Ce este o moleculă - compoziția calitativă și cantitativă a unei molecule - structura și structura unei molecule

O moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe care are proprietățile sale chimice.

O moleculă constă din atomi sau, mai precis, nuclee atomice înconjurate de electroni interni, în timp ce electronii externi, valenți participă la formarea legăturilor chimice.







Fiecare moleculă are o anumită compoziție calitativă și cantitativă. Astfel, molecula de apă constă din atomi de hidrogen și oxigen (compoziție calitativă) și conține un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen (compoziție cantitativă). Uneori, compoziția cantitativă a moleculelor este exprimată ca procent (în masă): în H20-11,1% hidrogen și 88,9% oxigen.

În plus față de compoziție, moleculele sunt caracterizate printr-o anumită structură sau structură. Adesea sunt identificați termenii "structură" și "structură", uneori se disting, referindu-se la "structura nucleară" și la "structura electronică" a moleculelor. Dar, în orice caz, este necesar să se precizeze clar ceea ce este în discuție: aranjamentul reciproc și mișcarea nucleelor ​​atomice sau distribuția densității electronilor.

Atomii din molecule sunt legați într-o anumită ordine. Astfel, în molecula de amoniac NH3, fiecare atom de hidrogen este legat printr-o legătură covalentă la atomul de azot; între ele hidrogeni legătură chimică este absentă (acesta din urmă, cu toate acestea, nu înseamnă că între atomii chimic care nu au legătură în absența oricărei interacțiuni la toate. Legăturile dintre unii dintre atomii și absența lor între celălalt reprezintă o așa-numitele formule grafice sau structurale.

Aceste proprietăți sunt numite non-metrice. Moleculele posedă atât proprietăți metrice (lungimile legăturilor chimice, unghiuri între ele și colab.) Și non-metric (molecula poate fi ciclică, de exemplu benzen sau neciclică n-butan; au un atom central înconjurat de liganzi, PCI5 sau reprezintă ambele ar fi o "cușcă" (vezi pagina 146, de mai sus), etc. Topologia unei molecule este setul proprietăților sale nemetrice.

Topologia sistemelor moleculare este strâns legată de proprietățile lor. De exemplu, moleculele de etanol și metil di- topologic distincte (Fig la de la 146, în mijloc, la stânga.), Care permite să înțeleagă diferențele în unele proprietăți ale acestor compuși (etanolul poate da o reacție care implică gruparea OH și gruparea de hidrogen, ester - nu, etc.). Dar proprietățile moleculelor depind nu numai de topologie lor, ci și asupra altor factori (geometria moleculei, distribuția densității de electroni în ea și colab. Cm. Stereochimie).







În ultimii ani, atenția oamenilor de știință a atras o nouă clasă de sisteme moleculare, așa-numitele molecule non-rigide. După cum se știe, nucleele din molecule se mișcă. Din cauza diferenței clare a masei de nuclee și electroni, mișcarea nucleară (vibrațiile) se produce mult mai lent decât cele electronice, deci putem presupune că electronii din molecule se mișcă în domeniul nucleelor ​​atomice imobiliare. Desigur, o astfel de presupunere este o aproximare, care se numește adiabatică. Pentru multe molecule, unde nucleele efectuează oscilații mici în amplitudine în jurul anumitor poziții în spațiu, aproximația adiabatică este destul de acceptabilă. Astfel de molecule sunt numite rigide din punct de vedere structural, de exemplu CH4, H20, etc.

Cu toate acestea, există molecule, ele sunt numite nonrigid, în care nucleele fac deplasări semnificative. În astfel de cazuri, conceptul unei geometrii invariabile de echilibru a unei molecule își pierde semnificația. De exemplu, în borohidrură de litiu LiBH4 cation Li + așa cum este tras în jurul HV anion „4. Desigur, pentru a Lif ion este capabil să înceapă o astfel de“ călătorie“, molecula trebuie să primească anumită energie pentru moleculele nerigidă, această energie este :. mică pentru LiBH4 este de aproximativ 16 kJ / mol m. e. de multe ori mai mici decât energia de legătură chimică. un alt exemplu al unei molecule nerigidă poate servi ca amoniacul NH3. Revenind la moleculele rigide „convenționale“, trebuie remarcat faptul că, cu una și aceeași compoziție, ele pot avea o topologie și geometrie diferită, care este, de a da diferite tipuri de și izomeri ai acestora (vezi izomerie ;. tautomerie).

Structura și compoziția uniformă a moleculelor se pot schimba atunci când starea agregată a materiei și a condițiilor externe se schimbă, în special temperatura și presiunea. De exemplu, moleculele separate de N2O5 există în oxidul de azot gazos (V), în timp ce în stare solidă, ionii NOx și NO sunt prezenți în locurile de zăbrere ale acestui oxid. adică, putem spune că N2O5 solid este un nitrat de sare - nitrat.

Într-un solid, moleculele pot sau nu pot să își păstreze individualitatea. Astfel, majoritatea compușilor organici formează cristale moleculare, la locurile de zăbrele ale căror molecule sunt localizate, conectate una cu cealaltă prin interacțiuni intermoleculare relativ slabe. În cristalele ionice (de exemplu, NaCl) și atomice (diamant, grafit) nu există molecule separate, iar întregul cristal este ca o singură moleculă gigantică. Adevărat, modelele moleculare recente au început să fie utilizate pe scară largă în teoria solid-state, dar aceasta a necesitat o revizuire a conceptului de celulă unică a cristalului.

Studiul structurii și proprietăților moleculelor este de o importanță fundamentală pentru științele naturii în general.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: