Молекула

3D модель молекулы воды

Вещества. Молекулы. Атомы [7:43]

Гордон — Диалоги [279] Молекулы и информация

Молекула — электрически нейтральная группа, образованная двумя или более ковалентно связанными атомами.

Соединение, образованное молекулами, называется молекулярным соединением.

Общая информация

Ион-связывающие вещества не содержат реальных молекул, хотя ионы в них также могут быть образованы двумя или более атомами.

Химическое соединение нельзя разделить на части меньше молекулы; Молекула — это наименьшая часть вещества, сохраняющая свой состав и химические свойства. Самая простая молекула — это молекула водорода (H₂), состоящая из двух атомов водорода с одной ковалентной связью между ними.

Основные параметры молекул — межъядерные расстояния, валентные углы, геометрия молекул. Они зависят от конфигурации электронного облака в молекуле.

Молекулы отличаются от ионов отсутствием электрического заряда.

В квантовой физике, органической химии и биохимии различие с ионами опускается, и молекула часто используется, когда речь идет о многоатомных ионах.

В кинетической теории газов термин «молекула» часто используется для обозначения любой газообразной частицы независимо от ее состава. Это нарушает определение, согласно которому молекула содержит два или более атомов, поскольку благородные газы являются отдельными атомами.

Молекула может быть гомоядерной, то есть состоять из атомов одного химического элемента, как из двух атомов в молекуле кислорода (O₂); или она может быть гетероядерной, химическим соединением, состоящим из более чем одного элемента, как в случае с водой (два атома водорода и один атом кислорода; H₂O).

Атомы и комплексы, связанные нековалентными взаимодействиями, такими как водородные связи или ионные связи, обычно не считаются одиночными молекулами.

Молекулы как компоненты материи обычны. Они также составляют большую часть океанов и атмосферы. Большинство органических веществ представляют собой молекулы. Вещества жизни — это молекулы, например белки, аминокислоты, из которых они состоят, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), сахара, углеводы, жиры и витамины. Питательные минералы обычно не являются молекулами, например сульфат железа.

Однако большинство известных нам твердых веществ на Земле не состоит из молекул. К ним относятся все минералы, из которых состоит вещество Земли, почва, грязь, песок, глина, галька, камни, валуны, коренные породы, расплавленные недра и ядро ​​Земли. Все они содержат много химических связей, но не состоят из идентифицируемых молекул.

Никакая типичная молекула не может быть определена ни для солей, ни для ковалентных кристаллов, хотя они часто состоят из повторяющихся элементарных ячеек, которые простираются либо в плоскости, например графен; или трехмерно, например алмаз, кварц, хлорид натрия. Тема повторяющейся элементарной ячеистой структуры также актуальна для большинства металлов, которые представляют собой конденсированные фазы с металлическими связями. Таким образом, твердые металлы не состоят из молекул.

В стеклах, которые являются твердыми телами, находящимися в неупорядоченном стекловидном состоянии, атомы удерживаются вместе химическими связями без присутствия какой-либо определяемой молекулы или какой-либо регулярности повторяющейся элементарной ячеистой структуры, которая характерна для солей, ковалентных кристаллов и металлов.

Длина связи

Расстояние между атомами, объединенными в молекулу, называют длиной связи (например, в воде 0,096 нм).

Валентный угол

Валентный угол — угол между воображаемыми линиями, проходящими через ядра химически связанных атомов. Например, в воде валентный угол равен 104 градусам, таким образом, молекула воды имеет угловую форму.

Классификация молекул

По числу атомов: одноатомные, двухатомные, трехатомные и так далее.

По составу: гомоядерные (атомы одного и того же элемента, например O₂), гетероядерные (атомы разных элементов.

По форме: линейные (атомы расположены в одной плоскости), угловые, пирамидальные, тетраэдрические (атомы вписаны в куб) и так далее.

По характеру распределения электронной плотности: неполярные и полярные. В неполярных молекулах центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают. Полярные молекулы являются диполями.

По симметричности структуры: симметричные и несимметричные.

Источники

Частицы в физике