Iš ko susideda molekulės atomas? Molekulė ir atomas: kas tai yra, kas yra bendra ir kuo skiriasi

Pagal šiuolaikines idėjas:

Atom yra elektriškai neutrali dalelė, susidedanti iš teigiamai įkrauto branduolio ir neigiamo krūvio elektronų.

Neteisinga teigti, kad „atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, kuri išlaiko visas savo chemines savybes“, nes cheminis elementas – tai tam tikrą branduolinį krūvį turinčių dalelių (atomų, jonų, branduolių) rūšis; todėl elementas nėra sudarytas iš atomų!

Be to, cheminės savybės yra cheminės reakcijos energija ir greitis, kurios priklauso ne tik nuo reaguojančios dalelės sudėties, bet ir nuo jos energetinės būsenos, geometrinės formos ir pan., todėl tai nėra atomai (ir molekulės) kurios turi cheminių savybių, tačiau jų visuma yra cheminės medžiagos.

Molekulė - tai elektriškai neutralus mažiausias atomų rinkinys, kuris per cheminius ryšius sudaro tam tikrą struktūrą, nustatantis medžiagos sudėtį.

Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, dujų ir garų būsenos medžiagos yra sudarytos iš molekulių. Kietoje būsenoje tik medžiagos, kurių kristalinė gardelė turi molekulinė struktūra(dauguma organinių medžiagų; nemetalai, išskyrus borą, silicį, anglies alotropines modifikacijas; anglies dioksidas CO 2; vanduo H 2 O).

Dauguma kietųjų neorganinių medžiagų neturi molekulinės sandaros: jų gardelė susideda ne iš molekulių, o iš kitų dalelių (jonų, atomų); jie egzistuoja makrokūnų pavidalu (NaCl kristalas, kvarcinis drūzas, geležies gabalas ir kt.). Nemolekulinės struktūros medžiagos yra druskos, metalų oksidai, deimantas, silicis, metalai ir kt.

Cheminis ryšys tarp molekulinės struktūros medžiagų molekulių yra ne toks stiprus nei tarp molekulėje esančių atomų, todėl jų lydymosi ir virimo temperatūra yra palyginti žema. Nemolekulinės struktūros medžiagos turi labai stiprius cheminius ryšius tarp dalelių, todėl jų lydymosi ir virimo temperatūra yra aukšta.

1.3.2. Atomų ir molekulių masės. Kurmis

Atomų ir molekulių masės yra itin mažos, todėl joms naudojamas specialus matavimo vienetas - atominės masės vienetas (sutrumpintai kaip „a.u.m“):

1 a. e.m = 1,66·10 –27 kg.

Pavyzdžiui, aliuminio atomo absoliuti masė yra:

m o (Al) = 4,482·10 –26 kg = 27 a. e.m.

Dažniau naudojamas be matmenų kiekiai– santykinės atominės ir molekulinės masės.

Santykinė atominė masė A r – skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikro atomo masė yra didesnė už 1/12 12 C anglies atomo masės.

Pavyzdžiui:

A r (Al) = = 27.

Santykinė molekulinė masė M r – skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikros molekulės masė yra didesnė už 1/12 12 C anglies atomo masės.

Pavyzdžiui:

Mr (SO2) = = 64.

Kartu su masės ir tūrio vienetais chemijoje jie taip pat naudoja medžiagos kiekio vienetą, vadinamą molu (sutrumpintai „molis“).

Kurmis - tai medžiagos kiekis, turintis tiek pat struktūrinių vienetų (atomų, molekulių, jonų, branduolių, elektronų, radikalų), kiek atomų yra 0,012 kg (12 g) anglies 12 C.

Yra vienas molis bet kurios medžiagos Avogadro numeris struktūriniai vienetai, būtent

N A = 6,02·10 23 mol –1.

Medžiagos molis turi tam tikrą masę (molinę masę) ir tam tikrą tūrį (molinį tūrį).

Molinė (molinė) masė M yra 1 molio medžiagos masė, išreikšta masės vienetais:

M(Al) = 27 g/mol; M(H2SO4) = 98 g/mol.

Molinis (molinis) tūris V m – 1 molio medžiagos tūris, išreikštas tūrio vienetais:

V m (CO 2) = 22,4 l/mol (n.s.) 1; V m (H 2 O) = 18 ml/mol.

