Kuka löysi molekyylin? Molekyylien massa ja koko. On mielenkiintoista tietää se

Molekyylit, joiden moninaisuus on muu kuin yksikkö (eli parittomia elektroneja ja tyydyttymättömiä valensseja), ovat radikaaleja.

Suhteellisen korkean molekyylipainon omaavia molekyylejä, jotka koostuvat toistuvista pienimolekyylisistä fragmenteista, kutsutaan makromolekyyleiksi.

Kvanttimekaniikan näkökulmasta molekyyli ei ole atomien, vaan elektronien ja atomiytimien järjestelmä, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

Molekyylien rakenteelliset ominaisuudet määräävät näistä molekyyleistä koostuvan aineen fysikaaliset ominaisuudet.

Aineita, jotka säilyttävät molekyylirakenteen kiinteässä tilassa, ovat esimerkiksi vesi, hiilimonoksidi (IV) ja monet orgaaniset aineet. Niille on ominaista alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet. Suurin osa kiinteistä (kiteisistä) epäorgaanisista aineista ei koostu molekyyleistä, vaan muista hiukkasista (ioneista, atomeista) ja esiintyy makrokappaleiden muodossa (natriumkloridikide, kuparipala jne.).

Monimutkaisten aineiden molekyylien koostumus ilmaistaan kemiallisilla kaavoilla.

Tietosanakirja YouTube

1 / 5

✪ Molekyyli. Atomi. Aine

✪ Videotunti "Sähköilmiöiden selitys"

✪ Atomirakenne. Sähköilmiöt selitetty | Fysiikka 8. luokka #10 | Infotunti

✪ Oppitunti 151. Moniatomisen kaasun molekyylien keskimääräinen kineettinen energia

✪ Mikä on atomi?

Tekstitykset

Tarina

Kansainvälisessä kemistien kongressissa Karlsruhessa vuonna 1860 hyväksyttiin molekyylin ja atomin käsitteiden määritelmät. Molekyyli on määritelty kemiallisen aineen pienimmäksi hiukkaseksi, jolla on kaikki sen kemialliset ominaisuudet.

Klassinen kemiallisen rakenteen teoria

Klassisessa kemiallisen rakenteen teoriassa molekyyliä pidetään aineen pienimpänä vakaana hiukkasena, jolla on kaikki sen kemialliset ominaisuudet.

Tietyn aineen molekyylillä on vakiokoostumus, toisin sanoen sama määrä atomeja, joita yhdistävät kemialliset sidokset, kun taas molekyylin kemiallinen yksilöllisyys määräytyy tarkasti kemiallisten sidosten joukon ja konfiguraation mukaan, toisin sanoen kemiallisten sidosten välisten valenssivuorovaikutusten perusteella. sen koostumukseen sisältyvät atomit, mikä varmistaa sen stabiilisuuden ja perusominaisuudet melko laajalla alueella. Ei-valenttisia vuorovaikutuksia (esim. vetysidoksia), jotka voivat usein merkittävästi vaikuttaa molekyylien ja niiden muodostaman aineen ominaisuuksiin, ei oteta huomioon molekyylin yksilöllisyyden kriteerinä.

Klassisen teorian keskeinen asema on kemiallisen sidoksen tarjoaminen, kun taas atomipareja yhdistävien kahden keskuksen sidosten läsnäolo on sallittua, mutta myös monikeskisten (yleensä kolmikeskuksen, joskus neljän keskuksen) sidosten läsnäolo. "silta"-atomeilla - kuten esimerkiksi siltavetyatomeilla boraaneissa, kemiallisen sidoksen luonnetta ei oteta huomioon klassisessa teoriassa - vain integraaliset ominaisuudet, kuten sidoskulmat, dihedraaliset kulmat (kulmat tasojen välillä, jotka muodostuvat kolmioista ytimet), sidosten pituudet ja niiden energiat otetaan huomioon.

Siten klassisen teorian molekyyliä edustaa dynaaminen järjestelmä, jossa atomeja pidetään aineellisina pisteinä ja jossa atomit ja niihin liittyvät atomiryhmät voivat suorittaa mekaanisia pyörimis- ja värähtelyliikkeitä suhteessa johonkin tasapainoiseen ydinkonfiguraatioon, joka vastaa atomin minimienergiaa. molekyyli, ja sitä pidetään harmonisten oskillaattorien järjestelmänä.

