Kas yra didesnis, molekulė ar atomas? Klasikinė cheminės struktūros teorija

Hipotezė, kad visos medžiagos susideda iš atskirų mažyčių dalelių, atsirado seniai, daugiau nei prieš du tūkstančius metų. Bet tik XIX – XX amžių sandūroje. buvo nustatyta, kokios tai dalelės ir kokias savybes turi.

Medžiagas sudarančios dalelės vadinamos molekulių. Taigi, pavyzdžiui, mažiausia vandens dalelė yra vandens molekulė, mažiausia cukraus dalelė yra cukraus molekulė ir pan.

Kokie yra molekulių dydžiai?

Yra žinoma, kad cukraus gabaliuką galima susmulkinti į labai mažus grūdelius, o kviečių grūdus – į miltus. Alyvos lašas, pasklidęs vandens paviršiuje, gali sudaryti plėvelę, kurios storis dešimtis tūkstančių kartų mažesnis už žmogaus plauko skersmenį. Tačiau miltų grūdelyje ir aliejaus plėvelės storyje yra ne viena, o daug molekulių. Tai reiškia, kad šių medžiagų molekulių dydis net mažesnis už miltų grūdelio dydį ir plėvelės storį.

Galima palyginti: molekulė yra tiek pat kartų mažesnė už vidutinio dydžio obuolį, kiek obuolys yra mažesnis už Žemės rutulį. Jei visų kūnų dydis padidėtų milijoną kartų (tuo pačiu metu žmogaus piršto storis taptų lygus 10 km), tada net ir tada molekulė būtų tik pusė taško dydžio spausdintame šio šrifte. vadovėlis.

Molekulių negalima pamatyti plika akimi. Jie yra tokie maži, kad jų nematyti net naudojant 1000 kartų didinantį mikroskopą.

Biologai žino mikroorganizmus (pavyzdžiui, bakterijas), kurių dydis yra 0,001 mm. Molekulės yra šimtus ir tūkstančius kartų mažesnės.

Buvo atlikti įvairūs eksperimentai, siekiant nustatyti molekulių dydį. Apibūdinkime vieną iš jų.

Į švariai išplautą didelį indą pilamas vanduo ir ant jo paviršiaus užlašinamas lašelis aliejaus. Aliejus pradėjo plisti vandens paviršiuje, sudarydamas plėvelę. Aliejui plintant, plėvelės storis vis plonėjo. Po kurio laiko plitimas sustojo. Jei darysime prielaidą, kad taip atsitiko dėl to, kad visos aliejaus molekulės buvo vandens paviršiuje (sudarydamos vienos molekulės storio plėvelę), tada molekulės skersmeniui nustatyti pakanka rasti susidariusios plėvelės storį. .

Plėvelės storis h lygus jos tūrio V ir ploto S santykiui:

Plėvelės tūris yra lašo, kuris buvo padėtas ant vandens paviršiaus, tūris. Jis išmatuojamas iš anksto; Norėdami tai padaryti, naudokite matavimo cilindrą - stiklinę. Pipete įlašinkite kelias dešimtis aliejaus lašų į tuščią stiklinę ir išmatuokite bendrą jų tūrį; tada padalijus šį tūrį iš lašų skaičiaus, randamas vieno lašo tūris.

Aprašytame eksperimente lašo tūris buvo V = 0,0009 cm 3, o iš jo susidariusios plėvelės plotas buvo lygus S = 5500 cm 2. Pakeitę šias reikšmes į formulę (26.1), gauname

h = 0,00000016 cm.

Šis skaičius išreiškia apytikslį aliejaus molekulės dydį.

Kadangi molekulės yra labai mažos, kiekviename kūne yra didžiulis jų kiekis. Norėdami įsivaizduoti jų skaičių, pateiksime pavyzdį: jei į vaikišką guminį rutulį, užpildytą vandeniliu, padarysite tokį ploną pradūrimą, kad iš jo kas sekundę išeis milijonas molekulių, tai užtruks 30 milijardų metų. molekulės pabėgti nuo kamuolio! Ir tai nepaisant to, kad rutulį užpildančio vandenilio masė buvo tik 3 g.

Nors molekulės yra labai mažos dalelės, jos taip pat dalijasi. Dalelės, sudarančios molekules, vadinamos atomai.

Kiekvieno tipo atomai paprastai žymimi specialiais simboliais. Pavyzdžiui:

deguonies atomas - O,
vandenilio atomas - H,
anglies atomas - C.

Taip pat yra specialūs simboliai (vadinamosios cheminės formulės), žymintys molekules. Pavyzdžiui, deguonies molekulė susideda iš dviejų identiškų deguonies atomų, todėl jam žymėti naudojama tokia cheminė formulė: O 2. Vandens molekulė susideda iš trijų atomų: vieno deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų, todėl jis žymimas H 2 O.

