What is the shape of a molecule? - George Zaidan and Charles Morton

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: sann tint

What is the shape of a molecule?

မော်လီကျူးတစ်လုံးရဲ့ ပုံစံဆိုတာ ဘာပါလဲ။

Well, a molecule is mostly empty space.

မော်လီကျူးတစ်လုံးမှာဆို နေရာလွတ်ဟာ အများစုပါ။

Almost all of its mass is concentrated

၎င်းရဲ့ဒြပ်ထု အားလုံးနီးပါကို

in the extremely dense nuclei of its atoms.

အက်တမ်တွေထဲက အလွန်သိပ်သည်းတဲ့ နျူးကလိယပ်တွေမှာ စုပုံထားတာပါ။

And its electrons,

အက်တမ်တွေ တခုနဲ့တခု

which determine how the atoms

စည်းနှောင်ပုံကို ပြဌာန်းပေးတဲ့

are bonded to each other,

အီလက်ထရွန်တွေဟာ

are more like clouds of negative charge

သီးသန့်၊ တလုံးစီနေခြင်းထက် လျှပ်မဓာတ်ဆောင်

than individual, discrete particles.

တိမ်စိုင်များနှယ် ဆင်တူဖွယ်ရှိပါတယ်။

So, a molecule doesn't have a shape

ဒီတော့ မော်လီကျူးတစ်လုံးဟာ...

in the same way that, for example,

ဥပမာ၊ ရုပ်တုမှာရှိတဲ့ ပုံစံလိုမျိုး

a statue has a shape.

ပုံသဏ္ဌာန်ရယ်လို့မရှိပါဘူး။ ဒါပေမဲ့...

But for every molecule,

မော်လီကျူးတိုင်းအတွက်

there's at least one way

နျူးကလိယပ်တွေ၊ အီလက်ထရွန်တွေ

to arrange the nuclei and electrons

နေရာချဖို့ နည်းလမ်းတခုတော့ အနည်းဆုံးရှိပါတယ်

so as to maximize the attraction

ဒီနည်းက ဆန့်ကျင်ဘက် လျှပ်စစ်ဓာတ်တွေ

of opposite charges

ဆွဲငင်မှု အမြင့်ဆုံးနဲ့

and minimize the repulsion

မျိုးတူလျှပ်စစ်ဓာတ်တွေ

of like charges.

တွန်းကန်မှု အနိမ့်ဆုံးဖြစ်ဖို့ပါ။

Now, let's assume that the only electrons

မော်လီကျူးပုံကို ဖော်ဖို့ အရေးပါတဲ့

that matter to a molecule's shape

အီလက်ထရွန်တွေဟာ၊ ပါဝင်တဲ့ အက်တမ်

are the outermost ones from each participating atom.

တစ်လုံးစီ၏ အပြင်ဘက်ဆုံးက အီလက်ထရွန်တွေကိုသာ စဉ်းစားပါစို့။

And let's also assume

အက်တမ်တွေကြားက

that the electron clouds in between atoms,

အီလက်ထရွန် တိမ်စိုင်တွေ၊

in other words, a molecule's bonds,

တနည်းဆိုသော် မော်လီကျူး ဓာတ်စည်း

are shaped kind of like sausages.

တစ်ခုကို အသားချောင်းလို ပုံသဏ္ဌာန်မျိုးလို့ ယူဆတာပါ။

Remember that nuclei are positively charged

နျူးကလိယပ်တွေက အဖိုဓာတ်နဲ့ အီလက်ထရွန်တွေက

and electrons are negatively charged,

အမဓာတ်ဆောင်ကြောင်းကို သတိရပေးပါဦး။

and if all of a molecule's nuclei

မော်လီကျူး၏ နျူးကလိယပ်အားလုံးကို

were bunched up together

တစ်စု သို့မဟုတ်

or all of its electrons were bunched up together,

အီလက်ထရွန်အားလုံးကို တစ်စု စုရင်. အုပ်စုတွင်း

they would just repel each other and fly apart,

အချင်းချင်း တွန်းကန်လို့ ဘယ်သူမှ တားမရအောင်

and that doesn't help anyone.

ကွဲထွက်သွားပါလိမ့်မယ်။

In 1776, Alessandro Volta,

၁၇၇၆မှာ Alessandro Voltaက မီသိန်းကို ရှာတွေ့ခဲ့ပါတယ်။

decades before he would eventually invent batteries,

ဒါက သူ့ရဲ့ ဘက္ထရီ တီထွင်မှု ဖြစ်မလာခင်

discovered methane.

