IluToomas Kaevand

Viitna, 09.08.2015

Ilu - kuidas seda üldiselt mõistetakse● Ilu on tajutava objekti omadus või omaduste

kombinatsioon, mis tekitab meeldiva aistingu (Wikipedia)

● Omadus olla meeldiv või rahulolu tekitav, eriti visuaalselt (Cambridge Online Dictionary)

● Omadus, mis muudab midiagi eriti heaks või atraktiivseks (Cambridge Online Dictionary)

● Ilu aluseks peetakse vormi ja struktuuri tasakaalustatust (Wikipedia)

Käsitletavad teemad● Struktuurid● Sümmeetria ja perioodilisus● Protsessid ja reaktsioonid● “Ilus” keemia

Elegants● Keemias (ja ilmselt ka mujal) on ilu

sünonüümiks elegantsus● Kui midagi on elegantne, siis see on ilus

Struktuurid● Keemiline struktuur: aatomite ja nende

vaheliste seoste ruumiline paigutus● Struktuuride hierarhia

○ Nanostruktuur○ Mesostruktuur○ Makrostruktuur

Keemiliste struktuuride näiteid

Paklitakseel Resiniferatoksiin

Tetrodotoksiin

OktanitrokubaanKarfentanüül

Sümmeetria● Struktuurne omadus, mis avaldub objekti

ühetsaoliste osade ühtlases kordumises nii ruumis kui ajas (Wikipedia)

● Sümmeetria kui paarsus. Sümmeetria on objekti omadus, kus selle mingist keskpunktist või sümmeetriateljest samal kaugusel olevad osad on ühetaolised (Wikipedia)

Kiraalsus● Molekulide “käeline” sümmeetria

Propanolooli enantiomeerid (R üleval, S all)

R-propanoloon - mitteselektiivne β-blokaator(vererõhu ravim)

S-propanoloon - ei oma toimet β-adrenoretseptorisse(nõrk lokaalne tuimesti)

Perioodilised süsteemid● Perioodilisus - mingi omaduse või osa

perioodiline kordumine● Perioodilisuse seadus● Perioodlilsed struktuurid

Keemiliste elementide perioodilisuse süsteem

Dmitri Mendelejev1834-1907

Polümeerid● Makromolekulid, mis koosnevad paljudest

korduvatest ühikutest (monomeeridest)● Võivad olla:

○ Perioodilised○ Korrapärased, kuigi mitte perioodilised○ Juhuslikud

Polümeri ehituse näiteid (sirgeahelalised polümeerid)

Homopolümeer

Vahelduv kopolümeer

Juhuslik kopolümeer

Plokk kopolümeer

Perioodiline korrapära● Kristallid● Kristall on korrapäraselt paigutunud

aatomeist, molekulidest või ioonidest koosnev tahke homogeenne ja regulaarselt korduva ühikrakuga struktuur

NaCl kristall ehitus ja kristall

Näiteid erinevate ainete kristallidest

Insuliin DNA ja valgu kompelks Osmiumi kristall

Mitteperioodiline korrapära● Kvaasikristallid

○ Struktuurid, mis on korrapärased, aga ei ole perioodilised. Ehk siis:○ Mustrid ei kordu kunagi

● Keemilised andmekandjad○ DNA○ RNA

● Biomakromolekulid○ Valgud○ Polüsahhariidid

Kvaasikristallid

Ho-Mg-ZnAl-Pd-Mn potentsiaalienergia pind

Korrapäratud süsteemid● Gaasid● Vedelikud● Amorfsed tahkised

Purunenud klaas (amorfne tahkis)

Pigitilga eksperiment (Queenslandi Ülikool)

Opaal

Häired/lisandid süsteemides● Muudavad süsteemide omadusi

○ Värvus○ Elektrijuhtivus○ Tugevus

Alumiinium oksiid, safiir, rubiin

Puhas Al2O3

Al2O3 + V või Ti ja Fe lisandid

Al2O3 Cr lisand

Millega tajuda ilu● Meeled:

○ Nägemise○ Kuulmise○ Maitse○ Lõhna

Nähtav valgus

● 380 - 750 nm ehk 789 - 484 THz

Värvuste tekkimine● Elektronide ergastumine aatomis või

molekulis (üldjuhul)● Hajumine

Indigo spekter

Ioonide värvused leekreaktsioonis (Pilt: Compound Intrest)

Värv struktuurist

Morpho didius(pildid: Peter Vukusic (vasak). Vukusic and Sambles, 2003 (parem).

Sinine taevas (üleval)Vedel hapnik (paremal)

Keemilised reaktsioonid● Keemiline reaktsioon on protsess, kus leiab

aset keemilise sideme tekkimine või katkemine

Atraktiivusus● Ainet atraktiivsus üksteise suhtes● Katalüüs - “atraktiivsuse” vahendaja

Ilusad reaktsioonid● Kavalad ja elegantsed lahendused● Visuaalselt ilusad reaktsioonid

Tropaan ja tropinoon● Tropaan on oluline

struktuuri element mitmesugustes füsioloogiliselt aktiivsetes ainetes

● Tropinoon on reeglina nende sünteesi esimene samm

Tropaan

Tropinoon

Olulisemad tropaani derivaadid

Atropiin

Skopolamiin

Kokaiin

Vasakul: Wilstätteri tropinooni süntees 1901 (saagis 0.75%). Paremal: Robinsoni tropinooni süntees 1917 (saagis 90%)

15 sammu 2 sammu

Elegantsed protsessid● Ammoniaagi tööstuslik

tootmine○ Haber–Bosch protsess

H2 + 3N2 -> 2NH3 400-500 °C, 15–25 MPa

Ilu keemia● Kreemid● Parfüümid● Jumestusvahendid● Seebid, šampoonid

Ained, mis teevad olemise “ilusaks”

● Alkohol (etanool)● Hallutsinogeenid● Opiaadid

Huulepulga keemia

Vahad Pigmendid Muud komponendidMaitse ja lõhna ainedVahel ka nahka ärritavaid aineid (nt kapsaitsiin)

Ilu on vaataja silmades● Ilu on vaataja silmades, seega, mis on

keemiliselt ilus sõltub keemikust