¿Qué es más grande, una molécula o un átomo? Teoría clásica de la estructura química.

La hipótesis de que todas las sustancias están formadas por pequeñas partículas individuales apareció hace mucho tiempo, hace más de dos mil años. Pero sólo a principios de los siglos XIX y XX. Se estableció qué tipo de partículas son y qué propiedades tienen.

Las partículas que forman las sustancias se llaman moléculas. Entonces, por ejemplo, la partícula más pequeña de agua es una molécula de agua, la partícula más pequeña de azúcar es una molécula de azúcar, etc.

¿Cuáles son los tamaños de las moléculas?

Se sabe que un terrón de azúcar se puede triturar en granos muy pequeños y un grano de trigo se puede moler hasta convertirlo en harina. Una gota de aceite, que se extiende sobre la superficie del agua, puede formar una película cuyo espesor es decenas de miles de veces menor que el diámetro de un cabello humano. Pero un grano de harina y el espesor de una película de aceite contienen no una, sino muchas moléculas. Esto significa que el tamaño de las moléculas de estas sustancias es incluso menor que el tamaño de un grano de harina y el espesor de la película.

Se puede hacer la siguiente comparación: una molécula es tantas veces más pequeña que una manzana de tamaño medio que la manzana es más pequeña que el globo terráqueo. Si el tamaño de todos los cuerpos aumentara un millón de veces (al mismo tiempo, el grosor de un dedo humano sería igual a 10 km), incluso entonces la molécula tendría solo la mitad del tamaño de un punto en la fuente impresa de este libro de texto.

Las moléculas no se pueden ver a simple vista. Son tan pequeños que no se pueden ver ni siquiera con un microscopio que proporcione un aumento de 1000x.

Los biólogos conocen microorganismos (por ejemplo, bacterias) con un tamaño de 0,001 mm. Las moléculas son cientos y miles de veces más pequeñas.

Se llevaron a cabo varios experimentos para determinar el tamaño de las moléculas. Describamos uno de ellos.

Se vertió agua en un recipiente grande limpiamente lavado y se colocó una gota de aceite en su superficie. El petróleo comenzó a esparcirse sobre la superficie del agua formando una película. A medida que el aceite se extendía, el espesor de la película se hacía cada vez más fino. Después de un tiempo, la propagación cesó. Si asumimos que esto sucedió debido al hecho de que todas las moléculas de aceite estaban en la superficie del agua (formando una película de una molécula de espesor), entonces para determinar el diámetro de la molécula es suficiente encontrar el espesor de la película resultante. .

El espesor de la película h es igual a la relación entre su volumen V y su área S:

El volumen de la película es el volumen de la gota que se colocó sobre la superficie del agua. Se mide de antemano; Para hacer esto, use una probeta medidora, un vaso de precipitados. Con una pipeta, deje caer varias docenas de gotas de aceite en un vaso de precipitados vacío y mida su volumen total; luego, dividiendo este volumen por el número de gotas, se encuentra el volumen de una gota.

En el experimento descrito, la gota tenía un volumen V = 0,0009 cm 3 y el área de la película formada a partir de ella era S = 5500 cm 2. Sustituyendo estos valores en la fórmula (26.1), obtenemos

h = 0,00000016 cm.

Este número expresa el tamaño aproximado de una molécula de aceite.

Como las moléculas son muy pequeñas, cada cuerpo contiene una gran cantidad de ellas. Para tener una idea de su número, demos un ejemplo: si se hace un pinchazo tan fino en una pelota de goma para niños llena de hidrógeno que salen de ella un millón de moléculas cada segundo, se necesitarán 30 mil millones de años para lograrlo. ¡Las moléculas para escapar de la pelota! Y esto a pesar de que la masa de hidrógeno que llenaba la bola era de sólo 3 g.

Aunque las moléculas son partículas muy pequeñas, también son divisibles. Las partículas que forman las moléculas se llaman átomos.

Los átomos de cada tipo suelen designarse mediante símbolos especiales. Por ejemplo:

átomo de oxígeno - O,
átomo de hidrógeno - H,
átomo de carbono - C.

También existen símbolos especiales (las llamadas fórmulas químicas) para designar moléculas. Por ejemplo, molécula de oxígeno Está formado por dos átomos de oxígeno idénticos, por lo que para designarlo se utiliza la siguiente fórmula química: O 2. Molécula de agua consta de tres átomos: un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno, por lo que se denomina H 2 O.

La Figura 68 muestra una imagen convencional de dos moléculas de agua. La fisión de dos moléculas de agua produce dos átomos de oxígeno y cuatro átomos de hidrógeno. Cada dos átomos de hidrógeno pueden combinarse para formar una molécula de hidrógeno, y cada dos átomos de oxígeno pueden combinarse para formar una molécula de oxígeno, como se muestra esquemáticamente en la Figura 69. La tecnología moderna permite obtener fotografías de átomos y moléculas individuales. La Figura 70 muestra una fotografía de una molécula de fluoruro de arsénico obtenida utilizando un microscopio holográfico electrónico con un aumento de 70 millones de veces. En la Figura 71 se puede ver una fotografía de un solo átomo, una imagen de un átomo de argón ampliada 260 millones de veces.
Los átomos son partículas muy pequeñas, pero también tienen una estructura compleja. Hay partículas aún más pequeñas, de las que aprenderá más adelante.

1. ¿Cuáles son los nombres de las partículas que forman las sustancias? 2. Describe un experimento que pueda usarse para determinar el tamaño de una molécula. 3. ¿Cuáles son los nombres de las partículas que forman las moléculas? 4. ¿De qué átomos está formada una molécula de agua? ¿Qué significa la fórmula H 2 O? 5. Escribe la fórmula química de una molécula de hidrógeno si se sabe que esta molécula consta de dos átomos de hidrógeno idénticos. 6. ¿Cuántos (y de qué) átomos consta una molécula de dióxido de carbono si su fórmula química es CO 2?

El agua es el componente principal de toda la vida en la Tierra. Es a la vez el hábitat de los organismos y el elemento principal de su estructura y, en consecuencia, la fuente de vida. Se utiliza en todas las áreas de la industria. Por tanto, es muy difícil imaginar la vida sin agua.

¿Qué está incluido en el agua?

Todo el mundo sabe muy bien que el agua se compone de hidrógeno y oxígeno. Esto es cierto. Pero además de estos dos elementos, el agua también contiene una lista enorme de componentes químicos.

¿En qué se compone el agua?

Tiende a transformarse, pasando por un ciclo hidrológico: evaporación, condensación y precipitación. Durante estos fenómenos, el agua entra en contacto con muchos compuestos orgánicos, metales y gases, como resultado de lo cual el líquido se complementa con varios elementos.

Los elementos que componen el agua se dividen en 6 categorías:

1. Iones. Estos incluyen: cationes Na, K, Mg, Ca, aniones: Cl, HCO 3 y SO 4. Estos componentes se encuentran en el agua en mayores cantidades que otros. Ingresan al líquido desde las capas del suelo, minerales naturales, rocas y también como elementos de descomposición de productos industriales.
2. Gases disueltos: oxígeno, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y otros. La cantidad de cada gas en el agua depende directamente de su temperatura.
3. Elementos biogénicos. Los principales son el fósforo y el nitrógeno, que ingresan al líquido desde sedimentos, aguas residuales y aguas agrícolas.
4. Microelementos. Hay alrededor de 30 especies. Sus indicadores en la composición del agua son muy pequeños y oscilan entre 0,1 y microgramos por 1 litro. Estos incluyen: bromo, selenio, cobre, zinc, etc.
5. Sustancias orgánicas disueltas en agua y sustancias que contienen nitrógeno. Se trata de alcoholes, carbohidratos, aldehídos, fenoles, péptidos, etc.
6. Toxinas. Se trata principalmente de metales pesados ​​y productos derivados del petróleo.

Molécula de agua

Entonces, ¿de qué moléculas está compuesta el agua?

La fórmula del agua es trivial: H 2 O. Y muestra que la molécula de agua está formada por átomos de hidrógeno y oxígeno. Se ha establecido una conexión estable entre ellos.

¿Cómo se ve una molécula de agua en el espacio? Para determinar la forma de una molécula, los centros de los átomos se conectan con líneas rectas, lo que da como resultado una figura tridimensional: un tetraedro. Esta es la estructura del agua.

La forma de una molécula de agua puede cambiar según su estado de agregación. El ángulo entre los átomos de oxígeno e hidrógeno es de 104,27° para el estado gaseoso, 109,5° para el estado sólido y 105,03° para el estado líquido.

Las moléculas que componen el agua ocupan un cierto volumen en el espacio, mientras que sus capas están cubiertas por una nube de electrones en forma de velo. La apariencia de una molécula de agua, vista en un plano, se compara con un cromosoma en forma de X, que sirve para transmitir información genética y, por tanto, da origen a una nueva vida. De esta forma se extrae una analogía entre el cromosoma y el agua como fuentes de vida.

En el espacio, una molécula parece un triángulo tridimensional, un tetraedro. Esta forma es muy estable y cambia sólo debido a la influencia de factores físicos externos en el agua.

¿En qué se compone el agua? De aquellos átomos que están sujetos a la influencia de las fuerzas de van der Waals, se destaca la formación de enlaces de hidrógeno. En este sentido, se forman asociaciones y agrupaciones aleatorias entre el oxígeno y el hidrógeno de las moléculas vecinas. Las primeras son estructuras desordenadas, las segundas son asociados ordenados.

En el estado normal del agua, el número de asociados es del 60%, el de grupos, del 40%.

Es posible la formación de puentes de hidrógeno entre moléculas de agua vecinas, que contribuyen a la formación de diversas estructuras: grupos.

Los grupos pueden interactuar entre sí a través de enlaces de hidrógeno, lo que conduce a la aparición de estructuras de un nuevo orden: los hexaedros.

Estructura electrónica de una molécula de agua.

Los átomos son de lo que está hecha el agua y cada átomo tiene una estructura electrónica diferente. Entonces, la fórmula gráfica para los niveles electrónicos se ve así: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Cuando ocurre el proceso de formación de una molécula de agua, se produce una superposición de nubes de electrones: dos electrones desapareados de oxígeno se superponen con 1 electrón desapareado de hidrógeno. Como resultado de la superposición, se forma un ángulo de 104 grados entre los átomos.

Estado físico del agua.

Como ya se mencionó, las moléculas de agua son dipolos, y este hecho afecta inusualmente. Una de estas propiedades es que el agua puede estar presente en la naturaleza en tres estados de agregación: líquido, sólido y vapor.

La transición de un estado a otro se debe a los siguientes procesos:

1. Ebullición: de líquido a vapor.
2. La condensación es la transición de su vapor a líquido (precipitación).
3. La cristalización es cuando un líquido se convierte en hielo.
4. Derretir es el proceso de derretir el hielo y producir líquido.
5. La sublimación es la transformación del hielo en estado de vapor.
6. La desublimación es la reacción inversa a la sublimación, es decir, la transición del vapor al hielo.

La estructura de su red molecular también depende del estado del agua.

Conclusión

Así, podemos decir que el agua tiene una estructura simple, que puede cambiar dependiendo de su condición. Y nos quedó claro en qué moléculas se compone el agua.

MOLÉCULA(novolat. molécula, diminutivo del latín. moles-masa), micropartícula formada a partir de dos o más y capaz de autosustentarse. existencia. Tiene una composición constante (calidad y cantidad) de sus constituyentes y es fija. número y tiene un conjunto de características que permiten distinguir una molécula de otras, incluso de moléculas de la misma composición. Una molécula como sistema formado por núcleos que interactúan puede encontrarse en diferentes estados. estados y pasar de un estado a otro de forma forzada (bajo la influencia de influencias externas) o espontáneamente. Todas las moléculas de un tipo determinado se caracterizan por un determinado conjunto de estados, cuyos bordes pueden servir para las moléculas. Cómo son independientes. La formación de una molécula tiene un determinado conjunto de propiedades físicas en cada estado. Cosas santas, estas cosas santas se conservan en un grado u otro durante la transición de las moléculas a la sustancia que las compone y determinan las propiedades sagradas de esta sustancia. Con química. En las transformaciones, las moléculas de una sustancia se intercambian con moléculas de otra sustancia, se dividen en moléculas con un número menor y también entran en reacciones químicas. r-ciones de otros tipos. Por tanto, estudia sustancias y sus transformaciones en inextricable conexión con la estructura y el estado de las moléculas.