ဆယ်နှစ်ကျော် ကာလမှာပါ။

Now, the chemical formula of methane is CH4.

အခုတော့ မီသိန်းရဲ့ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ပုံသေနည်းက CH4 ပါ။

And this formula tells us

ဒီပုံသေနည်းက

that every molecule of methane

မီသိန်း မော်လီကျူးတိုင်းဟာ

is made up of one carbon and four hydrogen atoms,

ကာဗွန်တစ်ခု၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင် အက်တမ်လေးခုနဲ့ ပြုလုပ်ကြောင်း ဖော်ပြပါတယ်။

but it doesn't tell us what's bonded to what

ဒါပေမဲ့ ဘယ်ဟာက ဘယ်ဟာကို စည်းနှောင်ကြောင်း သို့မဟုတ် 3D

or how they atoms are arranged in 3D space.

ဟင်းလင်းပြင်မှာ ယင်းအက်တမ်တွေကို စီစဉ်ထားပုံကို ဒါက ဖော်ပြမထားပါဘူး။

From their electron configurations,

၎င်းတို့ရဲ့အီလက်ထရွန် အနေအထားတွေအရ၊

we know that carbon can bond

ကာဗွန်က ဟိုက်ဒြိုဂျင်အက်တမ်

with up to four other atoms

လေးလုံးထိ ဓာတ်စည်းနိုင်ပြီး

and that each hydrogen can only bond

ဟိုက်ဒြိုဂျင်တစ်လုံးစီက တခြား တစ်လုံးနဲ့သာ

with one other atom.

ဓာတ်စည်းနိုင်တာကို သိထားပါတယ်။

So, we can guess

ဒီတော့ ကာဗွန်က ဟိုက်ဒြိုဂျင်

that the carbon should be the central atom

အားလုံးကို အလယ်ခေါင် နေရာမှ အုပ်စည်းတဲ့

bonded to all the hydrogens.

အက်တမ် ဖြစ်သင့်ကြောင်းကို ကျုပ်တို့ ခန့်မှန်းနိုင်ပါတယ်။

Now, each bond represents

အခု၊ ဓာတ်စည်းတစ်ခုစီဟာ

the sharing of two electrons

အီလက်ထရွန် ၂လုံး ဝေမျှခြင်းဖြစ်ပြီး

and we draw each shared pair of electrons as a line.

မျှဝေတဲ့ အီလက်ထရွန် တစ်စုံစီကို မျဉ်းကြောင်းလို ဆွဲသားပါတယ်။

So, now we have a flat representation

ဒီတော့၊ အခု ကျုပ်တို့မှာ ဒီမော်လီကျူးရဲ့

of this molecule,

ချပ်ပြားပုံစံ သရုပ်ပေါ်ပါပြီ။

but how would it look in three dimensions?

ဒါပေမဲ့ သုံးဘက်တိုင်းမှာဆို ဘယ်လို ပုံပေါ်လိမ့်မလဲ။

We can reasonably say

ချိန်ဆပြောနိုင်တာက၊

that because each of these bonds

ဒီအစည်း တစ်စည်းစီက

is a region of negative electric charge

လျှပ်မဓာတ်နယ် ဖြစ်တာရယ်၊ မျိုးတူ လျှပ်စစ်တွေဟာ

and like charges repel each other,

တစ်ခုကိုတစ်ခု တွန်းကန်တာရယ်ကြောင့်

the most favorable configuration of atoms

အက်တမ်တွေကို ဦးစားပေးသင့်ဆုံး အနေအထားက

would maximize the distance between bonds.

ဓာတ်စည်းတွေကြားမှာ အကွာအဝေး အများဆုံးဖြစ်ပါလိမ့်မယ်။

And to get all the bonds

ပြီးတော့ စည်းတွေအားလုံးကို

as far away from each other as possible,

စုစည်းလိုက်ရင် တစ်ခုနဲ့တစ်ခု ဝေးနိုင်သမျှ

the optimal shape is this.

ဝေးသွားကြပါမယ်၊ ဒါ အသင့်တော်ဆုံး ပုံစံပါ။

This is called a tetrahedron.

ဒါကို လေးမျက်နှာထုပုံလို့ ခေါ်ပါတယ်။

Now, depending on the different atoms involved,

အခု၊ ပါဝင်တဲ့ မျိုးကွဲအက်တမ်တွေ အပေါ်မူတည်ကာ

you can actually get lots of different shapes.

ကွဲပြားတဲ့ ပုံစံမြားစွာကို အမှန်ပင်ရရှိနိုင်ပါတယ်။

Ammonia, or NH3, is shaped like a pyramid.