1.1 pavyzdys . Vietnamo karo metu (1962–1971 m.) Amerikos kariuomenė plačiai naudojo defoliantus kovos su sukilimo operacijose. Defoliantinis „apelsino agentas“ (oranžinis reagentas) pagreitina medžių lapų nykimą. Iš viso virš džiunglių buvo išpurkšta 57 tūkstančiai tonų šio narkotiko, kuriame kaip priemaiša buvo iki 170 kg dioksino. Dabar šis defoliantas žinomas kaip 2,4-D (2,4-dichlorfenoacto rūgštis). Apskaičiuokite vienos defolianto molekulės masę (molekulinė formulė C 8 H 6 O 3 Cl 2): ​​a) gramais; b) atominės masės vienetais.

Sprendimas:

A). Norėdami apskaičiuoti 2,4-dichlorfenoacto rūgšties molekulės masę, turite žinoti jos molinę masę:

M(C8H6O3Cl2) = 8 12 + 6 1 + 3 16 + 2 35,5 = 221 (g/mol).

Medžiagos kiekį apskaičiuojame pagal šias formules:

ν = m/M; ν = N/NA,

kur m – masė, M – molinė masė, N – atomų arba molekulių skaičius, N A = 6,02·10 23 mol –1 yra Avogadro konstanta.

Sujungdami šias formules, galime išreikšti masę pagal molekulių skaičių:

Į gautą formulę pakeitę N = 1, M = 221 g/mol, N A, gauname:

m(C8H6O3Cl2) = 36,7 ± 10-23 (g).

b). Absoliuti molekulės masė yra lygi santykinei molekulinei masei, padaugintai iš 1 a. e.m.

m(C8H6O3Cl2) = 1 a. u.m. M r (C 8 H 6 O 3 Cl 2)

Santykinė molekulinė masė skaičiais lygi molinei masei:

Mr (C8H6O3Cl2) = 221;

m(C8H6O3Cl2) = 1 a. e.m. · 221 = 221 val. e.m.

1.2 pavyzdys. Kiek molekulių yra 1 litre vandens?

Sprendimas. 1. Masė 1 l vanduo gali būti apskaičiuojamas naudojant tankio vertę (vandens tankis 4 °C temperatūroje yra 1 g/cm3):

m(H2O) = V(H2O) ρ(H2O);

V(H 2 O) = 1 l = 1 dm 3 = 1000 cm 3;

m(H 2 O) = 1000 cm 3 1 g/cm 3 = 1000 g.

2. Tolesnis samprotavimas gali būti atliekamas dviem būdais.

1 būdas: pagal medžiagos kiekį.

Naudodami formules ν = m / M ir ν = N / N A, randame:

ν(H2O) = m(H2O)/M(H2O); ν(H 2 O) = 1000 g / 18 g/mol = 55,6 mol.

N(H2O) = ν(H2O)NA; N(H2O) = 55,6 mol 6,02 10 23 mol –1 = 334,7 10 23 = 3,35 10 25.

2 metodas: proporcijų naudojimas.

18 g (1 mol) H 2 O yra 6,02 · 10 23 molekulės;

1000 g H 2 O yra N molekulių.

N(H2O) = 1000 6,02 10 23 / 18 = 3,35 10 25.

1.3 pavyzdys. Apskaičiuokite aliuminio molinį tūrį, jei jo tankis yra 2,7 g/cm3.

Sprendimas. Norėdami apskaičiuoti molinį tūrį pagal medžiagos tankį, turite žinoti jo molinę masę:

ρ(Al) = ;V m (Al) = .

V m (Al) = = 10 cm 3 /mol = 0,01 l/mol.

Kuriuo iš atomų susidaro molekulė. Molekulė negali būti sudaryta iš vieno atomo. Paprastai daroma prielaida, kad molekulės yra neutralios (neturi elektros krūvių) ir neneša nesuporuotų elektronų (visi valentai yra prisotinti); įkrautos molekulės vadinamos jonais, o molekulės, kurių skaičius skiriasi nuo vienybės (tai yra, turinčios nesuporuotų elektronų ir nesočiųjų valentų), vadinamos radikalais.

Santykinai didelės molekulinės masės molekulės, susidedančios iš pasikartojančių mažos molekulinės masės vienetų, vadinamos makromolekulėmis.