Generalmente se le llama molécula. partícula eléctricamente neutra; si la molécula transporta electricidad. carga (positiva o negativa), luego hablan de muelle. (o respectivamente). En el asunto lo pondrá. siempre conviven con los negativos. Se llaman moléculas que se encuentran en estados con una multiplicidad diferente a la unidad (normalmente en estados dobletes). radicales. Gratis los radicales en condiciones normales, por regla general, no pueden existir por mucho tiempo. tiempo. Sin embargo, se conocen los gratuitos. radicales de una estructura relativamente compleja, que son bastante estables y pueden existir en condiciones normales (ver).

Según el número de componentes de una molécula, las moléculas se distinguen en diatómicas, triatómicas, etc. Si el número en una molécula excede las centenas y los miles, la molécula se llama. . La suma de las masas de todos los componentes de la molécula se considera como (ver también). Por tamaño mol. Las masas de todas las sustancias se dividen convencionalmente en de bajo y alto peso molecular.

Clásico considera una molécula como la partícula estable más pequeña (en términos de masa y tamaño) de una sustancia, lo que determina sus propiedades básicas. Esta partícula se forma a partir de enlaces químicos entre sí (iguales o diferentes). El concepto de molécula no se detalla; En términos generales, se diferencia del aislante. , por eso hablan de efectivos, cuyo comportamiento y propiedades son diferentes en diferentes moléculas.

De todas las interacciones posibles. en las moléculas se identifican las principales interacciones, o que aseguran la existencia estable de la molécula y la preservación de sus principales características en una gama bastante amplia de cambios externos. condiciones. Todas las demás interacciones (no principales). entre sí en una molécula no determinan su existencia en su conjunto, aunque influyen, a veces de manera significativa, en determinadas propiedades. Sobre interacciones no principales. hablar de influencia mutua no relacionada directamente, o. Interacciones energéticamente principales. en una molécula determinada, por regla general, son más significativos que los no primarios. La cuestión de si la interacción es Destacado como principal o no principal en la molécula, se decide analizar muchos físicos. y físico-químico Santo en la isla se formó a partir de estas moléculas.

Teoría de la mecánica cuántica representa una molécula como un sistema que consta de y y ubicado en un determinado , desde el cual la molécula puede pasar a otro. Cada estado y su cambio en el tiempo () está determinado por una función de onda, que se encuentra como una solución a la ecuación de Schrödinger (estacionaria o temporal), o satisfaciendo la ecuación cuántica de Liouville (ver). Para moléculas aisladas, la ecuación de Schrödinger generalmente se resuelve en un sistema de coordenadas cuyo origen se encuentra en el centro de masa (molécula o sistema). Esto le permite separar la entrada. el movimiento de una molécula de todos los demás tipos de movimientos. Para un estado estacionario de una molécula aislada, la función de onda está significativamente localizada en una determinada región finita del espacio y describe un estado ligado (conectado, estable) del sistema, o no tiene tal localización, describiendo el estado repulsivo (no ligado). estado del sistema. B será rechazado. En realidad, no existe un estado de la molécula como tal, pero hay fragmentos de ella que interactúan entre sí, en los que la molécula, al ser transferida a tal estado, se desintegra. También son posibles estados no estacionarios de la molécula, que, sin embargo, cambian con el tiempo tan lentamente que la molécula puede permanecer en estos estados durante bastante tiempo (en comparación con el tiempo característico del experimento o el tiempo de observación del sistema). Estos estados de la molécula suelen denominarse metaestable (o casi unido).