အမိုးနီးယား(NH3)က ပိရိမစ်လို ပုံသဏ္ဌာန်ဖြစ်ပြီး

Carbon dioxide, or CO2, is a straight line.

ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်(CO2)က မျဉ်းဖြောင့်တစ်ကြောင်းပုံဖြစ်၏။

Water, H2O, is bent like your elbow would be bent.

ရေ(H2O)က သင့် တံတောင်ဆစ်ကွေးလို အကွေးဖြစ်ပြီး

And chlorine trifluoride, or ClF3,

ကလိုရင်း ထရိုင်ဖလိုရိုက်(CLF3)က

is shaped like the letter T.

အက္ခရာ T လို ပုံသဏ္ဌာန်ဖြစ်၏။ ဒီနေရာမှာ

Remember that what we've been doing here

ကျုပ်တို့လုပ်နေတာက 3Dပုံသဏ္ဌာန်

is expanding on our model of atoms and electrons

တည်ဆောက်ဖို့ အက်တမ်တွေနဲ့ အီလက်ထရွန်တွေကို ကျုပ်တို့ရဲ့

to build up to 3D shapes.

ပုံစံမှာ ချဲ့ထွင်နေခြင်းဖြစ်ကြောင်း သတိရပေးပါဦး။

We'd have to do experiments

ဒီမော်လီကျူးတွေဟာ

to figure out if these molecules

ခန့်မှန်းတဲ့ပုံသဏ္ဌာန်

actually do have the shapes we predict.

ဟုတ်၊မဟုတ် ဖော်ထုတ်ဖို့ စမ်းသပ်ချက်လုပ်ဖို့လိုတယ်

Spoiler alert:

စဖို့အချက်ပြပါပြီ။

most of the do, but some of them don't.

အများစုက ဟုတ်ပေမဲ့ တချိုတလေကြတော့ မဟုတ်ပါဘူး။

Now, shapes get more complicated

အခုနေ အက်တမ် အရေအတွက်ကို

as you increase the number of atoms.

တိုးရင် ပုံသဏ္ဌာန်တွေ ပိုရှုပ်ကုန်မှာပါ။

All the examples we just talked about

ကျုပ်တို့ ဖော်ပြခဲ့တဲ့ ဥပမာအားလုံးက

had one obviously central atom,

ဗဟိုမှာ အက်တမ်တစ်လုံးရှိတဲ့ မော်လီကျူးတွေ အကြောင်းပါ။

but most molecules,

ဒါပေမဲ့ မော်လီကျူးအများစုက

from relatively small pharmaceuticals

အတော် သေးငယ်တဲ့ ဆေးဝါးတွေမှ

all the way up to long polymers

မျိုးဗီဇ သို့မဟုတ် အသားဓာတ်လို

like DNA or proteins, don't.

ရှည်လျားတဲ့ ပိုလီမာတွေထိ ဆက်တိုက်ဖြစ်လာတာ မဟုတ်ပါ။

The key thing to remember

မှတ်မိဖို့ အဓိကအချက်ဟာ

is that bonded atoms will arrange themselves

ဓာတ်စည်းတဲ့ အက်တမ်တွေက မျိုးကွဲဓာတ်တွေကြား

to maximize the attraction between opposite charges

ဆွဲငင်မှု အမြင့်ဆုံးနဲ့ မျိုးတူ ဓာတ်တွေကြား

and minimize the repulsion between like charges.

တွန်းကန်မှု အနိမ့်ဆုံးဖြစ်ဖို့ ၎င်းတို့ကိုယ်တိုင်သာ စီစဉ်တာကိုပါ။

Some molecules even have two or more

မော်လီကျူးတချို့မှာ နှစ်ခုမက တည်မြဲတဲ့ အက်တမ်

stable arrangements of atoms,

စီစဉ်မှုတွေရှိပြီး၊ ၎င်းရဲ့

and we can actually get really cool chemistry

အက်တမ်အရေအတွက်နဲ့ အမျိုးအစားဆိုတဲ့

from the switches between those configurations,

ဒီမော်လီကျူးတွေရဲ့ အချိုးကျပါဝင်မှုကို

even when the composition of that molecule,

လုံး၀ မပြောင်းတောင်၊ ထိုအနေအထားတွေကြား

that's to say the number and identity of its atoms,

တစ်ခုမှ တစ်ခု ကူးပြောင်းလျက် တကယ်ပဲ ဆန်းကြယ်တဲ့

has not changed at all.

ဓာတုအာနိသင်ကို အမှန်ပင် ရရှိနိုင်ပါသည်။