68 paveiksle parodytas įprastas dviejų vandens molekulių vaizdas. Dviejų vandens molekulių dalijimosi metu susidaro du deguonies atomai ir keturi vandenilio atomai. Kas du vandenilio atomai gali susijungti ir sudaryti vandenilio molekulę, o kas du deguonies atomai gali susijungti ir sudaryti deguonies molekulę, kaip schematiškai parodyta 69 paveiksle. Šiuolaikinės technologijos leidžia gauti atskirų atomų ir molekulių nuotraukas. 70 paveiksle parodyta arseno fluorido molekulės nuotrauka, gauta naudojant elektroninį holografinį mikroskopą, padidintą 70 milijonų kartų. Vieno atomo nuotrauka matoma 71 paveiksle, argono atomo vaizdas padidintas 260 milijonų kartų.
Atomai yra labai mažos dalelės, tačiau jie taip pat turi sudėtingą struktūrą. Yra dar smulkesnių dalelių, apie kurias sužinosite vėliau.

1. Kaip vadinamos medžiagas sudarančios dalelės? 2. Aprašykite eksperimentą, pagal kurį galima nustatyti molekulės dydį. 3. Kaip vadinasi dalelės, sudarančios molekules? 4. Iš kokių atomų susideda vandens molekulė? Ką reiškia formulė H2O? 5. Parašykite vandenilio molekulės cheminę formulę, jei žinoma, kad ši molekulė susideda iš dviejų vienodų vandenilio atomų. 6. Iš kiek (ir kokių) atomų sudaro anglies dioksido molekulė, jei jos cheminė formulė yra CO 2?

Vanduo yra pagrindinė visos gyvybės Žemėje sudedamoji dalis. Tai ir organizmų buveinė, ir pagrindinis jų struktūros elementas, taigi ir gyvybės šaltinis. Jis naudojamas visose pramonės srityse. Todėl labai sunku įsivaizduoti gyvenimą be vandens.

Kas yra įtraukta į vandenį

Visi puikiai žino, kad vanduo susideda iš vandenilio ir deguonies. Tai yra tiesa. Tačiau, be šių dviejų elementų, vandenyje taip pat yra didžiulis cheminių komponentų sąrašas.

Iš ko susideda vanduo?

Jis linkęs transformuotis, eidamas per hidrologinį ciklą: garavimą, kondensaciją ir kritulius. Vykstant šiems reiškiniams, vanduo kontaktuoja su daugeliu organinių junginių, metalų, dujų, dėl to skystis pasipildo įvairiais elementais.

Elementai, sudarantys vandenį, skirstomi į 6 kategorijas:

1. Jonai. Tai apima: katijonus Na, K, Mg, Ca, anijonus: Cl, HCO 3 ir SO 4. Šių komponentų vandenyje yra didžiausias kiekis, palyginti su kitais. Jie patenka į skystį iš dirvožemio sluoksnių, natūralių mineralų, uolienų, taip pat kaip pramoninių produktų skilimo elementai.
2. Ištirpusios dujos: deguonis, azotas, vandenilio sulfidas, anglies dioksidas ir kt. Kiekvienos dujų kiekis vandenyje tiesiogiai priklauso nuo jo temperatūros.
3. Biogeniniai elementai. Pagrindiniai yra fosforas ir azotas, kurie į skystį patenka iš nuosėdų, nuotekų ir žemės ūkio vandenų.
4. Mikroelementai. Yra apie 30 rūšių. Jų rodikliai vandens sudėtyje yra labai maži ir svyruoja nuo 0,1 iki mikrogramų 1 litrui. Tai apima: bromą, seleną, varį, cinką ir kt.
5. Vandenyje ištirpusios organinės medžiagos ir azoto turinčios medžiagos. Tai alkoholiai, angliavandeniai, aldehidai, fenoliai, peptidai ir kt.
6. Toksinai. Tai daugiausia sunkieji metalai ir naftos produktai.

Vandens molekulė

Taigi, iš kokių molekulių susideda vanduo?

Vandens formulė triviali – H 2 O. Ir tai rodo, kad vandens molekulė susideda iš vandenilio ir deguonies atomų. Tarp jų užsimezgė stabilus ryšys.

Kaip vandens molekulė atrodo erdvėje? Norint nustatyti molekulės formą, atomų centrai sujungiami tiesiomis linijomis, todėl susidaro trimatė figūra – tetraedras. Tokia yra vandens struktūra.

Vandens molekulės forma gali keistis priklausomai nuo jos agregacijos būsenos. Dujinės būsenos kampas tarp deguonies ir vandenilio atomų yra 104,27 o, kietoje būsenoje - 109,5 o, skystoje būsenoje - 105,03 o.