Molekulių struktūros ypatybės lemia iš šių molekulių susidedančios medžiagos fizines savybes.

Medžiagos, kurios išlaiko molekulinę struktūrą kietoje būsenoje, yra, pavyzdžiui, vanduo, anglies monoksidas (IV) ir daugelis organinių medžiagų. Jiems būdinga žema lydymosi ir virimo temperatūra. Dauguma kietųjų (kristalinių) neorganinių medžiagų susideda ne iš molekulių, o iš kitų dalelių (jonų, atomų) ir egzistuoja makrokūnų (natrio chlorido kristalo, vario gabalėlio ir kt.) pavidalu.

Sudėtingų medžiagų molekulių sudėtis išreiškiama naudojant chemines formules.

Sąvokos istorija

1860 m. tarptautiniame chemikų kongrese Karlsrūhėje (Vokietija) buvo priimti molekulės ir atomo sąvokų apibrėžimai. Molekulė yra mažiausia cheminės medžiagos dalelė, turinti visas chemines savybes.

Klasikinė cheminės struktūros teorija

Diborano molekulės rutulio ir lazdos modelis B 2 H 6. Boro atomai rodomi rožine spalva, vandenilio atomai – pilka spalva.
Centriniai vienavalenčio vandenilio „tilto“ atomai sudaro trijų centrų ryšius su kaimyniniais boro atomais

Klasikinėje cheminės struktūros teorijoje molekulė laikoma mažiausia stabilia medžiagos dalele, turinti visas chemines savybes.

Tam tikros medžiagos molekulė turi pastovią sudėtį, tai yra, tiek pat atomų, kuriuos vienija cheminiai ryšiai, o molekulės cheminį individualumą lemia būtent cheminių ryšių rinkinys ir konfigūracija, tai yra valentinė sąveika tarp atomų, įtrauktų į jo sudėtį, užtikrinant jo stabilumą ir pagrindines savybes gana įvairiomis išorinėmis sąlygomis. Nevalentinės sąveikos (pavyzdžiui, vandenilio ryšiai), kurios dažnai gali reikšmingai paveikti molekulių ir jų suformuotos medžiagos savybes, nėra vertinamos kaip molekulės individualumo kriterijus.

Pagrindinė klasikinės teorijos padėtis yra cheminio ryšio suteikimas, tuo tarpu leidžiami ne tik dviejų centrų ryšiai, jungiantys atomų poras, bet ir daugiacentrių (dažniausiai trijų centrų, kartais keturių centrų) jungčių buvimas. su „tilto“ atomais - tokiais kaip, pavyzdžiui, tilto vandenilio atomai boranuose, cheminės jungties prigimtis klasikinėje teorijoje neatsižvelgiama - tik tokios integralios charakteristikos kaip ryšio kampai, dvikampiai kampai (kampai tarp plokštumų, sudarytų iš trijų branduoliai), atsižvelgiama į ryšių ilgį ir jų energiją.

Taigi, klasikinėje teorijoje molekulė yra vaizduojama dinamine sistema, kurioje atomai laikomi materialiais taškais ir kurioje atomai bei su jais susijusios atomų grupės gali atlikti mechaninius sukimosi ir vibracinius judesius tam tikros pusiausvyros branduolinės konfigūracijos, atitinkančios minimalią atomo energiją. molekulė ir yra laikoma harmoninių osciliatorių sistema.

Molekulė susideda iš atomų, tiksliau, iš atomų branduolių, apsuptų tam tikro skaičiaus vidinių elektronų ir išorinių valentinių elektronų, kurie sudaro cheminius ryšius. Vidiniai atomų elektronai dažniausiai nedalyvauja formuojant cheminius ryšius. Medžiagos molekulių sudėtis ir struktūra nepriklauso nuo jos paruošimo būdo.

Atomai susijungia į molekulę daugeliu atvejų per cheminius ryšius. Paprastai tokį ryšį sudaro viena, dvi ar trys elektronų poros, kurias dalijasi du atomai, suformuojant bendrą elektronų debesį, kurio formą apibūdina hibridizacijos tipas. Molekulėje gali būti teigiamai ir neigiamai įkrautų atomų (jonų).

Molekulės sudėtis perteikiama cheminėmis formulėmis. Empirinė formulė nustatoma pagal medžiagos elementų atominį santykį ir molekulinę masę.