Molekyyli koostuu atomeista tai tarkemmin sanottuna atomiytimistä, joita ympäröi tietty määrä sisäisiä elektroneja ja ulkoisia valenssielektroneja, jotka muodostavat kemiallisia sidoksia. Atomien sisäiset elektronit eivät yleensä osallistu kemiallisten sidosten muodostumiseen. Aineen molekyylien koostumus ja rakenne eivät riipu sen valmistusmenetelmästä.

Atomit liittyvät yhteen molekyyliksi useimmissa tapauksissa kemiallisten sidosten kautta. Tyypillisesti tällainen sidos muodostuu yhdestä, kahdesta tai kolmesta kahden atomin jakamasta elektroniparista, jotka muodostavat yhteisen elektronipilven, jonka muotoa kuvaa hybridisaation tyyppi. Molekyylissä voi olla positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita atomeja (ioneja).

Molekyylin koostumus välitetään kemiallisilla kaavoilla. Empiirinen kaava määritetään aineen alkuaineiden atomisuhteen ja sen molekyylipainon perusteella.

Molekyylin geometrisen rakenteen määrää atomiytimien tasapainojärjestely. Atomien välisen vuorovaikutuksen energia riippuu ytimien välisestä etäisyydestä. Hyvin suurilla etäisyyksillä tämä energia on nolla. Jos kemiallinen sidos muodostuu, kun atomit lähestyvät toisiaan, niin atomit vetäytyvät voimakkaasti toisiinsa (heikko vetovoima havaitaan jopa ilman kemiallisen sidoksen muodostumista); lisälähestyessä atomiytimien sähköstaattiset hylkimisvoimat alkavat toimia. Esteenä atomien läheiselle lähestymiselle on myös mahdottomuus yhdistää niiden sisäisiä elektronikuoria.

Jokaiselle molekyylin tietyssä valenssitilassa olevalle atomille voidaan määrittää tietty atomi- tai kovalenttisäde (ionisidoksen tapauksessa ionisäde), joka kuvaa kemikaalin muodostavan atomin (ionin) elektronikuoren kokoa. sidos molekyylissä. Molekyylin elektronikuoren koko on tavanomainen arvo. On todennäköisyys (vaikkakin hyvin pieni), että molekyylin elektronit löytyvät suuremmasta etäisyydestä sen atomiytimestä. Molekyylin käytännön mitat määräytyvät sen tasapainoetäisyyden mukaan, johon ne voidaan saattaa yhteen, kun molekyylit ovat tiiviisti pakattuina molekyylikiteeseen ja nesteeseen. Suurilla etäisyyksillä molekyylit vetävät toisiaan puoleensa, lyhyemmillä etäisyyksillä ne hylkivät toisiaan. Molekyylin mitat voidaan löytää käyttämällä molekyylikiteiden röntgendiffraktioanalyysiä. Näiden mittojen suuruusluokka voidaan määrittää kaasujen diffuusiokertoimista, lämmönjohtavuudesta ja viskositeetista sekä aineen tiheydestä kondensoituneessa tilassa. Etäisyys, jolla saman tai eri molekyylien valenssisitomattomat atomit voivat lähestyä toisiaan, voidaan luonnehtia niin sanottujen van der Waalsin säteiden (Ǻ) keskiarvoilla.

Van der Waalsin säde ylittää merkittävästi kovalenttisen säteen. Tuntemalla van der Waalsin arvot, kovalenttiset ja ioniset säteet, on mahdollista rakentaa molekyyleistä visuaalisia malleja, jotka heijastaisivat niiden elektronisten kuorien muotoa ja kokoa.

Kovalenttiset kemialliset sidokset molekyylissä sijaitsevat tietyissä kulmissa, jotka riippuvat atomiorbitaalien hybridisaatiotilasta. Siten tyydyttyneiden orgaanisten yhdisteiden molekyyleille on tunnusomaista hiiliatomin muodostamien sidosten tetraedrinen (tetraedrinen) järjestely, kaksoissidoksen (C = C) molekyyleille - hiiliatomien litteä järjestely, kolminkertaisen yhdisteen molekyyleille. sidos (C º C) - sidosten lineaarinen järjestely . Siten polyatomisella molekyylillä on tietty konfiguraatio avaruudessa, eli tietty sidosten järjestelyn geometria, jota ei voida muuttaa rikkomatta niitä. Molekyylille on tunnusomaista yksi tai toinen atomien järjestyksen symmetria. Jos molekyylillä ei ole tasoa ja symmetriakeskusta, se voi esiintyä kahdessa konfiguraatiossa, jotka ovat toistensa peilikuvia (peiliantipodeja tai stereoisomeeriä). Kaikki tärkeimmät biologiset funktionaaliset aineet elävässä luonnossa esiintyvät yhden tietyn stereoisomeerin muodossa.