Molekulės, sudarančios vandenį, erdvėje užima tam tikrą tūrį, o jų apvalkalai yra padengti elektronų debesimi šydo pavidalu. Vandens molekulės išvaizda, žiūrint plokštumoje, yra lyginama su X formos chromosoma, kuri yra skirta genetinės informacijos perdavimui ir dėl to atsiranda nauja gyvybė. Iš šios formos išvedama analogija tarp chromosomos ir vandens, kaip gyvybės šaltinių.

Erdvėje molekulė atrodo kaip trimatis trikampis, tetraedras. Ši forma yra labai stabili ir kinta tik dėl išorinių fizinių veiksnių įtakos vandeniui.

Iš ko susideda vanduo? Iš tų atomų, kuriuos veikia van der Waals jėgos, susidaro vandenilio ryšiai. Šiuo atžvilgiu tarp gretimų molekulių deguonies ir vandenilio susidaro atsitiktiniai junginiai ir klasteriai. Pirmosios yra netvarkingos struktūros, antrosios – tvarkingos asocijuotos struktūros.

Įprastoje vandens būsenoje asocijuotųjų skaičius yra 60%, klasterių - 40%.

Galimas vandenilio tiltelių susidarymas tarp gretimų vandens molekulių, kurios prisideda prie įvairių struktūrų – klasterių susidarymo.

Klasteriai gali sąveikauti vienas su kitu per vandenilinius ryšius, ir tai lemia naujos tvarkos struktūrų - šešiaedrų - atsiradimą.

Elektroninė vandens molekulės struktūra

Atomai yra tai, iš ko susideda vanduo, ir kiekvienas atomas turi skirtingą elektroninę struktūrą. Taigi, elektroninių nivelyrų grafinė formulė atrodo taip: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Kai vyksta vandens molekulės susidarymo procesas, atsiranda elektronų debesų sutapimas: du nesuporuoti deguonies elektronai persidengia su 1 nesuporuotu vandenilio elektronu. Dėl persidengimo tarp atomų susidaro 104 laipsnių kampas.

Vandens fizinė būklė

Kaip jau minėta, vandens molekulės yra dipoliai, ir šis faktas turi įtakos neįprastai Viena iš šių savybių yra ta, kad vanduo gamtoje gali būti trijų agregacijos būsenų: skysto, kieto ir garų.

Perėjimas iš vienos būsenos į kitą vyksta dėl šių procesų:

1. Virimas – nuo ​​skysčio iki garų.
2. Kondensacija yra jų garų perėjimas į skystį (nusėdimas).
3. Kristalizacija yra tada, kai skystis virsta ledu.
4. Lydymas yra ledo tirpimo ir skysčio gamybos procesas.
5. Sublimacija yra ledo pavertimas garų būsena.
6. Desublimacija yra atvirkštinė sublimacijos reakcija, tai yra, garų pavertimas ledu.

Jo molekulinės gardelės struktūra taip pat priklauso nuo vandens būsenos.

Išvada

Taigi galima teigti, kad vanduo turi paprastą struktūrą, kuri gali keistis priklausomai nuo jo būklės. Ir mums tapo aišku, iš kokių molekulių susideda vanduo.

MOLEKULĖ(novolat. molekulė, deminutyvas iš lot. moles-mass), iš dviejų ar daugiau susidaranti mikrodalelė, galinti išsilaikyti. egzistavimas. Jis turi pastovią sudedamųjų dalių sudėtį (kokybę ir kiekį) ir yra fiksuotas. skaičių ir turi savybių rinkinį, leidžiantį atskirti vieną molekulę nuo kitų, įskaitant ir tos pačios sudėties molekules. Molekulė kaip sistema, susidedanti iš sąveikaujančių ir branduolių, gali būti skirtingų būsenų. būsenas ir iš vienos būsenos į kitą pereina priverstinai (veikiant išorės poveikiui) arba spontaniškai. Visoms tam tikro tipo molekulėms būdingas tam tikras būsenų rinkinys, kurio kraštai gali tarnauti molekulėms. Kaip jie nepriklausomi. Molekulės susidarymas turi tam tikrą fizinių savybių rinkinį kiekvienoje būsenoje. Šventi daiktai, šie šventi daiktai vienu ar kitu laipsniu išsaugomi pereinant nuo molekulių prie iš jų susidedančios medžiagos ir lemia šios medžiagos šventąsias savybes. Su chem. Transformacijos metu vienos medžiagos molekulės keičiasi su kitos medžiagos molekulėmis, suskaidomos į mažesnio skaičiaus molekules, taip pat vyksta cheminės reakcijos. kitų tipų r-cijas. Todėl jis tiria medžiagas ir jų transformacijas, neatsiejamai susijusias su molekulių struktūra ir būkle.

Paprastai vadinama molekule. elektra neutrali dalelė; jei molekulė neša elektrą. krūvis (teigiamas ar neigiamas), tada jie kalba apie prieplauką. (arba atitinkamai). Šiuo klausimu jis tai pateiks. visada egzistuoja kartu su neigiamomis. Vadinamos molekulės, kurių būsenos skiriasi nuo vienybės (dažniausiai dubletinėse būsenose). radikalai. Laisvas radikalai normaliomis sąlygomis, kaip taisyklė, negali egzistuoti ilgai. laikas. Tačiau žinomi nemokami. gana sudėtingos struktūros radikalai, kurie yra gana stabilūs ir gali egzistuoti normaliomis sąlygomis (žr.).

Pagal komponentų skaičių molekulėje molekulės skirstomos į dviatomes, triatomes ir kt. Jei skaičius molekulėje viršija šimtus ir tūkstančius, molekulė vadinama. . Visų molekulės komponentų masių suma laikoma (taip pat žr.,). Pagal dydį mol. Visų medžiagų masės sutartinai skirstomos į mažos ir didelės molekulinės masės.

Klasikinis molekulę laiko stabilia mažiausia (masės ir dydžio atžvilgiu) medžiagos dalele, kuri lemia pagrindines jos savybes. Ši dalelė susidaro chemiškai susijungus viena su kita (tokia pati arba skirtinga). Sąvoka molekulėje nėra išsami; ji, paprastai kalbant, skiriasi nuo izoliro. , todėl jie kalba apie efektyvų, kurio elgesys ir savybės skirtingose ​​molekulėse skiriasi.

Iš visų galimų sąveikų. molekulėse nustatomos pagrindinės sąveikos arba, kurios užtikrina stabilų molekulės egzistavimą ir pagrindinių jos savybių išsaugojimą esant gana plačiam išorinių pokyčių spektrui. sąlygos. Visos kitos (ne pagrindinės) sąveikos. Tarpai molekulėje nenulemia jos egzistavimo kaip visumos, nors kartais daro didelę įtaką tam tikroms savybėms. Apie nepagrindines sąveikas. kalbėti apie tiesiogiai nesusijusią abipusę įtaką, arba. Energetiškai pagrindinės sąveikos. tam tikroje molekulėje, kaip taisyklė, yra reikšmingesnės nei nepirminės. Klausimas, ar sąveika yra molekulėje paryškintas kaip pagrindinis arba nepagrindinis, nusprendžiama išanalizuoti daugelį fizinių. ir fizikinės-cheminės Šventoji saloje susidarė iš šių molekulių.

Kvantinės mechanikos teorija reiškia molekulę kaip sistemą, susidedančią iš ir esančios tam tikroje , iš kurios molekulė gali pereiti į kitą. Kiekvieną būseną ir jos pokytį laike () lemia arba banginė funkcija, kuri randama kaip Schrödingerio lygties sprendimas (stacionari arba laikina), arba tenkinanti kvantinę Liuvilio lygtį (žr.). Išskirtoms molekulėms Šredingerio lygtis dažniausiai sprendžiama tokioje koordinačių sistemoje, kurios pradžia yra masės (molekulės ar sistemos) centre. Tai leidžia atskirti įvestį. molekulės judėjimas iš visų kitų judesių tipų. Nejudančioje izoliuotos molekulės būsenoje banginė funkcija yra arba reikšmingai lokalizuota tam tikrame baigtiniame erdvės regione ir apibūdina susietą (sujungtą, stabilią) sistemos būseną, arba neturi tokios lokalizacijos, apibūdinanti atstumiantį (nesusietą) sistemos būklė. B bus nustumtas. Faktiškai nėra molekulės kaip tokios būsenos, tačiau yra tarpusavyje sąveikaujančių jos fragmentų, į kuriuos molekulė, perkelta į tokią būseną, suyra. Galimos ir nestacionarios molekulės būsenos, kurios laikui bėgant kinta taip lėtai, kad molekulė gali išbūti šiose būsenose gana ilgą laiką (palyginti su būdingu eksperimento ar stebėjimo laiku). sistema). Tokios molekulės būsenos paprastai vadinamos metastabilios (arba beveik surištos).

Izoliuotai molekulei koordinačių sistemos, kurios pradžios taškas yra masės centre, ašių kryptys parenkamos taip, kad būtų kuo labiau pašalintas visos molekulės sukimasis (pvz. , koordinačių ašys gali būti nukreiptos išilgai pagrindinės molekulės inercijos elipsoido ašys arba susijusios su pasirinkta branduolių konfigūracija). Pagal, už kiekvieną fi-pon. konfigūracija, galite nustatyti elektroninę būseną ir atitinkamą elektroninės bangos funkciją bei tinkamą. elektrono Hamiltono reikšmė yra elektroninė energija (žr.). Elektroninė energija E e priklauso nuo aibės kintamųjų R, kurie lemia branduolių konfigūraciją. Jis apima tarpbranduolinio atstūmimo potencialą ir yra pavaizduotas grafiškai E e = E e (R) (arba tiesiog potencialus paviršius) molekulės tam tikroje elektroninėje būsenoje. Visų pirma, diatominėms molekulėms elektroninė energija pavaizduota potencialu. kreivė E e = E e (R), kur R – atstumas tarp branduolių.

Galingas. paviršius aiškiai parodo potencialą, kuriame juda atitinkamos molekulės branduoliai; šį potencialą turintys Šriodingerio lygties sprendiniai yra svyravimai. bangų funkcijos, kurių modulio kvadratas nulemia vienos ar kitos branduolinės konfigūracijos aptikimo tam tikroje molekulėje tikimybės tankį. Galingas. paviršius molekulei surištoje elektroninėje būsenoje, galbūt. gana paprasta, pvz. turėti vieną minimumą, atitinkantį vadinamąjį. pusiausvyros geom. pagrindinės konfigūracijos. Didėjant tarpbranduoliniams atstumams, potencialas. molekulės energija padidėja iki tam tikros ribinės vertės, kuriai esant molekulė disocijuoja į du (ar daugiau) mol. fragmentas (pavyzdžiui, ). Daugiaatominėms molekulėms – potencialas. paviršiai paprastai turi sudėtingesnę išvaizdą su keliais. vietiniai minimumai, atskirti potencialu. barjerai, taip pat su praėjimo taškais, dif. slėniai, klostės ir tt Be to, potencialas. paviršius skirtum. molekulių elektroninės būsenos gali gana arti viena kitos, susikirsti ir tam tikruose taškuose sutapti. Tokiose vietose kartais neįmanoma naudoti adiabatikos. aproksimacija ir vizualus molekulės būsenų pokyčių kaip judėjimo linijomis vaizdas. yra visiškai prarastas. Jei jis dvejoja. bangos funkcija, kuri apibūdina branduolių pasiskirstymo tankį, yra lokalizuota šalia kosminio spindulio. minimalus potencialas paviršiaus, o energijoje šis minimumas yra žemiau disociacijos. ribos tam tikrai molekulei, tada galime kalbėti apie elektronų virpesių buvimą nagrinėjamoje molekulėje. struktūrinė būsena, kurios pusiausvyros konfigūracija atitinka minimalų potencialą. energijos. Skirtingi minimumai, jei įprastomis operacijomis nekeičiami vienas į kitą, atitinka skirtingus struktūrinius, o didesnį ar mažesnį lengvumą konvertuoti į kitą lemia potencialas. kliūtis, skiriančias šiuos minimumus. Taigi, kvantinės mechanikos požiūriu n-butanas yra pagrindinės elektroninės būsenos. teorija, jie yra ta pati molekulė C 4 H 10, esant potencialui. Apskritai, yra bent du minimumai: vienas yra abs. minimumas, kurį atitinka izobutano pusiausvyros konfigūracija, ir antrasis vietinis minimumas, kurį atitinka n-butano pusiausvyros konfigūracija. Savaiminio perėjimo iš potencialo tikimybė. duobes arti vieno minimumo potencialo. skylė šalia kito minimumo, kad būtų mažesni svyravimai. Būsenos yra labai mažos, o tai lemia atskirą n-butano ir molekulių egzistavimą.

Kitais atvejais – dėl potencialo. Beveik yra minimumai, atskirti santykinai žemomis kliūtimis (nuo kelių dešimčių iki kelių kJ/), arba švelnūs slėniai ar grioviai, judant, kuriais molekulės energija kinta maždaug tose pačiose ribose. Taigi, NaAlF 4 turi keturislygiavertis minimumas, atskirtas žemomis kliūtimis. Minimalūs rodikliai atitinka simetrišką Na koordinaciją kiekviename iš keturių AlF 4 tetraedro paviršių (trišakė koordinacija); kiekviena kliūtis atitinka geomą. branduolių konfigūracijos su Na koordinacija AlF 4 tetraedro pakraštyje (bidentate koordinacija). Na gali gana laisvai judėti aplink tetraedrą. skeletas Tokios molekulės vadinamos politopinėmis. molekulės arba molekulės, turinčios paskirstytą komunikacijos pobūdį. Naudojant KCN, K gali gana laisvai judėti potencialiame griovelyje. plotas aplink CN šerdį, todėl kai kuriuose svyravimuose. teigia, kad ši molekulė turi daugiausiai. tikėtina konfigūracija, artima trikampei, kitose tiesiniam KNC, kitose tiesiniam KCN. Šio tipo molekulės, taip pat molekulės, turinčios paskirstytą komunikacijos pobūdį, priklauso.