Molekulės geometrinę struktūrą lemia pusiausvyrinis atomų branduolių išsidėstymas. Sąveikos tarp atomų energija priklauso nuo atstumo tarp branduolių. Labai dideliais atstumais ši energija lygi nuliui. Jei atomams artėjant vienas prie kito susidaro cheminis ryšys, tai atomai vienas prie kito stipriai traukiasi (silpna trauka pastebima net nesusiformavus cheminiam ryšiui, pradeda veikti atomų branduolių elektrostatinės atstumiančios jėgos). Kliūtis artimam atomų artėjimui yra ir tai, kad neįmanoma sujungti jų vidinių elektronų apvalkalų.

Kiekvienam tam tikros molekulės valentinės būsenos atomui gali būti priskirtas tam tikras atominis arba kovalentinis spindulys (joninio ryšio atveju – joninis spindulys), kuris apibūdina atomo (jono), sudarančio cheminę medžiagą, elektroninio apvalkalo dydį. jungtis molekulėje. Molekulės dydis, tai yra, jos elektroninio apvalkalo dydis, tam tikru mastu yra savavališkas. Yra tikimybė (nors ir labai maža) rasti molekulės elektronus didesniu atstumu nuo jos atomo branduolio. Praktinius molekulės matmenis lemia pusiausvyros atstumas, iki kurio jie gali būti sujungti, kai molekulės yra tankiai supakuotos į molekulinį kristalą ir skystį. Dideliais atstumais molekulės viena kitą traukia, mažesniais atstumia. Molekulės matmenis galima rasti naudojant molekulinių kristalų rentgeno difrakcijos analizę. Šių matmenų eiliškumą galima nustatyti pagal dujų difuzijos, šilumos laidumo ir klampumo koeficientus bei iš kondensuotos medžiagos tankio. Atstumas, iki kurio gali susijungti tos pačios arba skirtingų molekulių valentinės jungties atomai, gali būti apibūdinamas vidutinėmis vadinamųjų van der Waals spindulių (Ǻ) reikšmėmis.

Van der Waals spindulys žymiai viršija kovalentinį spindulį. Žinant van der Waalso reikšmes, kovalentinius ir joninius spindulius, galima sukurti vizualius molekulių modelius, kurie atspindėtų jų elektroninio apvalkalo formą ir dydį.

Kovalentiniai cheminiai ryšiai molekulėje yra išsidėstę tam tikrais kampais, kurie priklauso nuo atominių orbitų hibridizacijos būsenos. Taigi, sočiųjų organinių junginių molekulėms būdingas tetraedrinis (tetraedrinis) anglies atomo sudarytų ryšių išsidėstymas, molekulėms su dviguba jungtimi (C = C) - plokščias anglies atomų išsidėstymas, junginių, turinčių trigubą jungtį, molekulėms. jungtis (C º C) - linijinis ryšių išdėstymas . Taigi, poliatominė molekulė erdvėje turi tam tikrą konfigūraciją, tai yra tam tikrą ryšių išdėstymo geometriją, kurios negalima pakeisti jų nenutraukiant. Molekulei būdinga vienokia ar kitokia atomų išsidėstymo simetrija. Jei molekulė neturi plokštumos ir simetrijos centro, ji gali egzistuoti dviem konfigūracijomis, kurios yra veidrodiniai vienas kito atvaizdai (veidrodiniai antipodai arba stereoizomerai). Visos svarbiausios biologinės funkcinės medžiagos gyvojoje gamtoje egzistuoja vieno specifinio stereoizomero pavidalu.

Kvantocheminė cheminės struktūros teorija

Kvantinėje cheminėje cheminės struktūros teorijoje pagrindiniai parametrai, lemiantys molekulės individualumą, yra jos elektroninė ir erdvinė (stereocheminė) konfigūracija. Šiuo atveju konfigūracija su mažiausia energija, tai yra žemės energijos būsena, yra laikoma elektronine konfigūracija, kuri lemia molekulės savybes.

Molekulinės struktūros vaizdavimas

Molekulės susideda iš elektronų ir atomų branduolių, pastarųjų vieta molekulėje perteikiama struktūrine formule (sudėtinei perteikti naudojama vadinamoji bruto formulė). Baltymų ir kai kurių dirbtinai susintetintų junginių molekulėse gali būti šimtai tūkstančių atomų. Atskirai nagrinėjamos polimerų makromolekulės.

Molekulės yra molekulių sandaros teorijos, kvantinės chemijos tyrimo objektas, kurio aparatas aktyviai naudoja kvantinės fizikos pasiekimus, įskaitant jos reliatyvistinius skyrius. Taip pat šiuo metu kuriama tokia chemijos sritis kaip molekulinis dizainas. Tam tikros medžiagos molekulių struktūrai nustatyti šiuolaikinis mokslas turi milžinišką priemonių rinkinį: elektronų spektroskopiją, virpesių spektroskopiją, branduolinį magnetinį rezonansą ir elektronų paramagnetinį rezonansą ir daugelį kitų, tačiau šiuo metu vieninteliai tiesioginiai metodai yra difrakcijos metodai, pvz. kaip rentgeno spindulių difrakcija ir neutronų difrakcija.

Atomų sąveika molekulėje

Cheminių ryšių prigimtis molekulėje išliko paslaptis iki pat kvantinės mechanikos sukūrimo – klasikinė fizika negalėjo paaiškinti valentinių ryšių prisotinimo ir krypties. Cheminių ryšių teorijos pagrindus 1927 metais sukūrė Heitleris ir Londonas, pasitelkę paprasčiausios molekulės H2 pavyzdį. Vėliau teorija ir skaičiavimo metodai buvo gerokai patobulinti.

Cheminiai ryšiai daugumos organinių junginių molekulėse yra kovalentiniai. Tarp neorganinių junginių yra joninių ir donorinių-akceptorių jungčių, kurios susidaro pasidalijus atomo elektronų porai. Molekulės susidarymo energija iš atomų daugelyje panašių junginių serijų yra maždaug adityvinė. Tai reiškia, kad galime manyti, kad molekulės energija yra jos ryšių, kurių vertės tokiose serijose yra pastovios, energijų suma.

Molekulinės energijos adityvumas ne visada tenkinamas. Adityvumo pažeidimo pavyzdys yra plokščios organinių junginių molekulės su vadinamosiomis konjuguotomis jungtimis, tai yra su daugybe jungčių, kurios pakaitomis su pavieniais. Tokiais atvejais valentiniai elektronai, lemiantys ryšių daugumą, vadinamieji p-elektronai, tampa bendri visai konjuguotų ryšių sistemai ir yra delokalizuojami. Šis elektronų delokalizavimas lemia molekulės stabilizavimą. Elektronų tankio išlyginimas dėl p-elektronų kolektyvizacijos per ryšius išreiškiamas dvigubų jungčių sutrumpėjimu ir pavienių ryšių pailgėjimu. Įprastame benzeno tarpanglies jungčių šešiakampyje visos jungtys yra identiškos ir jų ilgis yra tarpinis tarp viengubos ir dvigubos jungties ilgių. Ryšių konjugacija aiškiai pasireiškia molekuliniuose spektruose.

Šiuolaikinė kvantinė mechaninė cheminių ryšių teorija atsižvelgia į dalinį ne tik p-elektronų, bet ir s-elektronų delokalizaciją, kuri pastebima bet kuriose molekulėse.

Daugeliu atvejų bendras valentinių elektronų sukimasis molekulėje yra lygus nuliui, tai yra, elektronų sukiniai yra poromis prisotinti. Molekulės, kuriose yra nesuporuotų elektronų - laisvųjų radikalų (pavyzdžiui, atominis vandenilis H, metilas CH 3), paprastai yra nestabilios, nes joms reaguojant viena su kita labai sumažėja energija dėl kovalentinių ryšių susidarymo.

Tarpmolekulinė sąveika

Molekulių spektrai ir struktūra

Elektrinės, optinės, magnetinės ir kitos molekulių savybės yra susijusios su įvairių molekulių būsenų banginėmis funkcijomis ir energijomis. Molekuliniai spektrai suteikia informacijos apie molekulių būsenas ir perėjimo tarp jų tikimybę.

Virpesių dažnius spektruose lemia atomų masės, jų išsidėstymas ir tarpatominės sąveikos dinamika. Dažniai spektruose priklauso nuo molekulių inercijos momentų, kurių nustatymas iš spektroskopinių duomenų leidžia gauti tikslias tarpatominių atstumų molekulėje reikšmes. Bendras linijų ir juostų skaičius molekulės virpesių spektre priklauso nuo jos simetrijos.

