Wiadomo, że wszystkie substancje składają się z cząsteczek. Ale z czego zbudowane są same cząsteczki? Przyjrzyjmy się temu zagadnieniu bardziej szczegółowo.
Co to jest cząsteczka?
Nazwa „cząsteczka” pochodzi od łacińskiej cząsteczki - jest to zdrobnienie słowa mole (przetłumaczona masa). Ich istnienie zostało po raz pierwszy udowodnione w eksperymencie w 1906 r. Przez J. Perrina, francuskiego fizyka, kiedy badał ruch Browna.
W chemii jest to nazwa oddzielnej cząstki materii, która składa się z 2 lub więcej atomów połączonych ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Mechanika kwantowa definiuje go jako układ składający się nie z atomów, ale z ich jąder i elektronów oddziałujących z nimi.
Interesujący fakt: Fizyka nazywa cząsteczki nie tylko cząsteczkami wieloatomowymi, ale także cząsteczkami monatomicznymi, składającymi się z atomów niezwiązanych wiązaniami chemicznymi (czysta rtęć lub gazy obojętne). W tym przypadku pojęcia „cząsteczki” i „atomu” są połączone.
Zwykle cząsteczki są elektrycznie obojętne, ponieważ liczba protonów i elektronów w nich jest taka sama, ale istnieją cząsteczki, które mają ładunek elektryczny (nazywane są jonami).
Cząsteczki substancji o wysokiej masie cząsteczkowej nazywane są makrocząsteczkami. Składają się z białek, kwasów nukleinowych, enzymów, polisacharydów, aminokwasów, złożonych lipidów i poszczególnych sztucznie wytworzonych związków, na przykład polimerów. Zawierają setki i tysiące atomów. Pochodne węglowodorów - substancje organiczne i biopolimery z reguły mają nie tylko dużą masę, ale są również bardziej złożone niż związki nieorganiczne.
Struktura molekularna
Cząsteczka dowolnego związku ma ten sam skład, zawsze ma tę samą liczbę atomów, właściwości chemiczne zależą od wiązań walencyjnych, które je utrzymują. Klasyczna teoria traktuje cząsteczkę jako strukturę dynamiczną składającą się z jąder atomowych i ich grup oraz pewnej liczby elektronów znajdujących się na poziomie wewnętrznym i zewnętrznym.
Wiązania chemiczne zwykle tworzą tylko elektrony zewnętrzne. Wiązanie jest tworzone przez 1,2 lub 3 pary elektronów 2 sąsiednich atomów (w wyniku czego pojawia się chmura elektronów). Energia interakcji atomów zależy od odległości, w jakiej się znajdują, i przyczynia się do stabilności cząsteczki w zwykłych warunkach: nie pozwala atomom zbyt blisko się zbliżyć.
Atomy mogą być ładowane dodatnio i ujemnie; ich liczba jest zawsze stała. Sposób, w jaki został uzyskany, nie wpływa na strukturę i skład cząsteczek określonej substancji, to znaczy sztucznie wytwarzana substancja będzie dokładnie taka sama jak naturalna.
Skład molekularny zapisuje się za pomocą wzorów chemicznych. Struktura określa, jakie właściwości fizyczne będzie posiadać substancja.
Interesujący fakt: materia organiczna, woda, dwutlenek węgla topią się i gotują w stosunkowo niskich temperaturach oraz zachowują swoją strukturę w stanie stałym. Wiele substancji nieorganicznych nie składa się z cząsteczek, ale z atomów (kryształy, czyste metale itp.).
Cząsteczki w nauce
W chemii jest to podstawowa koncepcja, struktura molekularna jest określana na podstawie reakcji chemicznych z materią.Możliwe jest również, znając strukturę, ustalić, jakie będą reakcje. W wyniku badań chemicznych uzyskano dużą wiedzę na temat funkcjonalności i struktury molekularnej.
Struktura fizyki wyjaśnia właściwości fizyczne cieczy, gazów i ciał stałych. Mobilność cząsteczek określa, jak szybko substancja jest w stanie przeniknąć do drugiej w kontakcie, poziom lepkości i szybkość przewodnictwa cieplnego.
W biologii właściwości molekularne i struktura przestrzenna mają ogromne znaczenie, ponieważ wszystkie żywe istoty funkcjonują dzięki delikatnej równowadze interakcji między cząsteczkami (chemicznymi i niechemicznymi).
Na pytanie, z czego składają się cząsteczki, można odpowiedzieć w ten sposób - z pewnej liczby atomów połączonych wiązaniami chemicznymi. Wszystkie substancje na planecie składają się z cząsteczek.których właściwości fizyczne i chemiczne są określone przez strukturę i skład cząsteczek.