Suminė molekulės banginė funkcija tam tikru būdu, kai naudojama adiabatinė. aproksimacija yra elektronų bangos funkcijos ir virpesių sandauga. bangos funkcija. Jei atsižvelgsime į tai, kad visa molekulė sukasi, produktas apims kitą veiksnį - sukimąsi. bangos funkcija. Elektroninės vibracijos išmanymas. ir pasukti. bangų funkcijos leidžia apskaičiuoti fiziškai stebimas kiekvienos molekulės vidutines reikšmes: vidutines branduolių padėtis, taip pat vidutinius tarpbranduolinius atstumus ir vidutinius kampus tarp krypčių nuo tam tikro branduolio iki kitų branduolių, įskaitant artimiausius (); vidutinis elektrinis ir mag. dipolio ir vidutiniai elektroninio krūvio poslinkiai pereinant iš atskirtos sistemos į molekulę ir kt. Banginės funkcijos ir energijos skaidosi. molekulių būsenos taip pat naudojamos norint rasti dydžius, susijusius su perėjimais iš vienos į kitą: perėjimo dažnius, perėjimo tikimybes, linijos stiprumą ir kt. (žr.).

Jei molekulę sudarančių branduolių sistema apima identiškus, tai tarp visų branduolių konfigūracijų bus tokių, kurie turi tam tikrą erdvę. . Galingas. Molekulių paviršiai yra simetriški tokias konfigūracijas atitinkančių operacijų atžvilgiu. Dėl šios priežasties simetriškos branduolių konfigūracijos visada atitinka kraštutinius potencialo taškus. paviršiai (minimalūs, maksimumai, vingio taškai). Jei pusiausvyra nėra aukščiausios galimos tam tikrai branduolių sistemai arba yra visiškai asimetriška, tada turi būti lygiavertė pusiausvyros konfigūracija, gauta iš pradinės tomis operacijomis, kurios leidžia nustatyti simetriškas tam tikros molekulės branduolines konfigūracijas (žr. .

Kvantinė teorija suteikia turtingesnį ir išsamesnį jos skaidymosi molekulės vaizdą. valstybės, palyginti su klasika. chemijos teorija pastatai. Tai leidžia, visų pirma, atlikti cheminius ryšiai molekulėse, pagrįsti vienokiu ar kitokiu pasiskirstymo pobūdžiu (kovalentiniai ryšiai atitinka maždaug simetrišką valentinių ryšių pasiskirstymą tarp tokių ryšių formavimo; atitinka stiprų šio tankio poslinkį į vieną iš) arba pagrįsti idėjomis apie jų kilmę. tam tikrą ryšį (pavyzdžiui, ) arba pagal kitas charakteristikas (pavyzdžiui, molekulė su konjuguotais ryšiais arba molekulė su paskirstytu ryšiu). Kvantinė teorija taip pat leidžia atsižvelgti į būsenų pokyčius, atsirandančius pereinant iš vienos izoliuotos molekulės į medžiagą, susidedančią iš daugelio molekulių, sąveikaujančių viena su kita tam tikromis išorinėmis sąlygomis. sąlygos.Ir nors griežtos pradinės kvantinės teorijos nuostatos reikalauja, kad, pavyzdžiui, dvi sąveikaujančios molekulės (N 2 + N 2, N 2 + H 2 O ir kt.) būtų sprendžiamos dėl vienos sistemos, apimančios visus branduolius ir šiuos branduolius. dvi molekules vienu metu (dėl komutavimo reikalavimų tapatybės branduolių posistemiams ir pan.), nepaisant to, kvantinės teorijos metodai leidžia įvairiais būdais. atvejų, apie kuriuos reikia išlaikyti mintis

Tai visų pirma idėjos apie molekules (daugiausia su kovalentiniais ryšiais), kurios lieka nepakitusios pereinant prie kondensatoriaus. fazinės priemonės. laipsnių pusiausvyros tarpbranduoliniai atstumai ir valentiniai lūžiai, baziniai. vibracijos dažniai ir tt Panašūs kondensatoriai. fazės paprastai vadinamos jie sako

arba pasakyti . Kita vertus, molekulėse individualumas kartais neišsaugomas, o visuma arba yra tam tikra viena molekulė. Paprastai jie išlaiko savo pagrindus. būdingos savybės ir molekulės adsorbire. būklės, taip pat .