Kvantokemiallinen teoria kemiallisesta rakenteesta

Kvanttikemiallisessa kemiallisen rakenteen teoriassa tärkeimmät parametrit, jotka määrittävät molekyylin yksilöllisyyden, ovat sen elektroniset ja spatiaaliset (stereokemialliset) konfiguraatiot. Tässä tapauksessa konfiguraatio, jolla on pienin energia, eli maaenergiatila, otetaan elektroniseksi konfiguraatioksi, joka määrää molekyylin ominaisuudet.

Molekyylirakenteen esitys

Molekyylit koostuvat elektroneista ja atomiytimistä, jälkimmäisten sijainti molekyylissä ilmaistaan rakennekaavalla (koostumuksen välittämiseen käytetään ns. bruttokaavaa). Proteiinimolekyylit ja jotkut keinotekoisesti syntetisoidut yhdisteet voivat sisältää satoja tuhansia atomeja. Polymeerimakromolekyylejä tarkastellaan erikseen.

Molekyylit ovat tutkimuskohteena molekyylien rakenteen teorialle, kvanttikemialle, jonka laitteisto käyttää aktiivisesti kvanttifysiikan saavutuksia, mukaan lukien sen relativistiset osat. Tällä hetkellä kehitteillä on myös sellainen kemian alue kuin molekyylisuunnittelu. Tietyn aineen molekyylien rakenteen määrittämiseksi modernilla tieteellä on valtava joukko työkaluja: elektronispektroskopia, värähtelyspektroskopia, ydinmagneettinen resonanssi ja elektronien paramagneettinen resonanssi ja monet muut, mutta tällä hetkellä ainoat suorat menetelmät ovat diffraktiomenetelmät, kuten kuten röntgendiffraktio ja neutronidiffraktio.

Atomien vuorovaikutus molekyylin muodostumisen aikana

Kemiallisten sidosten luonne molekyylissä pysyi mysteerinä kvanttimekaniikan luomiseen asti - klassinen fysiikka ei pystynyt selittämään valenssisidosten kyllästymistä ja suuntaa. Heitler ja Lontoo loivat perustan kemiallisten sidosten teorialle vuonna 1927 käyttäen esimerkkiä yksinkertaisimmasta molekyylistä H2. Myöhemmin teoriaa ja laskentamenetelmiä paranneltiin merkittävästi.

Valtaosan orgaanisten yhdisteiden molekyylien kemialliset sidokset ovat kovalenttisia. Epäorgaanisten yhdisteiden joukossa on ionisia ja luovuttaja-akseptorisidoksia, jotka toteutuvat atomin elektroniparin jakamisen seurauksena. Molekyylin muodostumisenergia atomeista monissa samankaltaisten yhdisteiden sarjoissa on suunnilleen additiivinen. Eli voimme olettaa, että molekyylin energia on sen sidosten energioiden summa, joilla on vakioarvot sellaisissa sarjoissa.

Molekyylienergian additiivisuus ei aina täyty. Esimerkki additiivisuuden rikkomisesta ovat litteät orgaanisten yhdisteiden molekyylit, joissa on niin kutsuttuja konjugoituja sidoksia, toisin sanoen useita sidoksia, jotka vuorottelevat yksittäisten sidosten kanssa. Elektronien p-tilojen voimakas siirtyminen johtaa molekyylin stabiloitumiseen. Elektronien tiheyden tasaantuminen, joka johtuu elektronien p-tilojen kollektivisoitumisesta sidosten yli, ilmaistaan kaksoissidosten lyhentymisenä ja yksittäisten sidosten pidentymisenä. Bentseenin hiilivälisten sidosten säännöllisessä kuusikulmiossa kaikki sidokset ovat identtisiä ja niiden pituus on yksinkertaisen ja kaksoissidoksen pituuksien välissä. Sidosten konjugaatio ilmenee selvästi molekyylispektreissä. Nykyaikainen kvanttimekaaninen kemiallisten sidosten teoria ottaa huomioon elektronien p-, mutta myös s-tilojen siirtymisen, joka havaitaan missä tahansa molekyyleissä.