Elektroniniai perėjimai molekulėse apibūdina jų elektroninių apvalkalų struktūrą ir cheminių ryšių būklę. Molekulių, turinčių didesnį jungčių skaičių, spektrams būdingos ilgosios bangos sugerties juostos, patenkančios į matomą sritį. Medžiagos, pagamintos iš tokių molekulių, pasižymi spalva; Šios medžiagos apima visus organinius dažus.

Molekulės chemijoje, fizikoje ir biologijoje

Molekulės samprata yra esminė chemijoje, o mokslas didžiąją dalį informacijos apie molekulių struktūrą ir funkcionalumą yra skolingas cheminiams tyrimams. Chemija nustato molekulių struktūrą pagal chemines reakcijas ir, atvirkščiai, pagal molekulės struktūrą, nustato, kokia bus reakcijų eiga.

Molekulės struktūra ir savybės lemia fizikinius reiškinius, kuriuos tiria molekulinė fizika. Fizikoje molekulių sąvoka naudojama dujų, skysčių ir kietųjų medžiagų savybėms paaiškinti. Molekulių judrumas lemia medžiagos gebėjimą difuzuoti, jos klampumą, šilumos laidumą ir kt. Pirmuosius tiesioginius eksperimentinius molekulių egzistavimo įrodymus 1906 m. gavo prancūzų fizikas J. Perrinas, tyrinėdamas Brauno judėjimą.

Kadangi visi gyvi organizmai egzistuoja tiksliai subalansuotos cheminės ir necheminės molekulių sąveikos pagrindu, molekulių struktūros ir savybių tyrimas yra labai svarbus biologijai ir gamtos mokslui apskritai.

Biologijos, chemijos ir molekulinės fizikos raida paskatino molekulinės biologijos atsiradimą, kuri tiria pagrindinius gyvybės reiškinius pagal biologiškai funkcinių molekulių struktūrą ir savybes.

Taip pat žr

• Molekulinės orbitos teorija

Pastabos

Literatūra

• Tatavskis V.M. Kvantinė mechanika ir molekulinės sandaros teorija. - M.: Maskvos valstybinio universiteto leidykla, . – 162 s.
• Baderis R. Atomai molekulėse. Kvantinė teorija. - M.: Mir, . – 532 m. ISBN 5-03-003363-7
• Minkin V. I., Simkin B. Ya., Minyaev R. M. Molekulinės sandaros teorija. - M.: Aukštoji mokykla, . - 408 p.
• Cook D., Kvantinė molekulinių sistemų teorija. Vieningas požiūris. Vertimas iš anglų kalbos M.: Intelektas, 2012. - 256 p. ISBN: 978-6-91559-096-9

Nuorodos

• // Enciklopedinis Brockhauso ir Efrono žodynas: 86 tomai (82 tomai ir 4 papildomi). – Sankt Peterburgas. , 1890–1907 m.
• Molekulės (vaizdo pamoka, 7 klasės programa)
• Schrödinger E. Atomų ir molekulių mechanikos bangų teorija. UFN 1927

Visos gamtoje esančios medžiagos yra sudarytos iš labai mažų dalelių, vadinamų molekulėmis. Šios medžiagos dalelės nuolat sąveikauja viena su kita. Jų negalima pamatyti plika akimi. Straipsnyje apžvelgsime molekulių sampratą, pagrindines savybes ir charakteristikas.

Tikimės, kad iš šio straipsnio gavote daug naudingos ir įdomios informacijos apie molekules. Dabar jūs tiksliai žinote, kokia tai dalelė, ir turite idėją apie jos sudėtį, pagrindines savybes ir tai, kaip chemijos srities mokslininkai tiria molekules.

Labai dažnai galima išgirsti nuomonę, kad atomas, būdamas neatskiriama molekulės dalimi, turi tas pačias savybes ir panašią struktūrą. Ši pozicija turi teisę egzistuoti tik iš dalies, nes dalelės turi bendrų ir išskirtinių bruožų. Norėdami pradėti, pakanka atsižvelgti į dviejų objektų savybes ir pagal jas padaryti tolesnes išvadas.