Atskiros molekulės sistemoje įgyja efektyvių struktūrinių fragmentų reikšmę, panašią į tuos, kurie yra veiksmingi molekulėse klasikinėje sistemoje. teorijos. Apskritai, molekulės modelis arba sąveikaujančių molekulių sistema kvantinėje teorijoje paprastai, jei įmanoma, kuriamas taip, kad būtų išsaugotas klasikinių vaizdų vaizdas. teorijos. Klasika ir kvantinis mechanizmas. teorinis mintis apie molekules patvirtina ir patobulina platūs eksperimentai. medžiaga apie savo šventuosius ir šių šventųjų ryšį su pastatu. Koncepcija apima du aspektus: geom. pusiausvyrinės branduolinės konfigūracijos struktūra nagrinėjamoje būsenoje (arba branduolio konfigūracija, apskaičiuota pagal vibracinį judėjimą) ir elektroninė struktūra, kuriai pirmiausia būdingas pasiskirstymas skilimo metu. geom. branduolių konfigūracijos, šio pasiskirstymo pokyčiai pereinant iš vienos branduolinių konfigūracijų srities į kitą, taip pat kitų fizinių. kiekiai (pavyzdžiui, dviejų elektronų tankis). Geomo charakteristikos. yra: ryšių ilgiai (tarpbranduoliniai atstumai, sujungti cheminiais ryšiais), ryšio kampai (kampai tarp krypčių nuo tam tikro branduolio iki dviejų gretimų branduolių, sujungtų su atitinkama chemine jungtimi), sukimo arba dvikampiai, kampai (dvikampiai) kampai tarp dviejų plokštumų, einančių per atrinktus branduolių tripletus). Kaip taisyklė, geom. aspektas apima informaciją apie cheminius komponentus, įtrauktus į molekulę, seką ir daugumą. jungtys tarp jų, galimos konformacijos. ir tt Remiantis klasika Teoriškai toks molekulių sandaros supratimas leidžia suskirstyti panašios struktūros struktūrinius fragmentus į tipus, susieti molekulių savybes su jose esančių tam tikrų tipų struktūrinių fragmentų skaičiais ir palyginti savybes. molekulių, sukurtų iš panašių struktūrinių fragmentų rinkinių. Vizualiai, naudojant šį metodą, kiekvienos būsenos molekulė gali būti pavaizduota arba (svyruojančių) materialių taškų sistema, arba, bendruoju atveju, persidengiančių sferų sistema, kurios spinduliai nurodomi pagal tam tikras taisykles ( žr., pavyzdžiui,).

Žinant pasiskirstymą, galima apskaičiuoti daugumą. Šventieji prie fiksuoto branduolio konfigūracijos kiekvienai būsenai, pvz. elektrinis Šventieji (,), magnetinio dia- ir paramagnetiniai komponentai. jautrumas ir kt.

Sujungus abu aspektus pasiekiama daugiausia. visiškas supratimas ir jo kaita pereinant iš vienos būsenos į kitą, atskirų klasių charakteristikos ir homologinės. eilės ir jų elgesys išorėje laukuose ir sąveikos metu. kartu.

Spektroskopinis metodai yra pagrįsti cheminių spektrų individualumu. junginiai, kuriuos lemia kiekvienai molekulei būdingų būsenų rinkinys ir jas atitinkanti energija. lygius. Šie metodai leidžia atlikti kokybinius ir kiekybinius tyrimus. Sugerties arba emisijos spektrai mikrobangų spektro srityje leidžia ištirti perėjimus tarp sukimų. būsenas, nustatyti molekulių inercijos momentus, o jų pagrindu – ryšių ilgius ir kt. geom. molekuliniai parametrai. tiria, kaip taisyklė, perėjimus tarp vibracinių ir rotacinių sistemų. būsenų ir yra plačiai naudojamas spektrinei analizei. tikslų, nes daugelis tam tikrų struktūrinių molekulių fragmentų virpesių dažniai yra būdingi ir šiek tiek kinta pereinant iš vienos molekulės į kitą. Tuo pačiu metu tai leidžia mums spręsti apie pusiausvyros geom. konfigūracijos (kokybiškai - remiantis atitikimu vienam ar kitam spektre, kiekybiškai - remiantis atvirkštinio svyravimo problemos sprendimu, bent jau mažo atomo molekulėms; žr.

Materijos struktūra yra viena iš labiausiai paplitusių antikos filosofų diskusijų temų. Nuo seniausių laikų žmonės darė prielaidas apie mus supančios materijos struktūrą ir iš ko susideda visi objektai. Buvo labai paplitę požiūriai, kad materiją sudaro ugnis, vanduo, oras arba žemė – 4 elementai.

Demokrito materijos sandaros teorija

Be kitų, buvo senovės graikų mokslininko Demokrito požiūris, kad materiją sudaro mažiausios nedalomos dalelės. Šios dalelės buvo vadinamos atomais, nes atomas iš senovės graikų kalbos išverstas kaip „nedalomas“. Ši Demokrito prielaida ilgą laiką netraukė dėmesio, o kartais net buvo laikoma šventvagyste.

