Peptide Cream, 50 мл

стимулирует синтез коллагена, предотвращает появление морщин

833 ₽ -25% 1111 ₽

Купить

12345

Лифтинг-сыворотка Anti-age с пептидами Skin Contour Fluid, 7 ампул х 2 мл

выравнивает тон лица, освежает и разглаживает кожу

3077 ₽

Купить

12345

Пептиды-носители

Эти пептиды доставляют микроэлементы, например, медь и магний, помогающие в заживлении ран и ферментативных процессах. Было доказано, что эти микроэлементы стимулируют синтез проколлагена, улучшают эластичность кожи и её общий внешний вид. Например, комплекс меди состоит из аминокислот глицина, гистамина и лизина и используется при лечении диабетических нейропатических язв. Их иногда называют «проникающими пептидами» или «пептидами мембранной трансдукции».

Обозначение в составе:

Copper tripeptide (GHK tripeptide, Copper PCA) — транспортируют пептиды меди, которые важны для синтеза коллагена. Рекомендованный процент в косметике — от 1% до 2,5%.
Manganese tripeptide-1 — борется с фотостарением, показал эффективность в восстановлении кожи после длительного пребывания на солнце.

Лифтинг-сыворотка с пептидами меди и витамином А Advanced Lift Therapy Cu-X, 20 мл

Запускает процессы естественного омоложения кожи

7358 ₽

Купить

Дневной крем Active Day Cream, 50 мл

УВЛАЖНЕНИЕ ДЛЯ ЗРЕЛОЙ И СУХОЙ КОЖИ

4730 ₽ -9% 5226 ₽

Купить

Пептиды-ингибиторы ферментов

Пептиды-ингибиторы ферментов могут уменьшить распад коллагена и других белков, вмешиваясь в процессы, которые расщепляют эти белки. Пептид, полученный из белков риса или из соевых белков, могут подавлять ферменты, в частности протеазы. Они могут иметь некоторый потенциал для замедления роста волос и уменьшения пигментации.

Обозначение в составе:

Progeline (Trifluoroacetyl tripeptide-2)
Trylagen (Tripeptide-10, Tripeptide-1)
Dipeptide-2
Acetyl Tetrapeptide-5
Oligopeptide-20
Soybean peptide

Крем для век Nourishing Eye Cream, 15 мл

УВЛАЖНЕНИЕ И ПИТАНИЕ СУХОЙ И ЗРЕЛОЙ КОЖИ ВЕК

3956 ₽ 3965 ₽

Купить

12345

Крем Интенсивный восстанавливающий уход за контуром глаз 3 в 1, 15 мл

Профилактика и коррекция морщин, темных кругов и мешков в области глаз

4218 ₽ -15% 4962 ₽

Купить

12345

Пептидный ночной крем Night Cream, 50 мл

Интенсивно увлажняет и восстанавливает кожу

3939 ₽

Купить

12345

Пептиды могут стать отличным дополнением к повседневному уходу за кожей, потому что они помогают решить множество проблем. Но, как и в случае со всеми антивозрастными ингредиентами, лучший подход — использовать их в связке с другими полезными компонентами – антиоксидантами, увлажняющими и восстанавливающими ингредиентами. Такой полезный комплекс активных веществ, дополненный солнцезащитным средством способен заметно улучшить состояние и продлить молодость кожи.

Автор статьи – Ульяна Курова

Молекула | Определение, примеры, структуры и факты

представления молекулярной структуры

Просмотреть все средства массовой информации

Ключевые люди:: Дж. Фрейзер Стоддарт Джозеф Лошмидт Курт Вютрих Бернард Феринга Герберт А. Хауптман

Похожие темы:: радикальный биомолекула конфигурация конформация гомоядерная молекула

См. весь соответствующий контент →

молекула , группа из двух или более атомов, образующих наименьшую идентифицируемую единицу, на которую можно разделить чистое вещество, сохраняя при этом состав и химические свойства этого вещества.

Характеристики молекул

Деление образца вещества на все более мелкие части не приводит ни к изменению его состава, ни к химическим свойствам до тех пор, пока не будут получены части, состоящие из отдельных молекул. Дальнейшее подразделение вещества приводит к еще более мелким частям, которые обычно отличаются от исходного вещества по составу и всегда отличаются от него химическими свойствами. На этой последней стадии фрагментации химические связи, удерживающие атомы в молекуле, разрываются.

