什么是分子?

分子

【解释】1。分数中写在分数线上的数。

2.一种物质中能保持原物质所有化学性质并独立存在的最小粒子。分子由原子组成。在化学变化中,分子可以细分,原子不能细分。

分子是独立存在并保持物质化学性质的最小粒子。

分子有一定的大小和质量;分子之间有一定的间隔;分子不断运动;分子之间有一定的作用力;分子可以组成物质,分子在化学变化中可以被分成更小的粒子:原子。

同一个分子有相同的性质,但不同的分子有不同的性质。最小的分子是氢分子的同位素,是没有中子的氢分子,质量为1。大分子的相对分子质量可高达几百万。相对分子质量超过几千的分子称为聚合物。分子是组成物质的微小单位。它们是能够独立存在并保持物质所有原有化学性质的最小粒子。分子一般由更小的粒子原子组成。根据组成分子的原子数,可分为单原子分子、双原子分子和多原子分子。按电结构可分为极性分子和非极性分子。不同物质的分子有不同的微观结构和形状。分子的理想模型是将其视为球形,直径为10-10 m,分子量约为10-26 kg。

分子分子

物质中能独立存在、相对稳定并保持物质物理和化学特性的最小单位。分子是由原子组成的,原子通过一定的力,按照一定的顺序和排列组合成分子。以水分子为例,水不断被分割,直到坏水的特性不被打破。此时,最小的单位是由两个氢原子和一个氧原子组成的水分子。它的化学式写为H2O。水分子可以通过电解或其他方法细分为两个氢原子和一个氧原子,但它们的特性与水完全不同。有些分子只由一个原子组成,称为单原子分子,如氦和氩,既是原子又是分子。由两个原子组成的分子称为双原子分子,如氧分子(O2),由两个氧原子组成,是同核双原子分子;一氧化碳分子(CO)由一个氧原子和一个碳原子组成,是异核双原子分子。由两个以上原子组成的分子统称为多原子分子。一个分子中的原子数量可以是几个、十个、几十个甚至几千个。例如,二氧化碳分子(CO2)由一个碳原子和两个氧原子组成。一个苯分子含有六个碳原子和六个氢原子(C6H6),一个猪胰岛素分子含有上百个原子,分子式为C255H380O78N65S6。

物质中能够独立存在并保持其组成和所有化学特征的最小粒子。分子是由化学键结合在一起的原子组成的。原子间的作用力比较强,但分子间的作用力相当弱。这个力叫做范德华力,所以分子在某种程度上表现为独立的粒子。

分子可以由同种原子组成,也可以由不同种原子组成。最简单的分子只含有一个原子,例如稀有气体的分子。大多数非金属分子是双原子分子,如氮和氧。化合物是由不同元素组成的分子,数量最多。

第一个提出更为准确的分子概念的化学家是意大利人阿伏伽德罗(A. avogadro),他在1811年发表了他的分子理论,认为:“原子是参与化学反应的最小粒子,而分子是简单物质或化合物在自由状态下能够独立存在的最小粒子。分子由原子组成,简单分子由同一元素的原子组成,复合分子由不同元素的原子组成。在化学变化中,不同物质分子中的各种原子重新组合。”

自从阿伏伽德罗提出分子的概念以来,很长一段时间,化学家们都把分子看作比原子稍大的粒子。1920年,德国化学家h·施陶丁格开始怀疑小分子主宰世界的观点。他的依据是,用渗透压法测得的橡胶分子量可高达65438+百万。他在论文中提出了大分子的概念,指出天然橡胶不是小分子的联合体,而是具有价键结构的长链大分子。聚合物也有自己的特点。例如,与小分子不同,聚合物没有确定和恒定的分子量,但它们使用平均分子量。