Atomą galima įsivaizduoti kaip vienalytės medžiagos elementarioji dalelė. Tokia medžiaga pagal apibrėžimą susideda tik iš vieno cheminio elemento (C, N, O ir kiti iš periodinės lentelės). Tai mažiausia tokių elementų dalis, kuri gali būti jų savybių nešėja, vadinama atomu. Pagal naujausias šiuolaikines koncepcijas atomas susideda iš trijų komponentų: protonų, neutronų ir elektronų.

Pirmosios dvi dalelės kartu sudaro pagrindinis branduolys, kuris turi teigiamą krūvį. Elektronai, judantys aplink branduolį, įveda kompensacinį krūvį su priešingu ženklu. Taigi daroma pirmoji išvada, kad dauguma atomų yra elektriškai neutralūs. Kalbant apie likusią dalį, dėl įvairių fizinių ir cheminių procesų atomai gali prijungti arba išlaisvinti elektronus, todėl atsiranda krūvis. Atomas turi masę ir dydį (nustatomas pagal branduolio dydį) ir lemia chemines medžiagos savybes.

Molekulė

Molekulė yra minimalus medžiagos struktūrinis vienetas. Tokią medžiagą gali sudaryti keli cheminiai elementai. Tačiau vieno cheminio elemento – inertinių dujų argono – monoatominė medžiaga taip pat gali būti laikoma molekule. Kaip ir atomai, jis yra elektriškai neutralus. Galima jonizuoti molekulę, bet tai daug sunkiau: molekulės viduje esantys atomai yra tarpusavyje susiję kovalentiniu arba joniniu ryšiu. Todėl pridėti ar atimti elektroną tampa daug sunkiau. Dauguma molekulių turi sudėtingą architektūrinę struktūrą, kurioje kiekvienas atomas iš anksto užima jam paskirtą vietą.

Atomas ir molekulė: bendrosios savybės

Struktūra. Abi dalelės yra medžiagos struktūriniai vienetai. Šiuo atveju atomas reiškia vieną konkretų elementą, o molekulėje jau yra keli chemiškai sujungti atomai, tačiau struktūra (teigiamas branduolys su neigiamais elektronais) išlieka ta pati.

Elektrinis neutralumas. Nesant išorinių veiksnių – sąveikos su kita chemine medžiaga, nukreipto elektrinio lauko ir kitų dirgiklių – atomai ir molekulės neturi krūvio.

Pakeitimas. Atomas gali veikti kaip molekulė vienu atveju – dirbant su inertinėmis dujomis. Monatominis gyvsidabris taip pat gali būti laikomas molekule.

Masės prieinamumas. Abi dalelės turi savo skirtingą masę. Atomo atveju masė priklauso nuo cheminio elemento ir nustatoma pagal branduolio svorį (protonas yra beveik 1500 kartų sunkesnis už elektroną, todėl dažnai neatsižvelgiama į neigiamos dalelės svorį). Molekulės masė nustatoma pagal jos cheminę formulę - elementus, sudarančius jos sudėtį.

Atomas ir molekulė: puikios savybės

Nedalumas. Atomas yra mažiausias elementas, iš kurio negalima išskirti dar mažesnės dalelės. (Jono gavimas turi įtakos tik įkrovimui, o ne svoriui). Molekulė savo ruožtu gali būti padalinta į mažesnes molekules arba gali būti suskaidyta į atomus. Skilimo procesas lengvai pasiekiamas naudojant cheminius katalizatorius. Kartais pakanka tiesiog pašildyti medžiagą.

Laisvas egzistavimas. Molekulė gali laisvai egzistuoti gamtoje. Atomas laisva forma egzistuoja tik dviem atvejais:

1. Kaip monatominis gyvsidabris ar inertinės dujos.
2. Kosmoso sąlygomis bet kokie cheminiai elementai gali egzistuoti kaip atskiri atomai.

Kitais atvejais atomas visada yra molekulės dalis.

Krūvio formavimas. Sąveika tarp atomo branduolio ir elektrono gali būti lengvai įveikiama net ir mažiausiu elektriniu lauku. Taigi iš atomo lengva gauti teigiamą arba neigiamą joną. Dėl cheminių ryšių tarp atomų molekulėje reikia naudoti daug didesnį elektrinį lauką arba sąveiką su kita chemiškai aktyvia medžiaga.