Suurimmassa osassa tapauksia molekyylin valenssielektronien kokonaisspin on nolla. Parittomia elektroneja sisältävät molekyylit - vapaat radikaalit (esimerkiksi atomi vety H, metyyli CH 3) ovat yleensä epävakaita, koska kun ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, tapahtuu merkittävä energian väheneminen kovalenttisten sidosten muodostumisen vuoksi.

Molekyylien välinen vuorovaikutus

Molekyylien spektrit ja rakenne

Molekyylien sähköiset, optiset, magneettiset ja muut ominaisuudet liittyvät molekyylien eri tilojen aaltotoimintoihin ja energioihin. Molekyylispektrit antavat tietoa molekyylien tiloista ja niiden välisen siirtymän todennäköisyydestä.

Spektrien värähtelytaajuudet määräytyvät atomien massojen, niiden sijainnin ja atomien välisten vuorovaikutusten dynamiikan perusteella. Spektrien taajuudet riippuvat molekyylien hitausmomenteista, joiden määrittäminen spektroskooppisista tiedoista mahdollistaa tarkkojen atomien välisten etäisyyksien arvojen saamisen molekyylissä. Viivojen ja vyöhykkeiden kokonaismäärä molekyylin värähtelyspektrissä riippuu sen symmetriasta.

Molekyylien elektroniset siirtymät kuvaavat niiden elektronisten kuorien rakennetta ja kemiallisten sidosten tilaa. Molekyylien spektreille, joissa on enemmän sidoksia, on tunnusomaista pitkäaaltoiset absorptiokaistat, jotka putoavat näkyvälle alueelle. Tällaisista molekyyleistä rakennetuille aineille on ominaista väri; Nämä aineet sisältävät kaikki orgaaniset väriaineet.

Molekyylit kemiassa, fysiikassa ja biologiassa

Molekyylikäsite on kemian perusta, ja tiede velkaa suurimman osan tiedosta molekyylien rakenteesta ja toimivuudesta kemian tutkimukselle. Kemia määrittää molekyylien rakenteen kemiallisten reaktioiden perusteella ja päinvastoin molekyylin rakenteen perusteella määrittää, millainen reaktioiden kulku tulee olemaan.

Molekyylin rakenne ja ominaisuudet määräävät ne fysikaaliset ilmiöt, joita molekyylifysiikka tutkii. Fysiikassa molekyylin käsitettä käytetään selittämään kaasujen, nesteiden ja kiinteiden aineiden ominaisuuksia. Molekyylien liikkuvuus määrää aineen diffuusion, viskositeetin, lämmönjohtavuuden jne. Ensimmäisen suoran kokeellisen todisteen molekyylien olemassaolosta sai ranskalainen fyysikko Jean Perrin vuonna 1906 tutkiessaan Brownin liikettä.

Koska kaikki elävät organismit ovat olemassa molekyylien välisten hienosti tasapainotettujen kemiallisten ja ei-kemiallisten vuorovaikutusten perusteella, molekyylien rakenteen ja ominaisuuksien tutkiminen on biologian ja yleensä luonnontieteen kannalta olennaisen tärkeää.

Biologian, kemian ja molekyylifysiikan kehitys johti molekyylibiologian syntymiseen, joka tutkii elämän perusilmiöitä biologisesti toimivien molekyylien rakenteeseen ja ominaisuuksiin perustuen.

Saattaa sisältää positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita, ts. tässä tapauksessa toteutetaan. Ilmoitettujen lisäksi välillä on myös heikompia vuorovaikutuksia. Hylkivät voimat vaikuttavat valenssista sitoutumattomien sidosten välillä.

Rakenneopin kehittyminen liittyy erottamattomasti ennen kaikkea menestykseen. 60-luvulla luotu rakenneteoria. 1800-luvulla A. M. Butlerovin, F. A. Kekulen, A. S. Cooperin ja muiden teokset mahdollistivat valenssisekvenssin esittämisen tai rakennekaavojen avulla. Samalla empiirisellä kaavalla voi olla erilaisia rakenteita, joilla on erilaiset ominaisuudet (ilmiö). Näitä ovat esimerkiksi C 5 H 5 OH ja (CH 3) 2 O. Nämä yhdisteet eroavat toisistaan:

Joissakin tapauksissa isomeeriset muuttuvat nopeasti toisikseen ja niiden välille muodostuu dynaaminen suhde (katso). Myöhemmin J. H. Van't Hoff ja itsenäisesti ranskalainen kemisti A. J. Le Bel ymmärsivät ilmiön tilajärjestelyn ja selittivät sen. A. Werner (1893) laajensi rakenneteorian yleiset ideat epäorgaanisiin. 1900-luvun alkuun mennessä. oli yksityiskohtainen teoria, joka perustui vain niiden kemiallisten ominaisuuksien tutkimukseen. On huomionarvoista, että myöhemmin kehitetyt suorat fysikaaliset tutkimusmenetelmät vahvistivat suurimmassa osassa tapauksista täysin makroskooppisia suureita tutkimalla määritellyt, eivät yksittäiset.

Joidenkin diatomien ytimien väliset tasapainoetäisyydet r 0 ja energiat D (25 °C:ssa)

	r 0, Ǻ		r 0, Ǻ






				C-Br……………….
Cº C…………………		C-I…………………
C-H………………..		C-S………………..
C-O………………..		VAI NIIN…………….
C=O…………………		N-H………………..
C-N………………..		S-H………………..







			Suurimmassa osassa tapauksia kokonaisvalenssi on nolla, ts. ne ovat pareittain kyllästyneitä. , jotka sisältävät parittomia - (esim. atomi H · · , metyyli CH · · 3) ovat yleensä epävakaita, koska kun ne yhdistyvät toisiinsa, tapahtuu merkittävää energian laskua valenssisidosten muodostumisen vuoksi. Tehokkain menetelmä rakenteen tutkimiseen on (). Sähköiset ja optiset ominaisuudet. Käyttäytymisen sähkökentässä määräävät sähköiset perusominaisuudet - vakio ja . tarkoittaa positiivisten ja negatiivisten varausten painopisteiden välistä eroa, eli sähköistä epäsymmetriaa. Vastaavasti ne, joilla on keskus, esimerkiksi H2, jäävät ilman vakiota; päinvastoin, HCl:ssä ne ovat siirtyneet kohti Cl:ää ja ovat yhtä suuria kuin 1,03 D (1,03 × 10-18 CGS-yksikköä). jolle on tunnusomaista minkä tahansa elektronikuoren kyky siirtyä sähkökentän vaikutuksesta, minkä seurauksena syntyy indusoitunut. Arvot ja löytyvät kokeellisesti käyttämällä dielektrisyysvakiomittauksia. Ominaisuuksien additiivisuuden tapauksessa se voidaan esittää yhteyksien summana (ottaen huomioon niiden suunta), sama pätee. Elementeillä, joilla on tai parittomat numerot, on ydinspin paramagnetismi. Tällaisille ytimille on tunnusomaista

Aine voi olla kolmessa aggregaatiotilassa: kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen. Molekyylifysiikka on fysiikan haara, joka tutkii kappaleiden fysikaalisia ominaisuuksia eri aggregaatiotiloissa niiden molekyylirakenteen perusteella.

Lämpöliike- aineen atomien tai molekyylien satunnainen (kaoottinen) liike.

MOLEKULAARIKINEETTISEN TEORIAN PERUSTEET

Molekyylikineettinen teoria on teoria, joka selittää lämpöilmiöitä makroskooppisissa kappaleissa ja näiden kappaleiden ominaisuuksia niiden molekyylirakenteen perusteella.

Molekyylikineettisen teorian perusperiaatteet:

aine koostuu hiukkasista - molekyyleistä ja atomeista, jotka on erotettu välilyönnillä,
nämä hiukkaset liikkuvat kaoottisesti,
hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.

MOLEKyyLIEN MASSA JA KOOT

Molekyylien ja atomien massat ovat hyvin pieniä. Esimerkiksi yhden vetymolekyylin massa on noin 3,34 * 10 -27 kg, happi - 5,32 * 10 -26 kg. Yhden hiiliatomin massa m 0C = 1,995*10-26 kg

Aineen suhteellinen molekyylimassa (tai atomimassa) Mr on tietyn aineen molekyylin (tai atomin) massan suhde 1/12 hiiliatomin massasta: (atomimassayksikkö).