随着分子概念的发展,化学家对无机分子的认识逐渐加深。例如,氯化钠是一种无限结构,其中钠离子和氯离子通过离子键相互连接。很难准确指出它的分子中含有多少钠离子和氯离子,也很难确定它的分子量。这种结构还包括钻石、石墨、石棉和云母等分子。

研究短寿命分子的方法出现后,如皮秒光谱,测得甲基(CH3)的寿命为10-13秒,不仅寿命短,而且非常活泼,因为甲基的价键是不饱和的,具有奇数电子的结构。还有ch、CN、HO这类粒子,统称为自由基。它们只有一定程度的稳定性,容易发生化学反应。这说明自由基也有分子的特性,所以归为分子。还有一种分子在基态不稳定,但在激发态稳定。这种分子被称为准分子。

在分子水平上研究各种自然现象的科学称为分子科学。比如动物学、遗传学、植物学、生理学等。正在掌握各种形式的不同种类分子的性质和结构,从分子的性质和结构出发,设计出具有给定性质的分子,这就是所谓的分子设计。

分子运动

分子可以以气态、液态或固态存在。

除了平移运动,还有分子旋转和分子中原子的各种类型的振动。分子内部振动和旋转的幅度比气体和液体中分子平移和旋转的幅度小得多,分子的这种内部运动不会破坏分子的固有特性。一般来说,分子结构就是这些原子处于平衡位置时的结构。分子的内部运动决定了分子光谱的性质,所以我们可以利用分子光谱来研究分子的内部运动。

在分子构型和构象相同的分子中,如果原子的排列顺序和方式不同,就可以形成不同的分子。例如C2H6O分子可以排列成乙醇分子或二甲醚分子,其结构式如图2所示,反映了分子中原子的排列顺序。组成分子的成分相同,但排列顺序不同,形成两个或两个以上的分子。这种现象称为同分异构,这些成分相同但结构不同的分子称为同分异构体。

一般一个分子的结构式只是反映了分子中原子的连接顺序,决定分子形状的键长、键角的数值需要通过实验来确定。反映一个分子中原子在空间的排列顺序和分布,称为分子构型。分子中原子间的化学键长度和键角称为三维构型参数。

对于某些分子,当其构型确定后,分子的形状和大小也就确定了,比如水分子、甲烷分子、苯分子等等。在一定的构型条件下,一些分子的形状会随着原子的相对位置而改变。例如,乙烷(C2H6)分子在相同的连接顺序和相同的键长以及双原子分子纯旋转光谱的键角数据下,可以有两种不同的形状:交叉(图3中的A)和重叠(图3中的B)。这种情况叫做分子构象。不同构象的分子具有不同的能量和对称性。对于乙烷分子,交叉构象在室温下相对稳定。

分子常数

在一定的状态下,分子的形状和大小、结构和性质是一定的。

通过研究分子的力学性质、热学性质、电学性质和分子光谱的实验数据,可以得到分子的平均运动速度、碰撞频率、分子直径(以球体的直径计算)、电离势(即中性分子最低能态与离子最低能态的能量差)、离解能(即分子最低能态与原子基态的能量差)、核间距离(即键长)、分子振动的力常数、偶极矩等。这些数据统称为分子常数,是描述分子结构和物理性质的重要数据。具体数值见双原子分子纯旋光谱。

分子质量原子通过化学键结合成分子,分子具有确定的质量。分子质量与12C的1/12的原子量之比称为分子量。通常的碳元素由12C、13C和14C组成,所以碳的原子量是12.438+01。氢的原子量是1.088,氧的原子量是15.999,乙醇(C2H6O)的分子量是2×12.011+6×1.088+1×。12C的0.012 kg含有6.022个52×1023个原子,称为1摩尔(或1克原子);同样,46.069克乙醇含有相同数量的乙醇分子,称为1摩尔(或1摩尔)乙醇。

分子量大于10 000的分子通常称为聚合物,尽管这一限制不是绝对的。当分子量达到一定程度时,分子会有一些独特的性质。聚合物在工业和生物化学中非常重要,如塑料、橡胶、油漆、木材、蛋白质、核酸、多糖等。

