Tiedetään, että kaikki aineet koostuvat molekyyleistä. Mutta mistä molekyylit itse ovat? Tarkastellaan tätä asiaa yksityiskohtaisemmin.
Mikä on molekyyli?
Nimi "molekyyli" tulee Latinalaisesta molekyylistä - se on pienimuoto sanasta mol (käännetty massa). Heidän olemassaolonsa todistettiin ensimmäisen kerran ranskalaisen fyysikon J. Perrinin vuonna 1906 suorittamassa kokeessa tutkiessaan Brownin liikettä.
Kemiassa tämä on erillisen ainepartikkelin nimi, joka koostuu kahdesta tai useammasta atomista, jotka on kytketty toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla. Kvanttimekaniikka määrittelee sen järjestelmänä, joka ei koostu atomista, vaan niiden ytimistä ja elektroneista, jotka ovat vuorovaikutuksessa niiden kanssa.
Mielenkiintoinen fakta: Fysiikka kutsuu molekyylejä paitsi polyatomisten hiukkasten lisäksi myös monatomisiksi hiukkasiksi, jotka koostuvat atomista, joita ei ole kytketty kemiallisilla sidoksilla (puhdas elohopea tai inertit kaasut). Tässä tapauksessa käsitteet "molekyyli" ja "atomi" yhdistetään.
Yleensä molekyylit ovat sähköisesti neutraaleja, koska protonien ja elektronien lukumäärä niissä on sama, mutta on molekyylejä, joilla on sähkövaraus (niitä kutsutaan ioniksi).
Aineen hiukkasia, joilla on korkea molekyylipaino, kutsutaan makromolekyyleiksi. Ne koostuvat proteiineista, nukleiinihapoista, entsyymeistä, polysakkarideista, aminohapoista, komplekseista lipideistä ja yksittäisistä keinotekoisesti luotuista yhdisteistä, esimerkiksi polymeereistä. Ne sisältävät satoja ja tuhansia atomeja. Hiilivetyjen johdannaiset - orgaaniset aineet ja biopolymeerit ovat yleensä paitsi suuren massan lisäksi myös monimutkaisempia kuin epäorgaaniset yhdisteet.
Molekyylirakenne
Minkä tahansa yhdisteen molekyylillä on sama koostumus, siinä on aina sama määrä atomeja, kemialliset ominaisuudet riippuvat valenssisidoksista, jotka pitävät niitä yhdessä. Klassinen teoria pitää molekyyliä dynaamisena rakenteena, joka koostuu atomiytimistä ja niiden ryhmistä ja tietystä määrästä elektroneja, jotka sijaitsevat sisäisellä ja ulkoisella tasolla.
Kemialliset sidokset muodostavat yleensä vain ulkoisia elektroneja. Sidoksen muodostavat 1,2 tai 3 paria elektronia, joissa on 2 vierekkäistä atomia (jonka seurauksena elektronipilvi ilmestyy). Atomien vuorovaikutusenergia riippuu etäisyydestä, jolla ne sijaitsevat, ja se myötävaikuttaa molekyylin stabiilisuuteen normaaleissa olosuhteissa: se ei anna atomien päästä liian lähelle toisiaan.
Atomeja voidaan ladata positiivisesti ja negatiivisesti, niiden lukumäärä on aina vakio. Tie, jolla aine saadaan, ei vaikuta tietyn aineen molekyylien rakenteeseen ja koostumukseen, ts. Keinotekoisesti tuotettu aine on täsmälleen sama kuin luonnollinen.
Molekyylikoostumus kirjoitetaan kemiallisilla kaavoilla. Rakenne määrittelee, mitkä fysikaaliset ominaisuudet aineella on.
Mielenkiintoinen fakta: orgaaninen aine, vesi, hiilidioksidi sulaa ja kiehuu suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa, ja niiden rakenne säilyy kiinteässä tilassa. Monet epäorgaaniset aineet eivät koostu molekyyleistä, vaan atomista (kiteet, puhtaat metallit jne.).
Tieteen molekyylit
Kemiassa tämä on peruskäsite, molekyylirakenne määritetään kemiallisten reaktioiden perusteella aineen kanssa.Rakenteen tunteminen on myös mahdollista määrittää, mitkä ovat reaktiot. Kemiallisten tutkimusten tuloksena saatiin suurin osa tietoa molekyylin toiminnallisuudesta ja rakenteesta.
Fysiikan rakenne selittää nesteiden, kaasujen ja kiinteiden aineiden fysikaaliset ominaisuudet. Molekyylien liikkuvuus määrää kuinka nopeasti aine kykenee tunkeutumaan toiseen kosketuksessa, viskositeetin tason ja lämmönjohtavuuden nopeuden.
Biologiassa molekyylin ominaisuudet ja alueellinen rakenne ovat ensiarvoisen tärkeitä, koska kaikki elävät esineet toimivat molekyylien (kemiallisten ja muiden kuin kemiallisten) vuorovaikutuksen herkän tasapainon takia.
Kysymykseen, mistä molekyylit koostuvat, voidaan vastata tällä tavalla - tietystä määrästä atomeja, jotka on liitetty toisiinsa kemiallisilla sidoksilla. Kaikki planeetan aineet koostuvat molekyyleistä.joiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet määräytyvät molekyylien rakenteen ja koostumuksen perusteella.