Para una molécula aislada, las direcciones de los ejes del sistema de coordenadas, cuyo origen se encuentra en el centro de masa, se eligen de manera que se excluya lo más completamente posible de la consideración la rotación de la molécula en su conjunto (por ejemplo , los ejes de coordenadas pueden estar dirigidos a lo largo de los ejes principales del elipsoide de inercia de la molécula o relacionados con una configuración seleccionada de núcleos). Según, para cada fi-señor. Configuración, puede determinar el estado electrónico y la función de onda electrónica correspondiente y adecuada. el valor del electrón hamiltoniano es energía electrónica (ver). La energía electrónica E e depende de un conjunto de variables R que determinan la configuración de los núcleos. Incluye el potencial de repulsión internuclear y se representa gráficamente E e = E e (R) (o simplemente superficie potencial) de la molécula en un estado electrónico determinado. En particular, para las moléculas diatómicas, la energía electrónica está representada por el potencial. curva E e = E e (R), donde R es la distancia entre los núcleos.

Potente. la superficie representa claramente el potencial en el que se mueven los núcleos de la molécula en cuestión; las soluciones a la ecuación de Schrödinger con este potencial son oscilaciones. funciones de onda, cuyo cuadrado del módulo determina la densidad de probabilidad de detectar una u otra configuración nuclear en una molécula determinada. Potente. superficie para una molécula en un estado electrónico ligado, tal vez. bastante simple, por ej. tener un mínimo correspondiente a los llamados. geometría de equilibrio. configuraciones centrales. A medida que aumentan las distancias internucleares, el potencial. la energía de la molécula aumenta hasta un cierto valor límite, en el cual la molécula se disocia en dos (o más) moles. fragmento (por ejemplo, ). Para moléculas poliatómicas, potencial. Las superficies suelen tener una apariencia más compleja con varios. mínimos locales separados por potencial. barreras, así como con puntos de paso, dif. valles, pliegues, etc. Además, potencial. superficie para dif. Los estados electrónicos de las moléculas pueden acercarse bastante entre sí, intersectarse y coincidir en ciertos puntos. En tales zonas a veces es imposible utilizar adiabático. aproximación e imagen visual de los cambios en los estados de una molécula como movimientos a lo largo de las líneas. está completamente perdido. Si duda. La función de onda, que caracteriza la densidad de distribución de los núcleos, se localiza cerca del rayo cósmico. mínimo por potencial superficie, y en energía este mínimo se encuentra por debajo de la disociación. límites para una molécula determinada, entonces podemos hablar de la presencia de vibraciones electrónicas en la molécula en cuestión. Estado estructural con una configuración de equilibrio correspondiente a un potencial mínimo. energía. Mínimos diferentes, si no se convierten entre sí mediante operaciones ordinarias, corresponden a mínimos estructurales diferentes, y la mayor o menor facilidad para convertir uno en otro está determinada por el potencial. barreras que separan estos mínimos. Así, el n-butano se encuentra en el estado electrónico fundamental, desde el punto de vista de la mecánica cuántica. En teoría, son la misma molécula C 4 H 10, en potencial. En general, hay al menos dos mínimos: uno es abs. un mínimo, al que corresponde la configuración de equilibrio del isobutano, y un segundo mínimo local, al que corresponde la configuración de equilibrio del n-butano. La probabilidad de una transición espontánea desde el potencial. pozos cerca de un mínimo de potencial. agujero cerca de otro mínimo para fluctuaciones más bajas. estados es muy pequeño, lo que determina la existencia separada de n-butano y moléculas.

En otros casos, por potencial. Casi hay mínimos separados por barreras relativamente bajas (de unas pocas décimas a unos pocos kJ/), o suaves valles o trincheras, a lo largo de las cuales la energía de la molécula cambia aproximadamente dentro de los mismos límites. Entonces, NaAlF 4 tiene cuatromínimo equivalente, separados por barreras bajas. Los mínimos corresponden a la coordinación simétrica del Na en cada una de las cuatro caras del tetraedro AlF 4 (coordinación tridentada); cada una de las barreras corresponde a una geom. configuraciones de núcleos con coordinación de Na en el borde del tetraedro AlF 4 (coordinación bidentada). El Na puede moverse con relativa libertad alrededor del tetraédrico. esqueleto Estas moléculas se denominan politópicas. moléculas, o moléculas con una naturaleza distribuida de comunicación. Con KCN, K puede moverse con relativa libertad a lo largo del surco potencial. área alrededor del núcleo CN, de modo que en algunas oscilaciones. afirma que esta molécula tiene más. una configuración probable cercana a la triangular, en otros a KNC lineal, en otros a KCN lineal. Pertenecen a las moléculas de este tipo, así como a las moléculas con una naturaleza de comunicación distribuida.