Aineen määrä on tietyssä kappaleessa olevien molekyylien N suhde atomien lukumäärään 0,012 kg:ssa hiiltä N A:

Mooli- aineen määrä, joka sisältää yhtä monta molekyyliä kuin on atomeja 0,012 kg:ssa hiiltä.

Molekyylien tai atomien lukumäärää 1 moolissa ainetta kutsutaan Avogadron vakio:

Moolimassa- 1 aineen massa:

Aineen molaarinen ja suhteellinen molekyylimassa liittyvät toisiinsa suhteella: M = M r * 10 -3 kg/mol.

MOLEKyyLIEN NOPEUS

Huolimatta molekyylien liikkeen satunnaisesta luonteesta, niiden nopeuksien jakautumisella on tietty kuvio, joka nimeltään Maxwellin jakelu.

Tätä jakaumaa kuvaavaa kuvaajaa kutsutaan Maxwell-jakaumakäyräksi. Se osoittaa, että molekyylijärjestelmässä tietyssä lämpötilassa on erittäin nopeita ja erittäin hitaita, mutta suurin osa molekyyleistä liikkuu tietyllä nopeudella, jota kutsutaan todennäköisimmiksi. Lämpötilan noustessa tämä todennäköisin nopeus kasvaa.

IDEALINEN KAASU MOLEKULAARIKINEETTISESSÄ TEORIASSA

Ihanteellinen kaasu on yksinkertaistettu kaasumalli, jossa:

kaasumolekyylejä pidetään materiaalipisteinä,
molekyylit eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa
esteisiin törmäävät molekyylit kokevat elastista vuorovaikutusta.

Toisin sanoen ihanteellisen kaasun yksittäisten molekyylien liike noudattaa mekaniikan lakeja. Todelliset kaasut käyttäytyvät kuin ideaaliset kaasut riittävän suurella harvinaisuudella, kun molekyylien väliset etäisyydet ovat monta kertaa suurempia kuin niiden koko.

Molekyylikineettisen teorian perusyhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti

Nopeus kutsutaan keskimääräiseksi neliönopeudeksi.

LÄMPÖTILA

Mitä tahansa makroskooppista kappaletta tai makroskooppisten kappaleiden ryhmää kutsutaan termodynaaminen järjestelmä.

Terminen tai termodynaaminen tasapaino- termodynaamisen järjestelmän tila, jossa kaikki sen makroskooppiset parametrit pysyvät muuttumattomina: tilavuus, paine eivät muutu, lämmönvaihtoa ei tapahdu, ei tapahdu siirtymiä aggregaatiotilasta toiseen jne. Jatkuvissa ulkoisissa olosuhteissa mikä tahansa termodynaaminen järjestelmä menee spontaanisti termisen tasapainon tilaan.

Lämpötila- fysikaalinen suure, joka kuvaa kappalejärjestelmän lämpötasapainotilaa: kaikilla järjestelmän kappaleilla, jotka ovat termisessä tasapainossa keskenään, on sama lämpötila.

Absoluuttinen nollalämpötila- rajalämpötila, jossa ihanteellisen kaasun paineen vakiotilavuudessa on oltava nolla tai ihanteellisen kaasun tilavuuden vakiopaineessa on oltava nolla.

Lämpömittari- laite lämpötilan mittaamiseen. Tyypillisesti lämpömittarit kalibroidaan Celsius-asteikolla: veden kiteytymislämpötila (jään sulamispiste) vastaa 0°C, sen kiehumispiste -100°C.

Kelvin otti käyttöön absoluuttisen lämpötila-asteikon, jonka mukaan nollalämpötila vastaa absoluuttista nollaa, Kelvin-asteikon lämpötilayksikkö on yhtä suuri kuin Celsius-aste: [T] = 1 K(Kelvin).

Energiayksiköissä ilmaistun lämpötilan ja kelvinin lämpötilan välinen suhde:

Missä k= 1,38*10 -23 J/K - Boltzmannin vakio.

Absoluuttisen asteikon ja Celsius-asteikon välinen suhde:

T = t + 273

Missä t- lämpötila Celsius-asteina.

