• אודות
  • צוות
  • צור קשר
  • השבוע במדע
  • הידעת?
  • גלריה
  • סדרות
  • ויראלי

מולקולות צבעוניות

רוב המולקולות האורגניות, ובכללן רוב התרופות והסמים בצורתם הנקיה, הן בצבע לבן או קרם בהיר (off white). בפרט, מת'אמפטאמין (הסם שוולטר וייט מייצר) הוא בעל צבע לבן בצורתו הנקייה.

הסיבה לצבע הלבן טמונה באופן בו חומרים מחזירים אור: בהיעדר בליעה או אפקטים פיזיקליים אחרים, כל ספקטרום האור הפוגע יוחזר במלואו. לעומת זאת, אם המולקולה בולעת אור באורך גל מסויים (כלומר צבע מסויים) אנו לא נראה החזר של האור באורך הגל הזה (ומסיבות פיזיקליות אחרות גם לא אורכי גל קרובים) והמשמעות היא שאנחנו למעשה נראה את הצבע המשלים לאורך הגל הזה – מולקולות הבולעות אור באורך גל המתאים לצבע צהוב תראנה לנו כחולות-כסופות, בעוד מולקולות הבולעות פוטונים באורכי גל אדומים תראנה לנו כחולות (שילוב של צהוב, כחול וירוק).

עם זאת, רוב המולקולות האורגניות (כלומר, המבוססות על שלד העשוי מאטומי פחמן ומימן) בולעות אור בטווחים מחוץ לאור הנראה (למשל UV ו-IR, בעברית: על-סגול ותת-אדום, בהתאמה). כימאים משתמשים בתכונה הזו בדיוק ע"מ לאפיין את ההרכב הכימי של מולקולות מסויימות [1]. אותן מולקולות שכן בולעות אור בתחום הנראה תראנה לנו כאמור צבעוניות בהתאם לאורך הגל אותו הן בולעות – והצבע הנפוץ ביותר הוא דווקא צהוב.

מה הסיבה שמולקולות שונות בולעות אור בטווחים שונים? ישנם מספר מנגנונים פיזיקליים הגורמים לבליעה באורכי גל שונים. אחד מהם, והרלוונטי ביותר לעניינו, הוא האופן בו האטומים השונים במולקולה הקשורים זה לזה נמצאים בתנודה האחד ביחס לשני. תנודות אלה מורכבות משש תנודות בסיס (אנו קוראים להן "אופנים נורמליים", באנגלית Normal modes), ולכל תנודה כמות אנרגיה מסויימת [2]. כאשר פוטון בעל אנרגיה מספקת פוגע במולקולה, האנרגיה שלו יכולה לעבור במלואה לקשר בין אטומים, ולשנות את אופן התנודה שלהם כך שיתאים לכמות האנרגיה החדשה. אחרי מעט זמן, האנרגיה הזו תפלט מהמולקולה כאור, והרטיטה תחזור למצב האנרגטי הקודם שלה (תהליך הנקרא "רלקסציה").

התנודות בין רוב הקשרים במולקולות אורגניות הן בעלות כמות אנרגיה המתאימה לאור בעלי אורך גל תת-אדום או על-סגול. עם זאת, במצבים מסויימים, למשל כאשר ישנם שני קשרים כפולים המופרדים זה מזה בקשר יחיד אחד (או מבנה שכזה החוזר על עצמו), או כאשר ישנם קשרים כפולים או משולשים בקרבת טבעות ארומטיות (טבעת בעלת מספר קשרים כאלו המתאפיינת ביציבות גבוהה ביחס למה שהיינו מצפים מטבעת "רגילה" באותו הגודל והסדר) – הקשרים נעשים יציבים יותר. המשמעות של כך היא שהם פחות אנרגטים, וכך יוצא שתחום הבליעה שלהם מתקרב אל עבר האור הנראה.

ההסבר הזה, אגב, מבהיר לנו מדוע מתכות הן כמעט תמיד אפורות-כסופות – במתכת, האטומים מסודרים במבנה גבישי קשיח, והם משתפים ביניהם הרבה מאד אלקטרונים. הקשר בין אטומי המתכת הוא כ"כ יציב (כלומר בעל אנרגיה נמוכה), עד שהבליעה שלו נמצאת הרחק למטה בטווח האור הנראה, באיזור הצבע הצהוב-כתום. כך יוצא שהחזרה מפני שטח המתכת "חסרה" חלק מהתחום הנ"ל, ואנו רואים את הצבע המוחזר ככחול-כסוף (הצבע המשלים לצהוב).

ובחזרה למולקולות של מר הייזנברג – לרוב, צבעים שונים בחומרים אורגנים מעידים על זיהום של החומר, כלומר שהתוצר אינו נקי לחלוטין. הזיהומים הם בעצמם תוצרים אחרים של הריאקציה הכימית בסינתזה של התוצר הרצוי, וקשה מאד להפריד אותם ממנו. כתלות בשימוש הרצוי של התוצר (למשל סינתזה נוספת, מחקר רפואי, כיול של מכשירי מדידה וכו') – כמויות שונות של זיהומים הן נסבלות [3]. עם זאת, רוב הזיהומים כתוצאה מריאקציות אורגניות מקנות לחומרים גוון צהבהב, ולעיתים גם אדום. זיהום בצבצע כחול הוא נדיר מאד, ומעיד על משהו בעייתי מאד שהתרחש במהלך הסינתזה או בהפרדת התוצר הרצוי מתערובת תוצרי הריאקציה הכימית – למשל זיהום ע"י מלחי נחושת מסויימים או מלחי קובאלט מסויימים [4,5]. סטודנטים לכימיה יודעים היטב כי תוצר צבעוני עשוי להעיד על דרגת ניקיון נמוכה של התרכובת הרצויה, דבר העלול לגרור הורדה בנקודות על מעבדה זו. מכיוון שהצבע של מת'אמפטאמין נקי הוא לבן – במציאות וולטר ווייט היה מקבל ציון נמוך עבור התוצר שלו.