Tik XVIII amžiuje, tobulėjant fizikai ir chemijai, mokslininkams pavyko patvirtinti ir išplėtoti Demokrito idėjas. Tačiau paprasčiausias tos ar kitokio tipo geometrijos atstovas buvo nebe atomas, o molekulė. Tačiau molekulė, savo ruožtu, susideda iš atomų.

Pavyzdžiui, vandens molekulė H2O yra mažiausias tokios medžiagos kaip vanduo atstovas. Vandens molekulė susideda iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo. Vandenilis ir deguonis savaime neturi vandens savybių. Priešingai, vanduo virsta vandeniu tik tada, kai susidaro toks ryšys.

Taigi, medžiaga susideda iš molekulių. Bet kodėl mes to nepastebime? Atsakymas paprastas: molekulės yra tokios mažos, kad tiesiog nematomos žmogaus akiai. Tik elektroniniais mikroskopais galima tirti atskiras molekules.

Kuris yra mažesnis už molekules?

Molekulės, savo ruožtu, kaip išsiaiškinome, susideda iš atomų. Tačiau, skirtingai nei Demokrito laikais, atomai nebėra laikomi nedalomais (tačiau tai netrukdė išsaugoti pavadinimą). XX amžiaus pradžioje mokslininkams pavyko „perpjauti“ atomą ir ištirti vidinę atomo struktūrą.

Paaiškėjo, kad atomas susideda iš branduolio ir aplink branduolį besisukančio elektrono. Vėliau paaiškėjo, kad branduolį savo ruožtu sudaro protonas ir neutronas. XXI amžiaus fizika žengia toliau ir bando išsiaiškinti, iš ko susideda protonai, neutronai ir elektronai. Ir rezultatai, kuriuos pasiekia šiuolaikiniai mokslininkai, Demokritą tikrai būtų pradžiuginę.

Hadronų greitintuvo vaidmuo tiriant materijos struktūrą

Taigi didžiuliame hadronų greitintuve – didžiuliame statinyje, pastatytame po žeme Prancūzijos ir Šveicarijos pasienyje, eksperimentai įsibėgėja. Didysis hadronų greitintuvas yra 30 kilometrų uždaras vamzdis, per kurį pagreitinami protonai. Įsibėgėję beveik iki šviesos greičio, protonai susiduria.

Smūgio jėga tokia didelė, kad protonai „sulaužomi“ į gabalus. Daroma prielaida, kad tokiu būdu galima ištirti vidinę hadronų (vadinamojo protono, neutrono arba elektrono) sandarą. Akivaizdu, kad kuo toliau žmogus eina tyrinėdamas materijos vidinę sandarą, tuo su didesniais sunkumais jis susiduria.

Taip pat pažymėtina, kad kuo mažesnis norimos dalelės dydis, tuo masyvesnė konstrukcija turi būti pastatyta studijoms. Tačiau ironija... Gali būti, kad nedaloma dalelė, kurią įsivaizdavo Demkoritas, iš viso neegzistuoja ir daleles galima skirstyti iki begalybės. Šios srities tyrimai yra viena iš sparčiausiai besivystančių šiuolaikinės fizikos temų.

Gali turėti teigiamo ir neigiamo krūvio, t.y.; šiuo atveju yra įgyvendinami. Be nurodytųjų, yra ir silpnesnės sąveikos tarp. Atstumiančios jėgos veikia tarp valentinių nesurištų ryšių.

Struktūros doktrinos plėtojimas yra neatsiejamai susijęs su sėkme, pirmiausia. Struktūros teorija, sukurta 60-aisiais. 19-tas amžius A. M. Butlerovo, F. A. Kekulės, A. S. Cooperio ir kitų darbai leido pavaizduoti arba struktūrinėmis formulėmis, išreiškiančiomis valentingumo seką in. Taikant tą pačią empirinę formulę, gali egzistuoti skirtingos struktūros, turinčios skirtingas savybes (reiškinys). Tai, pavyzdžiui, C 5 H 5 OH ir (CH 3) 2 O. Šie junginiai skiriasi:

Kai kuriais atvejais izomeriniai greitai virsta vienas kitu ir tarp jų užsimezga dinaminis ryšys (žr.). Vėliau J. H. Van't Hoffas ir nepriklausomai prancūzų chemikas A. J. Le Belas suprato erdvinį reiškinio išdėstymą ir paaiškino. A. Werneris (1893) bendrąsias struktūros teorijos idėjas išplėtė iki neorganinių. Iki XX amžiaus pradžios. turėjo išsamią teoriją, pagrįstą tik jų cheminių savybių tyrimu. Pastebėtina, kad vėliau sukurti tiesioginiai fizikiniai tyrimo metodai daugeliu atvejų visiškai patvirtino tuos, kurie buvo nustatyti tiriant makroskopinius dydžius, o ne pavienius.

Pusiausvyros tarpbranduoliniai atstumai r 0 ir energijos D (esant 25° C) kai kurių dviatomių