Атомы состоят из одного ядра с положительным зарядом, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Когда атомы близко подходят друг к другу, электронные облака взаимодействуют друг с другом и с ядрами. Если это взаимодействие таково, что общая энергия системы снижается, то атомы связываются вместе, образуя молекулу. Таким образом, со структурной точки зрения молекула состоит из скопления атомов, удерживаемых вместе валентными силами. Двухатомные молекулы содержат два атома, которые химически связаны. Если два атома идентичны, как, например, в молекуле кислорода (O ₂ ), они составляют гомоядерную двухатомную молекулу, а если атомы разные, как в молекуле монооксида углерода (СО), то составляют гетероядерную двухатомную молекулу. Молекулы, содержащие более двух атомов, называются многоатомными, например, двуокись углерода (CO ₂ ) и вода (H ₂ O). Молекулы полимеров могут содержать многие тысячи атомов компонентов.

Молекулярная связь

Отношение количества атомов, которые могут быть связаны вместе для образования молекул, является фиксированным; например, каждая молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода. Именно эта особенность отличает химические соединения от растворов и других механических смесей. Таким образом, водород и кислород могут присутствовать в любых пропорциях в механических смесях, но при искровом разряде они будут соединяться только в определенных пропорциях, образуя химическое соединение вода (H ₂ О). Возможно, что одни и те же виды атомов соединяются в разных, но определенных пропорциях, образуя разные молекулы; например, два атома водорода будут химически связываться с одним атомом кислорода, образуя молекулу воды, тогда как два атома водорода могут химически связываться с двумя атомами кислорода, образуя молекулу перекиси водорода (H ₂ O ₂ ). Кроме того, атомы могут связываться друг с другом в одинаковых пропорциях, образуя разные молекулы. Такие молекулы называются изомерами и отличаются только расположением атомов внутри молекул. Например, этиловый спирт (СН ₃ CH ₂ OH) и метиловый эфир (CH ₃ OCH ₃ ) содержат один, два и шесть атомов кислорода, углерода и водорода соответственно, но эти атомы связаны по-разному.

Викторина «Британника»

Наука: правда или вымысел?

Не все вещества состоят из отдельных молекулярных единиц. Хлорид натрия (поваренная соль), например, состоит из ионов натрия и ионов хлора, расположенных в решетке так, что каждый ион натрия окружен шестью равноудаленными ионами хлора, а каждый ион хлора окружен шестью равноудаленными ионами натрия. Силы, действующие между любым натрием и любым соседним ионом хлора, равны. Следовательно, не существует отдельного агрегата, идентифицируемого как молекула хлорида натрия. Следовательно, в хлориде натрия и во всех твердых телах подобного рода понятие химической молекулы не имеет значения. Поэтому формула такого соединения дается как простейшее соотношение атомов, называемое формульной единицей, в случае хлорида натрия — NaCl.

Молекулы удерживаются вместе общими электронными парами или ковалентными связями. Такие связи являются направленными, что означает, что атомы занимают определенное положение относительно друг друга, чтобы максимизировать силу связи. В результате каждая молекула имеет определенную, достаточно жесткую структуру или пространственное распределение ее атомов. Структурная химия занимается валентностью, которая определяет, как атомы соединяются в определенных соотношениях и как это связано с направлениями и длинами связей. Свойства молекул коррелируют с их строением; например, молекула воды структурно изогнута и поэтому имеет дипольный момент, тогда как молекула углекислого газа является линейной и не имеет дипольного момента. Выяснение того, каким образом атомы реорганизуются в ходе химических реакций, имеет важное значение. В некоторых молекулах структура может быть нежесткой; например, в этане (H ₃ CCH ₃ ) существует практически свободное вращение вокруг простой связи углерод-углерод.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас

Как выглядят молекулы?

Любопытные дети — серия для детей всех возрастов. Если у вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта, отправьте его на адрес любопытного[email protected].

Как выглядят молекулы? – Джастис Б., 6 лет, Уимберли, Техас, 9 лет.0022

Молекула представляет собой группу атомов, связанных вместе. Молекулы составляют почти все вокруг вас — вашу кожу, ваш стул и даже вашу еду.

Они различаются по размеру, но очень малы. Вы не можете увидеть отдельную молекулу своими глазами или даже микроскопом. Они в 100 000 раз меньше ширины волоса.

Самая маленькая молекула состоит из двух слипшихся атомов, а большая молекула может состоять из 100 000 или более атомов. Молекула может быть повторением одного и того же атома, например молекулы кислорода, которым мы дышим, или может состоять из множества атомов, например молекула сахара, состоящая из углерода, кислорода и водорода.

Но как выглядят молекулы? Все начинается с их строительных блоков: атомов.

Противоположности притягиваются

Частицы вещества, из которых состоит атом, не одинаковы. Они могут иметь положительный заряд, отрицательный заряд или не иметь заряда. Ученые называют их протонами, электронами и нейтронами.

Атом золота имеет плотный центр, состоящий из 79 протонов и 118 нейтронов, с более густым облаком из 79 электронов вокруг него. Иллюстрация создана Galarza Creador.
Незаряженные нейтроны и положительно заряженные протоны образуют тяжелый центр атома. Отрицательно заряженные электроны окружают этот маленький центр.
Когда атомы приближаются друг к другу, чтобы потенциально соединиться и образовать молекулы, отрицательные электроны в одном атоме притягиваются к положительным протонам в другом, и наоборот. Оба атома приспосабливаются соответственно.
Когда атом один, отрицательные электроны, окружающие его центр, симметричны. При сближении двух атомов отрицательные электроны одного атома движутся к положительному центру другого атома. Кристин Хелмс, CC BY-SA
Это можно сравнить с попыткой выбрать место в классе. Есть некоторые правила. Например, вы должны оставаться в классе и не можете сидеть на ком-то сверху. Следуя этим правилам, вы можете попытаться сесть рядом со своими друзьями и подальше от врагов. Поиск идеального положения, чтобы все в классе были счастливы, похоже на поиск идеального положения атомов в молекуле. Иногда атомы не могут найти удачное расположение, и молекулы не образуются.
Видеть невидимое
Если молекулы слишком малы, чтобы увидеть их невооруженным глазом или даже мощным микроскопом, то как их видят ученые? Ответ заключается в том, что они разработали для этого специальные инструменты.
В одном инструменте используются рентгеновские лучи, о которых вы, возможно, знаете, поскольку врачи используют их, чтобы увидеть кости в теле. Рентгеновские лучи — это тип света, который человеческий глаз не может видеть, например, ультрафиолетовый или инфракрасный свет.
Когда ученые направляют рентгеновские лучи на молекулы, некоторые из них отражаются. Ученые могут записывать эти отраженные рентгеновские лучи и использовать их модели, чтобы выяснить, как выглядят отдельные молекулы.
Рентгеновские лучи, отражающиеся от атомов белковой молекулы, образуют черные точки на изображении выше. Расположение этих точек говорит ученым, как атомы расположены в молекуле. Del45/Wikimedia Commons, CC BY
В 1912 году одной из первых молекул, увиденных таким образом, была соль (NaCl) — молекула, которая составляет ингредиент, который мы все знаем и любим в картофеле фри.
Ученые изобрели и другие методы наблюдения за молекулами. Подобно тому, как электроны меняют свое поведение, когда два атома сближаются, центр атома также может изменить свое поведение. Метод, называемый ядерным магнитным резонансом, обнаруживает эти изменения в центре атома и использует их в качестве подсказки, чтобы определить, какие атомы находятся поблизости.
Атомно-силовой микроскоп работает как хлипкая доска для прыжков в воду, которая трясется, когда вы идете и прыгаете по ней. Но этот трамплин чрезвычайно мал, настолько мал, что отрицательный заряд на его конце изгибает его к положительному центру атома. Перемещая этот трамплин и наблюдая, как он изгибается, можно показать расположение атомов в молекуле.
Анимация, показывающая, как работает атомно-силовой микроскоп.
Еще один метод, который ученые разработали для наблюдения за молекулами, называется криоэлектронной микроскопией. Во-первых, ученые замораживают молекулы до температуры, намного более низкой, чем температура снега или льда. Затем они стреляют электронами в молекулу и собирают те, которые проходят, чтобы создать изображение. Этот метод получил Нобелевскую премию по химии в 2017 г.
Всех форм и размеров
Так как же выглядят молекулы? Они представляют собой группу атомов, центр которой содержит большую часть материала, а остальная часть представляет собой в основном пустое пространство. У каждого атома есть определенное положение, в котором он счастлив, как и ученики в этом классе.
Схемы атомов, составляющих молекулы бензола (слева) и фуллерена (справа). Джинто (слева) Бенджа-bmm27 (справа)/Wikimedia Commons
Каждая молекула уникальна, некоторые действительно разные. Например, бензол плоский, как блин, а фуллерен – круглый, как шар. Penguinone можно нарисовать похожим на пингвина, в то время как другие молекулы кажутся совершенно случайными. Но положение атомов в молекуле никогда не бывает случайным.
Хотя ученым известно, как выглядят многие молекулы, некоторые из них мы все еще пытаемся выяснить. Знание этих ответов может привести к изобретениям новых материалов и лекарств.