תאריך פרסום


24/07/2017

על המחבר

 
פלג בר ספיר

סטודנט לתואר שני בכימיה ועוזר מחקר במכון מקס פלאנק לדינמיקה בגטינגן, גרמניה. חוקר את הדינמיקה של מולקולות ביולוגיות והאינטראקציות ביניהן בעזרת סימולציות מחשב מתקדמות.


2   1112

הירח שלנו הוא גוף נעול כבידתית; בשל כוחות הגאות והשפל הפועלים בינו לבין כדור הארץ,…

0   199

ליאור רובננקו

.

פבר 21

ביום שישי הקרוב (22.2.19) בשעה 03:45 שעון ישראל, יישוגר מקייפ קאנאברל שבפלורידה, ארה"ב טיל פלקון…

0   170

בועז קרני-הראל

.

פבר 21

לפני מספר חודשים סיפרנו לכם על אלגוריתמים אבולוציונים לאופטימיזציה. נזכיר, שאלה שיטות ששואבות השראה מהטבע,…

0   188

אלעד דננברג

.

פבר 19

סיפורנו מתחיל בשנת 1906, כאשר נצפו לראשונה חיידקים בצורת סליל בדגימות קיבה של חולי קרצינומה…

0   404

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 17

במיוחד ליום האהבה, סמנכ"ל היח"צ והשיווק שלנו, צרי, הכין את הסרטון הבא על מיקרוביום, זוגיות,…

0   209

צרי בריקנר

.

פבר 14

במאמר מרגש פורסם לאחרונה מתארים החוקרים בפעם הראשונה מזה 110 שנים, תיעוד מצולם של נמרה…

0   962

קרן אור

.

פבר 14

ברוח האבולוציה, אנחנו נוטים לחשוב שבחירת בן זוג בטבע מסתמכת על כשירותו של בן הזוג,…

0   276

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 14

בסדרת המדע הבדיוני "מסע בין כוכבים" היו הרבה טכנולוגיות עתידניות מרשימות, כשאחד המכשירים הבולטים ביותר…

0   3126

ולרי פרומקין

.

פבר 12

בשבוע הקודם התמודדו תושבי החוף המזרחי של ארצות הברית עם גל קור קיצוני. לשם השוואה,…

0   313

פוסט אורח

.

פבר 10

אריות בנמיביה, החיים באופן יוצא דופן באזור מדברי, למדו מחדש לצוד בעלי חיים ימיים 35…

0   539

קרן אור

.

פבר 5

״סרטן״ הוא משפחה של מחלות המאופיינות בחלוקה לא מבוקרת של חלק מתאי הגוף, על חשבון…

0   280

אסתרינה טרכטנברג

.

פבר 4

רבים שואלים אותנו – "למה אתם כל הזמן כותבים על חתולים?", "למה לגברים יש פטמות?",…

0   723

אלה לכמן

.

ינו 28

זוכרים את 2009? זוכרים איך יכולנו לשתות גם את הצ׳ייסר השלישי ולקום בבוקר ישר לתרגול…

0   537

ליאור רובננקו

.

ינו 27

דמיינו שאתם חוקרים שהולכים לצפות בסדנת הדרכה המיועדת לאמהות עם שני ילדים. נניח כי המנחה…

0   547

דורון אורנשטיין

.

ינו 27

סרטן צוואר הרחם הוא אחת ממחלות הסרטן הנפוצות בנשים. ניתן להקטין את התחלואה והתמותה ממנה…

0   298

דרור בר-ניר

.

ינו 26

מיילדות הבית בישראל מיוצגות על ידי אמה"י-ארגון מיילדות הבית בישראל, ביום שלאחר האירוע הטראגי התראיינה לRazi…

0   267

גיל צ'פניק

.

ינו 26

על קץ עידן האנטיביוטיקה המתקרב כבר סיפרנו לכם בעבר. מספר לא קטן של חיידקים, רבים…

0   425

דרור בר-ניר

.

ינו 23

הפרוטון הוא אחד ממרכיבי האטום. יחד עם הנויטרון, הוא מרכיב את גרעין האטום. האם ייתכן…

0   470

עדי ארמוני

.

ינו 22

כולנו מכירים את אומנות קיפולי הנייר היפנית – האוריגמי, ואת שלל הצורות והדמויות שניתן לייצר…

0   820

ולרי פרומקין

.

ינו 21

בקטנה: התוכילֵיל הניו זילנדי, או בשמו המקומי הקקפו, הוא תוכי משונה וייחודי הנמצא בסכנת הכחדה…

0   592

דפנה גלעד

.

ינו 15