عرض مصدر كيمياء الجزيئات الضخمة

{{بطاقة تخصص}}
[[ملف:Supramolecular Assembly Lehn.jpg|تصغير|200px|مثال عن [[تجمع جزيئي ضخم]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|doi=10.1002/anie.199618381|عنوان=Self-Assembly of a Circular Double Helicate|سنة=1996|مؤلف-الأخير1=Hasenknopf|مؤلف-الأول1=Bernold|مؤلف-الأول2=Jean-Marie|مؤلف-الأول3=Boris O.|مؤلف-الأول4=Gerhard|مؤلف-الأول5=Dieter|صحيفة=Angewandte Chemie International Edition in English|المجلد=35|صفحات=1838|مؤلف-الأخير2=Lehn|مؤلف-الأخير3=Kneisel|مؤلف-الأخير4=Baum|مؤلف-الأخير5=Fenske}}</ref>]]
[[ملف:Cucurbituril gyroscope AngewChemIntEd 2002 v41 p275 hires.png|تصغير|200px|معقد جزيئي ضخم مؤلف من أيون كلوريد، [[كوكوربيتوريل|كوكوربيت[5]وريل]] و[[كوكوربيتوريل|كوكوربيت[10]وريل]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|doi=10.1002/1521-3773(20020118)41:2<275::AID-ANIE275>3.0.CO;2-M |مؤلف=Day, A. I. ''et al.''|صحيفة=Angew. Chem. Int. Ed.|سنة=2002|صفحات=275–277|المجلد=41|عنوان=A Cucurbituril-Based Gyroscane: A New Supramolecular Form This research was supported by the Australian Research Council and the University of New South Wales. G.R.L. acknowledges the award of a Royal Society Fellowship tenable in Australia.}}</ref>]]
[[ملف:Rotaxane Crystal Structure EurJOrgChem page2565 year1998.png|تصغير|200px|مثال عن ترتيب هندسي جزيئي متشابك ميكانيكياً كما في حالة [[روتاكسان]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|doi=10.1002/(SICI)1099-0690(199811)1998:11<2565::AID-EJOC2565>3.0.CO;2-8|مؤلف=Bravo, J. A. ''et al.''|صحيفة=Eur. J. Org. Chem.|سنة=1998|صفحات=2565–2571|عنوان=High Yielding Template-Directed Syntheses of [2]Rotaxanes|المجلد=1998}}</ref>]]
[[ملف:Host Guest Complex Porphyrin Sanders AngewChemIntEdEngl 1995 1096.jpg|تصغير|200px|مثال عن [[كيمياء ضيف-مضيف]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|doi=10.1002/anie.199510961|عنوان=Assembly and Crystal Structure of a Photoactive Array of Five Porphyrins|سنة=1995|مؤلف-الأخير1=Anderson|مؤلف-الأول1=Sally|مؤلف-الأول2=Harry L.|مؤلف-الأول3=Alan|مؤلف-الأول4=Mary|مؤلف-الأول5=Jeremy K. M.|صحيفة=Angewandte Chemie International Edition in English|المجلد=34|صفحات=1096|مؤلف-الأخير2=Anderson|مؤلف-الأخير3=Bashall|مؤلف-الأخير4=McPartlin|مؤلف-الأخير5=Sanders}}</ref>]]

'''كيمياء الجزيئات الضخمة''' هو فرع من فروع [[كيمياء|الكيمياء]] الذي يتجاوز الجزيئات ويسلط الضوء على الأنظمة الكيميائية المؤلفة من عدد محدود من الوحدات البنائية للجزيئات المتجمعة. إن القوى المسؤولة عن الترتيب الفراغي تتراوح بقوتها من الضعيفة ([[قوة بين جزيئية|قوى بين جزيئية]] أو [[علم الكهرباء الساكنة|قوى كهربائية ساكنة]] أو [[رابطة هيدروجينية|روابط هيدروجينية]] إلى القوية ([[رابطة تساهمية]])، إضافة إلى أن درجة التزاوج الإلكتروني بين المكونات الجزيئية للنظام تبقى ضئيلة مقارنة مع متغيرات الطاقة النسبية للمكونات.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|مؤلف=Lehn JM|عنوان=Supramolecular chemistry|صحيفة=[[ساينس]]|المجلد=260|العدد=5115|سنة=1993|صفحات=1762–3|pmid=8511582|doi=10.1126/science.8511582}}</ref><ref>Supramolecular Chemistry, J.-M. Lehn, Wiley-VCH (1995) ISBN 978-3-527-29311-7</ref> في حين أن الكيمياء التقليدية تعنى بالروابط التساهمية للجزيئات، فإن كيمياء الجزيئات الضخمة تهتم بالتأثيرات المتبادلة الضعيفة والعكوسة بين الجزيئات. تتضمن هذه القوى [[رابطة هيدروجينية|الروابط الهيدروجينية]] و[[تأثير كره الماء|التأثيرات الكارهة للماء]] و[[قوى فان دير فالس]] و[[تصفيف (كيمياء)|تأثيرات π - π المتبادلة]] والقوى الكهرساكنة.

من بين المواضيع التي أبدتها كيمياء الجزيئات الضخمة هي [[تجميع ذاتي|التجميع الذاتي الجزيئي]] والطي و[[تعرف جزيئي|التعرف الجزيئي]] و[[كيمياء ضيف-مضيف]] والترتيبات الجزيئية المتشابكة ميكانيكياً والكيمياء التساهمية الديناميكية <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|مؤلف=Gennady V. Oshovsky, Dr. Dr., David N. Reinhoudt, Prof. Dr. Ir., Willem Verboom, Dr.|عنوان=Supramolecular Chemistry in Water|صحيفة=[[Angewandte Chemie International Edition]]|المجلد=46|العدد=14|سنة=2007|صفحات=2366–2393|doi=10.1002/anie.200602815|pmid=17370285}}</ref>

تعد دراسة التأثيرات المتبادلة غير التساهمية في كيمياء الجزيئات الضخمة أحد العوامل المهمة في فهم العديد من العمليات والأنظمة الحيوية، انطلاقاً من بنية الخلية إلى رؤى معتمدة على هذه التأثيرات والقوى لها وظائف [[بنيوية]] أو وظيفية.

== التاريخ ==
افترض [[يوهانس ديديريك فان دير فالس]] وجود قوى بين الجزيئات لأول مرة في عام 1873. مع ذلك، طور الحائز على جائزة نوبل [[هيرمان إميل فيشر]] الجذور الفلسفية لكيمياء الجزيئات الضخمة. في عام 1894،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|doi=10.1002/cber.18940270364|عنوان=Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme|صحيفة=Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft|المجلد=27|العدد=3|صفحات=2985–2993|سنة=1894|مؤلف-الأخير1=Fischer|مؤلف-الأول1=E.|مسار=https://zenodo.org/record/1425780| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200511143845/https://zenodo.org/record/1425780 | تاريخ أرشيف = 11 مايو 2020 }}</ref> اقترح فيشر أن تفاعلات [[إنزيم|الإنزيم]] والركيزة تأخذ شكل «القفل والمفتاح»، وهو المبدأ الأساسي للتعرف الجزيئي وكيمياء ضيف-مضيف. في أوائل القرن العشرين، تطور فهم الروابط غير التساهمية بتفصيل أكثر، مع وصف الرابطة الهيدروجينية من قبل لاتيمر ورودبوش في عام 1920.

أدى استخدام هذه المبادئ إلى فهم متزايد لبنية البروتين والعمليات البيولوجية الأخرى. على سبيل المثال، حدث التقدم الهام الذي سمح بتوضيح البنية الحلزونية المزدوجة للدنا عندما تبين وجود شريطين منفصلين من النيوكليوتيدات متصلين عبر روابط هيدروجينية. يعد استخدام الروابط غير التساهمية أمرًا أساسيًا لعملية التنسخ لأنه يسمح بفصل الشرائط واستخدامها لتكوين دنا جديد مزدوج الشريط. بالتزامن مع ذلك، بدأ الكيميائيون عمليات التعرف على البنى الاصطناعية ودراستها بناءً على التآثرات غير التساهمية، مثل المذيلات والمستحلبات الدقيقة.

في النهاية، تمكن الكيميائيون من أخذ هذه المفاهيم وتطبيقها على الأنظمة الاصطناعية. حدث التقدم في هذا المجال في الستينيات عند اصطناع الإيثر التاجي بواسطة [[تشارلز بيدرسن]]. بعد هذا العمل، أصبح باحثون آخرون مثل [[دونالد كرام]] وجان ماري لين وفريتز فوغتل نشطين في اصطناع المستقبلات بانتقائية عالية للشكل والأيونية، خلال الثمانينيات من القرن العشرين، ولّدت البحوث في المنطقة مفاهيم مثل الترتيبات الجزيئية المتشابكة ميكانيكياً.