分子的分子量可以通过实验来确定。测定分子量的方法有很多种,其中质谱是最优越的,现代高分辨质谱的准确度可以高于质量的万分之一。其他的如气态法可以测量气体分子的分子量,X射线衍射法可以测量晶体的分子量,溶液渗透压法主要用于测量聚合物的分子量。

分子寿命

处于基态的分子在光、热、电和其他形式能量的作用下,可能改变其结构,形成受激(或激发)分子。受激分子往往存在的时间很短,有些分子的寿命只有微秒或更短,所以也叫受激准分子。用闪光光解和分子光谱研究了某些激基缔合物分子的寿命、结构和其它分子常数。

从射电天文学和分子光谱学的研究中,我们知道恒星之间存在许多分子,如OH、CN、SiO、CS、HCN、SO、ch、N2H、NS、HCO等。这些分子在地球上极不稳定,但在星际空间却能稳定存在,因为它们在天空中与极薄的分子在一起,不受其他分子的干扰,能长期存在。

补充

分子是独立存在并保持物质化学性质的最小粒子。

分子有一定的大小和质量;分子之间有一定的间隔;分子不断运动;分子之间有一定的作用力。

同一个分子有相同的性质,但不同的分子有不同的性质。最小的分子是氢,相对分子质量是2。大分子的相对分子质量可高达几百万。相对分子质量超过几千的分子称为聚合物。

再补充一点

一滴水由10000000000000(210)个分子组成,这些分子在光学显微镜下是看不见的。

固体中分子间的距离较小,液体中分子间的距离大于固体中分子间的距离,气体中分子间的距离最大。

分子是能单独存在并保持纯物质化学性质的最小粒子。

一个分子是由多个原子通过价键中的* * *电子连接而成的。它可以由相同化学元素的原子组成,如氧O2;它也可以是不同的元素,比如水分子H2O。抽象地说,单个原子也可以看作一个分子(单原子分子),但实际上,“分子”通常指的是具有多个原子的化合物。

一种元素分子中的原子数称为该元素的原子数。

在气体元素中,氢(H2)、氮(N2)、氧(O2)、氟(F2)和氯(Cl2)的原子序数为2。稀有气体(如氩气ar)为1。在固体元素中,黄磷(P4)的原子序数为4,硫(S8)的原子序数为8。因此,氩(Ar)是单原子的,氧(O2)是双原子的,臭氧(O3)是三原子的。

由分子组成的物质叫做分子化合物。

大多数分子都太小,肉眼看不见,但也有例外,比如DNA,一种高分子化合物。

化学方程式

分子的一个特点是组成化合物的元素比例永远是整数。比如纯水中的氢氧比总是2:1,乙醇中的碳、氢、氧总是以2:6:1的比例结合。利用各种元素的比例和化学符号可以形成分子的实验公式。但是,仅靠实验式是无法确定分子的类别的——比如乙烯的实验式和丙烯的实验式是一样的(都是CH2),虽然两个分子的数量或质量不同。

化学式

为了反映分子中原子的真实数目,我们必须使用化学式。比如乙烯和丙烯的化学式分别是C2H4和C3H6。

但是,相同的化学式并不意味着两个分子是同一种物质,因为分子中原子的排列组合,也就是分子的结构,也是决定分子性质的元素。原子相同但排列不同的分子称为同分异构体。同分异构体具有相同的化学式,但由于结构不同而具有不同的特性。立体异构体是一种特殊的异构体,它们可以具有非常相似的物理和化学性质,但同时具有非常不同的生物化学性质。

通过量子力学定律的计算,分子有一个固定的平衡几何状态——键的长度和它们之间的角度。纯物质是由几何结构相同的分子组成的。分子的化学式和结构是决定其特性,尤其是化学活性的两个因素。