جزيء ضخم

الاستخدام

وفي السياق ذاته، هذا وبسبب أحجامها، لا يمكن وصف الجزيئات الضخمة بصورةٍ ملائمةٍ في ضوء قياس اتحادية العناصر وحدها. حيث أن تركيب بنية الجزيئات الضخمة الصغيرة، والتي منها مثلًا هوموبوليمر (homopolymers)، يمكن وصفه في ضوء وحدة المونيمر الفرعية الفردية وإجمالي الكتلة الجزيئية. وعلى صعيدٍ آخرٍ، فإن الجزيئات الحيوية الضخمة المعقدة تتطلب وصفاً تركيبياً متعدد الأوجه مثل تسلسل الهياكل المستعملة لوصف البروتينات.

علاوةً على ذلك، إلا أنه بحسب التعريف القياسيً للإتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، فإن مصطلح جزيء ضخم يُستعمل في علم البوليمر للإشارة إلى جزيء مفرد واحد فقط. فمثلًا جزيء بوليمري واحد يتم وصفه غالباً على أنه (جزيء ضخم) أو (جزيء بوليمري) بدلاً من مجرد استخدام لفظ (بوليمر)، والذي يفترض أنه عبارة عن مادةٍ كيميائيةٍ مكونةٍ من جزيئاتٍ ضخمةٍ.

وفي السياق ذاته، إلا أن استخدام المصطلح لوصف جزيئاتٍ ضخمةٍ أسفر عن تنوع الأنظمة. فمثلًا، في حين يشير علم الأحياء إلى الجزيئات الضخمة على أنها أربعة جزيئاتٍ ضخمةٍ تشكل الأشياء الحية، ففي الكيمياء، يشير المصطلح نفسه إلى تجمعات إثنين أو أكثر من الجزيئات الضخمة الممسوكة أو المحتجزة معاً بواسطة القوى بين الجزيئية بدلاً من الرابطة التساهمية ولكنها لا تنفصل بسهولةٍ.

في هذا الإطار، وكان أول من صاغ مصطلح (الجزيء الضخم ) هوالعالم الكيميائي الحائز على جائزة نوبل هرمان شتاودنغر في العشرينات من القرن العشرين، على الرغم من أن أول إصداراته في هذا المجال ذكرت فقط (مركبات جزيئية عالية) (والتي تزيد عن 1.000 ذرةً). في حين حمل مصطلح (البوليمر ) في نفس تلك الفترة الزمنية والذي استعمله يونس ياكوب بيرتسيليوس في سنة 1833 معناً مختلفاً عما هو الوضع عليه في يومنا هذا: حيث أنه كان ببساطة صورةً أخرى من صور التماكب مع البنزين والأسيتيلين، كما أنه كانت لها علاقةٌ ضيئلةٌ لها بالحجم.

الخصائص

ومن جهة أخرى، غالباً ما يكون للمواد المكونة من جزيئاتٍ ضخمةٍ مجموعةٍ من الخصائص الفيزيائية غير التقليديةٍ. فعلى الرغم من صغرها المتناهي حيث لا تُرى بالعين، فإن القطع الفردية للحمض النووي (دنا) في المحلول يتم تكسيرها ببساطةٍ إلى جزئين بواسطة تقسيم المحلول عبر الهشيم العادي. إلا أن هذه العملية ليست بجائزةٍ في حالة الجزيئات الصغيرة. كما أكدت طبعة 1964 من كتاب لينوس باولنغ "College Chemistry" أن الحمض النووي في الطبيعة لا يكون أطول من 5.000 (زوجاً قاعدياً. وغالباً ما يحدث مثل هذا الخطأ بسبب قيام الكيميائيين عن غير قصدٍ وباستمرارٍ عيناتها إلى أجزاءٍ أصغر حجماً. فمثلًا يمكن تكسير الحمض النووي للكروموسومات في الواقع إلى مئات المليونات من الأزواج القاعدية في الطول.

إضافةً إلى ذلك، ومن الصفات الشائعة المميزة للجزيئات الضخمة دون غيرها من الجزيئات الأصغر حجماً، الحاجة إلى المساعدة في حل المحلول. فالعديد يتطلب الأملاح أو أيوناتٍ خاصةٍ ليتم حله في الماء. حيث قد تتشوه البروتينات إذا كان تركيز المذاب عالياً بدرجةٍ كبيرةٍ أو منخفضاً بدرجةٍ تفوق الحد المسموح به.

إضافةً إلى ذلك، كما أن التركيزات العالية للجزيئات الضخمة في المحلول قد تُغير من معدلات وثابت توازن التفاعل الخاصة بالجزيئات الضخمة الأخرى، وذلك من خلال تأثيرٍ معروفٍ باسم ظاهرة الزحام الجزيئي . ويأتي هذا من خلال كمية مستبعدة الجزيئات الضخمة للجزيئات الأخرى من قدرٍ ضخمٍ من كمية المحلول، ومن ثم، زيادة التركيز الفعال للجزيئات.

أمثلة

ومن جهة أخرى، من أمثلة الجزيئات الضخمة الحيوية البوليمرات الحيوية (كالكربوهيدرات، البروتينات، والليبيدات) والبوليمرات المصطنعة (البلاستيكيات، الفيبر الصناعي والمطاط).

وفي السياق ذاته، هذا ومن الأمثلة الأخرى على الجزيئات الضخمة، ولكن غير العضوية منها، الألماس، الغرافيت والرمل. كمه أنه يُطْلَقُ عليها كذلك الجزيئات العملاقة.

• انظر كذلك
• جزيء
• كتلة جزيئية
• مادة كيميائية
• المصادر