تبينت أهمية كيمياء الجزيئات الضخمة من خلال منح [[جائزة نوبل]] للكيمياء لعام 1987 لدونالد كرام وجان ماري لين وتشارلز بيدرسن تقديراً لعملهم في هذا المجال.<ref>Schmeck, Harold M. Jr. (October 15, 1987) [https://www.nytimes.com/1987/10/15/us/chemistry-physics-nobels-hail-discoveries-life-superconductors-three-share-prize.html "Chemistry and Physics Nobels Hail Discoveries on Life and Superconductors; Three Share Prize for Synthesis of Vital Enzymes"]. ''New York Times'' {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071201170402/http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9B0DE0DB143DF936A25753C1A961948260&sec=&spon=&partner=permalink&exprod=permalink |date=1 ديسمبر 2007}}</ref> اعتُبر تطوير معقدات ضيف-مضيف الانتقائية على وجه الخصوص -إذ تتعرف الجزيئة الضيف على مضيف معين وترتبط معه بشكل انتقائي- أمرًا مهمًا.

في التسعينيات من القرن العشرين، أصبحت كيمياء الجزيئات الضخمة أكثر تعقيدًا، إذ طور باحثون مثل [[فريزر ستودارت|جيمس فريزر ستودارت]] آلات جزيئية وبنى معقدة ذاتية التجميع، وطور إيتامار ويلنر الحساسات وطرق للتوصيل الإلكتروني والبيولوجي. خلال هذه الفترة، دُمجت مواضيع [[كيمياء كهربائية|الكيمياء الكهربائية]] والكيمياء الضوئية في أنظمة كيمياء الجزيئات الضخمة بهدف زيادة الأداء الوظيفي، بدأ البحث في نظم التنسخ الذاتية الاصطناعية، وبدأ العمل على أجهزة معالجة المعلومات الجزيئية. كان لتقنية النانو الناشئة تأثير قوي على هذا الموضوع، إذ أصبحت كتل البناء مثل الفوليرين، والجسيمات النانوية، والتشعبات مدمجة في الأنظمة الاصطناعية.

== المراقبة ==

=== [[ديناميكا حرارية|الديناميكا الحرارية]] ===
تتعامل كيمياء الجزيئات الضخمة مع التآثرات الدقيقة، بالتالي يمكن أن يتطلب [[التحكم في العمليات]] المعنية دقة كبيرة. على وجه الخصوص، تحتوي الروابط غير التساهمية على طاقات منخفضة وغالبًا لا توجد [[طاقة تنشيط]] لتشكلها. كما يتضح من معادلة أرهنيوس، على عكس الكيمياء المكونة للروابط التساهمية، لا تزداد سرعة تكوين الرابطة في درجات الحرارة الأعلى. في الواقع، تظهر معادلات [[توازن كيميائي|التوازن الكيميائي]] أن طاقة الروابط المنخفضة تؤدي إلى كسر معقدات الجزيئات الضخمة عند درجات حرارة أعلى.

مع ذلك، يمكن أن تشكل درجات الحرارة المنخفضة أيضًا مشكلة للعمليات فوق الجزيئية. يمكن أن تتطلب كيمياء الجزيئات الضخمة تشوه الجزيئات وتحولها إلى بنى غير مواتية من ناحية الديناميكا الحرارية (مثلًا أثناء اصطناع الروتاكسانات)، وقد تشمل بعض مجالات الكيمياء التساهمية التي تتوافق مع الجزيئات الضخمة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الطبيعة الديناميكية لكيمياء الجزيئات الضخمة في العديد من الأنظمة (مثل [[الميكانيكا الجزيئية]])، إذ يبطئ تبريد النظام هذه العمليات.

بالتالي، تعد الديناميكا الحرارية أداة مهمة لتصميم ومراقبة ودراسة كيمياء الجزيئات الضخمة. ولعل أبرز مثال على ذلك هو الأنظمة البيولوجية من ذوات الدم الحار، التي تتوقف تمامًا عن العمل خارج نطاق ضيق جدًا من درجة الحرارة.

== معرض صور ==
<gallery>
File:Lehn Beautiful Foldamer HelvChimActa 1598 2003.jpg
File:Cucurbit-6-uril ActaCrystallB-Stru 1984 382.jpg
File:Silsesquioxane 3D interpenetrated network Dalton Transactions 2016 12312.png
</gallery>

== المراجع ==
{{مراجع}}

{{تصنيف كومنز|Supramolecular chemistry}}
{{شريط بوابات|الكيمياء|علوم}}
{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:كيمياء الجزيئات الضخمة| ]]
[[تصنيف:كيمياء|جزيئات ضخمة]]