Молекула
Моле́кула (новолатинское molecula, уменьшительное от лат. moles — масса) — наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами[1].
Молекула состоит из двух или более атомов, характеризуется количеством входящих в неё атомных ядер и электронов, а также определённой структурой.
Обычно подразумевается, что молекулы нейтральны (не несут электрических зарядов) и не несут неспаренных электронов (все валентности насыщены); заряженные молекулы называют ионами, молекулы с мультиплетностью, отличной от единицы (то есть с неспаренными электронами и ненасыщенными валентностями) — радикалами.
Молекулы, образованные сотнями или тысячами атомов, называются макромолекулами. Особенности строения молекул определяют физические свойства вещества, состоящего из этих молекул.
К веществам, сохраняющих молекулярную структуру в твердом состоянии, относятся, например, вода, оксид углерода (IV), многие органические вещества. Они характеризуются низкими температурами плавления и кипения. Большинство же твердых (кристаллических) неорганических веществ состоят не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов) и существуют в виде макротел (кристалл хлорида натрия, кусок меди и т. д.)[1].
Состав молекул сложных веществ выражается при помощи химических формул[1]
История становления понятия
На международном съезде химиков в г. Карлсруе (Германия) в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома. Молекула — наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Из молекул (по современным представлениям) состоят лишь вещества, находящиеся в парообразном и газообразном состоянии[1].
Классическая теория химического строения
Центральные «мостиковые» атомы одновалентного водорода образуют с соседними атомами бора трёхцентровые связи
Длины связей показаны серым, валентные углы — цветным.
Диэдральный угол между плоскостями периферических и мостиковых троек ядер H-B-H составляет 90°
В классической теории химического строения молекула рассматривается как наименьшая стабильная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.
Молекула данного вещества имеет постоянный состав, то есть одинаковое количество атомов, объединённых главными взаимодействиями — химическими связями, при этом химическая индивидуальность молекулы определяется именно совокупностью и конфигурацией химических связей, то есть валентными взаимодействиями между входящими в её состав атомами, обеспечивающими её стабильность и основные свойства в достаточно широком диапазоне внешних условий. Невалентные взаимодействия (например, водородные связи), которые зачастую могут существенно влиять на свойства молекул и вещества, образуемого ими, в качества критерия индивидуальности молекулы не учитываются.
Центральным положением классической теории является положение о химической связи, при этом допускается наличие не только двухцентровых связей, объединяющих пары атомов, но и наличие многоцентровых (обычно трёхцентровых, иногда — четырёхцентровых) связей с «мостиковыми» атомами — как, например, мостиковых атомов водорода в боранах, природа химической связи в классической теории не рассматривается — учитываются лишь такие интегральные характеристики, как валентные углы, диэдральные углы (углы между плоскостями, образованными тройками ядер), длины связей и их энергии.
Таким образом, молекула в классической теории представляется динамической системой, в которой атомы рассматриваются как материальные точки и в которой атомы и связанные группы атомов могут совершать механические вращательные и колебательные движения относительно некоторой равновесной ядерной конфигурации, соответствующей минимуму энергии молекулы и рассматривается как система гармонических осцилляторов.
Квантохимическая теория химического строения
В квантохимической теории химического строения основными параметрами, определяющими индивидуальность молекулы, является её электронная и пространственная (стереохимическая) конфигурации. При этом в качестве электронной конфигурации, определяющей свойства молекулы принимается конфигурация с наинизшей энергией, то есть основное энергетическое состояние..
Представление структуры молекул
Молекулы состоят из атомов, расположение которых в молекуле передаёт структурная формула (для передачи состава используется т. н. брутто-формула). Молекулы белков и некоторых искусственно синтезированных соединений могут содержать сотни тысяч атомов. Отдельно рассматриваются макромолекулы полимеров.
Молекулы являются объектом изучения теории строения молекул, квантовой химии, аппарат которых активно использует достижения квантовой физики, в том числе релятивистских её разделов. Также в настоящее время развивается такая область химии, как молекулярный дизайн. Для определения строения молекул конкретного вещества современная наука располагает колоссальным набором средств: электронная спектроскопия, колебательная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс и электронный парамагнитный резонанс и многие другие, но единственными прямыми методами в настоящее время являются дифракционные методы, как то: рентгеноструктурный анализ и дифракция нейтронов.
Примечания
См. также
Ссылки
- Молекулы (видеурок, программа 7 класса)
- Molecule // IUPAC Gold Book
- Molecular entity // IUPAC Gold Book
- Молекула: Сайт о Химии
- Шредингер Э. Волновая теория механики атомов и молекул. УФН 1927
- Статья «Молекула» в Физической энциклопедии
Литература
- Татевский В. М. Квантовая механика и теория строения молекул. М.: Изд-во МГУ, 1965. — 162с.
- Бейдер Р. Атомы в молекулах. Квантовая теория. М.: Мир, 2001. — 532c. ISBN 5-03-003363-7
- Минкин В. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М. Теория строения молекул. М.: Высшая школа, 1979. — 408с.
| Химическая связь | |
|---|---|
| Отображение структуры | |
| Электронные свойства | |
| Стереохимия | |
 | Это заготовка статьи по химии. Помогите Википедии, дополнив её. |