La función de onda total de la molécula de cierta manera cuando se usa adiabática. La aproximación es el producto de la función de onda del electrón y la oscilación. función de onda. Si tenemos en cuenta el hecho de que la molécula gira en su conjunto, el producto incluirá otro factor: la rotación. función de onda. Conocimientos de vibración electrónica. y girar. las funciones de onda permiten calcular valores promedio físicamente observables para cada molécula: posiciones promedio de los núcleos, así como distancias internucleares promedio y ángulos promedio entre las direcciones de un núcleo dado a otros núcleos, incluidos los más cercanos (); electrico promedio y mag. desplazamientos dipolares y medios de una carga electrónica durante la transición de un sistema separado a una molécula, etc. Funciones de onda y descomposición de energías. Los estados de las moléculas también se utilizan para encontrar cantidades asociadas con las transiciones de una a otra: frecuencias de transición, probabilidades de transición, intensidad de línea, etc. (ver).

Si el sistema de núcleos que forman una molécula incluye núcleos idénticos, entonces entre todas las configuraciones de núcleos habrá aquellas que tengan un espacio determinado. . Potente. Las superficies de las moléculas son simétricas respecto de las operaciones que corresponden a tales configuraciones. Por esta razón, las configuraciones simétricas de los núcleos siempre corresponden a puntos extremos del potencial. superficies (mínimos, máximos, puntos de inflexión). Si el equilibrio no es el más alto posible para un determinado sistema de núcleos, o es completamente asimétrico, entonces debe existir una configuración de equilibrio equivalente obtenida a partir de la inicial mediante aquellas operaciones que permiten configuraciones nucleares simétricas de una determinada molécula (ver) .

La teoría cuántica ofrece una imagen más rica y completa de la molécula en su descomposición. Estados en comparación con el clásico. teoría de la química edificios. Permite, en primer lugar, realizar productos químicos. enlaces en moléculas basados ​​​​en una u otra naturaleza de la distribución (los enlaces covalentes corresponden a una distribución aproximadamente simétrica de los enlaces de valencia entre los que se forman dichos enlaces; corresponden a un fuerte cambio en esta densidad a uno de), o basados ​​​​en ideas sobre el origen de un enlace particular (por ejemplo, ), o según otras características (por ejemplo, una molécula con enlaces conjugados o una molécula con un enlace distribuido). La teoría cuántica también permite tener en cuenta los cambios en los estados que surgen durante la transición de una sola molécula aislada a una sustancia que consta de muchas moléculas que interactúan entre sí en determinadas condiciones externas. condiciones.Y aunque las estrictas disposiciones iniciales de la teoría cuántica requieren que la consideración, por ejemplo, de dos moléculas que interactúan (N 2 + N 2, N 2 + H 2 O, etc.) se lleve a cabo para un solo sistema que incluya todos los núcleos y estos dos moléculas simultáneamente (debido a los requisitos de conmutación para subsistemas de núcleos de identidad, etc.), sin embargo, los métodos de la teoría cuántica lo permiten de muchas maneras. casos para retener ideas sobre

Se trata, en particular, de ideas sobre moléculas (principalmente con enlaces covalentes) que permanecen intactas durante la transición a un condensador. fase en medios. grados equilibrio distancias internucleares y fracturas de valencia, básicas. frecuencias de vibración, etc. Condensadores similares. Las fases generalmente se llaman ellos dicen

o decir . Por otro lado, en las moléculas a veces no se conserva la individualidad y el conjunto o representa una especie de molécula única. Por regla general, conservan sus fundamentos. rasgos característicos y moléculas en el adsorbir. condición, así como en .

Las moléculas individuales del sistema adquieren el significado de fragmentos estructurales eficaces, similares a los que actúan en las moléculas del marco clásico. teorías. En general, el modelo de una molécula o un sistema de moléculas que interactúan en la teoría cuántica suele construirse, si es posible, de tal manera que se preserven las representaciones visuales de las clásicas. teorías. Clásico y mecánica cuántica. teórico Las ideas sobre las moléculas se confirman y refinan mediante una extensa experimentación. material sobre sus santos y la conexión de estos santos con el edificio. El concepto incluye dos aspectos: geom. la estructura de la configuración nuclear de equilibrio en el estado considerado (o la configuración nuclear promediada sobre el movimiento vibratorio) y la estructura electrónica, caracterizada principalmente por la distribución en el momento de la descomposición. geom. configuraciones de núcleos, cambios en esta distribución durante la transición de una región de configuraciones nucleares a otra, así como la distribución de otras físicas. cantidades (por ejemplo, densidad de dos electrones). Características de la geom. son: longitudes de enlace (distancias internucleares para , conectados por enlaces químicos), ángulos de enlace (ángulos entre las direcciones de un núcleo dado a los núcleos de dos vecinos, conectados con el enlace químico en cuestión), ángulos de torsión o diédricos (diédricos ángulos entre dos planos que pasan a través de un s.l. tripletes de núcleos seleccionados). Como regla general, geom. El aspecto incluye información sobre los componentes químicos incluidos en la molécula, la secuencia y la multiplicidad. conexiones entre ellos, posibles conformaciones. etc. Basado en el clásico En teoría, tal comprensión de la estructura de las moléculas permite clasificar fragmentos estructurales que son similares en estructura por tipo, correlacionar las propiedades de las moléculas con el número de fragmentos estructurales de ciertos tipos presentes en ellas y comparar las propiedades. de moléculas construidas a partir de conjuntos similares de fragmentos estructurales. Visualmente, con este enfoque, la molécula en cada estado se puede representar mediante un sistema de puntos materiales (oscilantes) o, en el caso general, mediante un sistema de esferas superpuestas, cuyos radios se especifican de acuerdo con ciertas reglas ( ver, por ejemplo,).

Conocer la distribución permite calcular la multiplicidad. Santos en fijo configuraciones del kernel para cada estado, p. eléctrico Santos (,), componentes diamagnéticos y paramagnéticos del magnético. susceptibilidad, etcétera.

Combinar ambos aspectos conduce a lo máximo. una comprensión completa y su cambio durante la transición de un estado a otro, las características de las clases individuales y homólogas. filas y su comportamiento en exteriores. campos y durante la interacción. juntos.

espectroscópico Los métodos se basan en la individualidad de los espectros químicos. compuestos, que están determinados por el conjunto de estados característicos de cada molécula y la energía correspondiente a ellos. niveles. Estos métodos permiten realizar pruebas cualitativas y cuantitativas. Los espectros de absorción o emisión en la región de microondas del espectro permiten estudiar las transiciones entre rotaciones. estados, determinar los momentos de inercia de las moléculas y, en función de ellos, las longitudes de los enlaces, etc. geom. parámetros moleculares. explora, por regla general, las transiciones entre sistemas vibratorios y rotacionales. estados y es ampliamente utilizado para el análisis espectral. goles, porque muchos Las frecuencias de vibración de ciertos fragmentos estructurales de moléculas son características y cambian ligeramente al pasar de una molécula a otra. Al mismo tiempo, nos permite juzgar el equilibrio geom. configuraciones (cualitativamente, basadas en el cumplimiento de uno u otro en el espectro, cuantitativamente, basadas en la solución del problema oscilatorio inverso, al menos para moléculas poco atómicas; ver.

La estructura de la materia es uno de los temas de debate más comunes entre los filósofos antiguos. Desde la antigüedad, la gente ha hecho suposiciones sobre cómo está estructurada la materia que nos rodea y de qué están hechos todos los objetos. Había puntos de vista muy comunes de que la materia se compone de fuego, agua, aire o tierra: 4 elementos.

La teoría de Demócrito sobre la estructura de la materia.

Entre otros, estaba el punto de vista del antiguo científico griego Demócrito de que la materia está formada por las partículas más pequeñas e indivisibles. Estas partículas se llamaron átomos, ya que átomo se traduce del griego antiguo como "indivisible". Esta suposición de Demócrito no llamó la atención durante mucho tiempo y, en algunos momentos, incluso se consideró una blasfemia.

Sólo en el siglo XVIII, con el desarrollo de la física y la química, los científicos pudieron confirmar y desarrollar las ideas de Demócrito. Pero el representante más simple de tal o cual tipo de geometría ya no era un átomo, sino una molécula. Pero la molécula, a su vez, está formada por átomos.

Por ejemplo, la molécula de agua H2O es el representante más pequeño de una sustancia como el agua. Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Por sí solos, el hidrógeno y el oxígeno no tienen las propiedades del agua. Por el contrario, el agua sólo se convierte en agua cuando se forma dicho enlace.

Entonces, la materia está formada por moléculas. ¿Pero por qué no nos damos cuenta de esto? La respuesta es sencilla: las moléculas son tan pequeñas que resultan simplemente invisibles para el ojo humano. Sólo con microscopios electrónicos se pueden examinar moléculas individuales.

¿Cuál es más pequeño que las moléculas?

Las moléculas, a su vez, como descubrimos, están formadas por átomos. Sin embargo, a diferencia de la época de Demócrito, los átomos ya no se consideran indivisibles (lo que, sin embargo, no impidió que se conservara el nombre). A principios del siglo XX, los científicos lograron “cortar” un átomo y estudiar su estructura interna.

Resultó que un átomo consta de un núcleo y un electrón que gira alrededor del núcleo. Más tarde resultó que el núcleo, a su vez, está formado por un protón y un neutrón. La física del siglo XXI va más allá e intenta descubrir de qué están hechos los protones, los neutrones y los electrones. Y los resultados que están logrando los científicos modernos sin duda habrían complacido a Demócrito.

El papel del Colisionador de Hadrones en el estudio de la estructura de la materia

Así, los experimentos están en pleno apogeo en el Gran Colisionador de Hadrones, una enorme estructura construida bajo tierra en la frontera entre Francia y Suiza. El Gran Colisionador de Hadrones es un tubo cerrado de 30 kilómetros a través del cual se aceleran los protones. Habiendo acelerado casi a la velocidad de la luz, los protones chocan.

La fuerza del impacto es tan grande que los protones se “rompen” en pedazos. Se supone que de esta forma es posible estudiar la estructura interna de los hadrones (los llamados protones, neutrones o electrones). Es obvio que cuanto más profundiza una persona en el estudio de la estructura interna de la materia, mayores dificultades encuentra.

También es digno de mención que cuanto menor sea el tamaño de la partícula deseada, más masiva será la estructura que se deberá construir para su estudio. Sin embargo, es ironía... Es posible que la partícula indivisible que imaginó Demkorit no exista en absoluto y las partículas puedan dividirse hasta el infinito. La investigación en esta área es uno de los temas de más rápido desarrollo en la física moderna.

Puede contener carga positiva y negativa, es decir; en este caso se implementan. Además de las indicadas, también existen interacciones más débiles entre ellas. Entre enlaces no unidos por valencia actúan fuerzas repulsivas.

El desarrollo de la doctrina de la estructura está indisolublemente ligado al éxito, en primer lugar. La teoría de la estructura, creada en los años 60. Siglo 19 Los trabajos de A. M. Butlerov, F. A. Kekule, A. S. Cooper y otros hicieron posible representar o mediante fórmulas estructurales que expresan la secuencia de valencia en. Con una misma fórmula empírica pueden existir diferentes estructuras con diferentes propiedades (fenómeno). Estos son, por ejemplo, C 5 H 5 OH y (CH 3) 2 O. Estos compuestos se diferencian:

En algunos casos, los isoméricos se transforman rápidamente entre sí y se establece una relación dinámica entre ellos (ver). Posteriormente, J. H. Van't Hoff e independientemente el químico francés A. J. Le Bel llegaron a comprender la disposición espacial y a explicar el fenómeno. A. Werner (1893) amplió las ideas generales de la teoría de la estructura a las inorgánicas. A principios del siglo XX. Tenía una teoría detallada basada en el estudio únicamente de sus propiedades químicas. Es de destacar que los métodos directos de investigación física, desarrollados posteriormente, en la inmensa mayoría de los casos confirmaron completamente los establecidos mediante el estudio de cantidades macroscópicas, y no de cantidades individuales.

Distancias internucleares de equilibrio r 0 y energías D (a 25° C) de algunas diatómicas.