Kaasumolekyylien kaoottisen liikkeen keskimääräinen kineettinen energia on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan:

Molekyylien keskimääräinen neliönopeus

Kun otetaan huomioon yhtäläisyys (1), molekyylikineettisen teorian perusyhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti:

IDEAALISEN KAASUN TILAN YHTÄLÖ

Olkoon kaasun, jonka massa on m, tilavuus V lämpötilassa T ja paineita R, A M- kaasun moolimassa. Määritelmän mukaan kaasumolekyylien pitoisuus on: n = N/V, Missä N- molekyylien määrä.

Korvataan tämä lauseke molekyylikineettisen teorian perusyhtälöön:

Koko R kutsutaan universaaliksi kaasuvakioksi, ja yhtälö kirjoitetaan muotoon

kutsutaan ideaalikaasun tilayhtälöksi tai Mendeleev-Clapeyron yhtälöksi. Normaaliolosuhteet - kaasun paine on yhtä suuri kuin ilmakehän ( R= 101,325 kPa) jään sulamislämpötilassa ( T = 273,15TO).

1. Isoterminen prosessi

Termodynaamisen järjestelmän tilan muuttamisprosessia vakiolämpötilassa kutsutaan isoterminen.

Jos T = jatkuva, niin

Boyle-Mariotten laki

Tietylle kaasumassalle kaasun paineen ja tilavuuden tulo on vakio, jos kaasun lämpötila ei muutu: p 1 V 1 = p 2 V 2 klo T = vakio

Kuvaajaa prosessista, joka tapahtuu vakiolämpötilassa, kutsutaan isotermiksi.

2. Isobaarinen prosessi

Termodynaamisen järjestelmän tilan muuttumista vakiopaineessa kutsutaan prosessiksi isobaarinen.

Gay-Lussacin laki

Tietyn kaasumassan tilavuus vakiopaineessa on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan:

Jos kaasu, jonka tilavuus on V 0, on normaaleissa olosuhteissa: ja sitten muuttuu vakiopaineessa tilaan, jonka lämpötila on T ja tilavuus V, niin voimme kirjoittaa

Nimettyään

saamme V = V 0 T

Kerrointa kutsutaan kaasujen tilavuuslaajenemisen lämpötilakertoimeksi. Vakiopaineessa tapahtuvan prosessin kuvaajaa kutsutaan isobar.

3.Isokoorinen prosessi

Termodynaamisen järjestelmän tilan muutosprosessia vakiotilavuudessa kutsutaan isokoriseksi. Jos V = vakio, Tuo

Charlesin laki

Tietyn kaasumassan paine vakiotilavuudessa on suoraan verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan:

Jos kaasu, jonka tilavuus on V 0, on normaaleissa olosuhteissa:

ja sitten tilavuutta ylläpitäen menee tilaan, jossa on lämpötila T ja paineita R, sitten voimme kirjoittaa

Vakiotilavuudella tapahtuvan prosessin kuvaajaa kutsutaan isochore.

Esimerkki. Mikä on paineilman paine 20 litran sylinterissä 12°C:ssa, jos tämän ilman massa on 2 kg?

Ihanteellisen kaasun tilayhtälöstä

Määritetään painearvo.

Molekyyli (ranskalainen molekyyli, latinasta mole - massa) on aineen pienin hiukkanen, joka pystyy elämään itsenäisesti ja jolla on sen kemialliset ominaisuudet.

Molekyylien rakenteen ja ominaisuuksien tutkiminen on herättänyt poikkeuksellista kiinnostusta solujen ja kudosten submikroskooppisen rakenteen sekä biologisten prosessien mekanismin ymmärtämiseen molekyylitasolla. Suuret edistysaskeleet molekyylien ja erityisesti biopolymeerien, kuten proteiinien ja nukleiinihappojen, rakenteen tutkimuksessa ovat osoittaneet, että näiden aineiden tärkeimmät toiminnot organismeissa suoritetaan yksittäisten molekyylien tasolla ja siksi niitä tulisi tutkittu molekyyliilmiöinä. On esimerkiksi todettu, että sellaiset proteiinien toiminnot kuin entsymaattiset, rakenteelliset, supistuvat, immuunit, kuljetukset (reversiibeli sitoutuminen ja elintärkeiden aineiden siirto) tapahtuvat molekyylitasolla ja määräytyvät suoraan molekyylien rakenteen ja ominaisuuksien mukaan. näitä aineita. Organismien perinnöllisyys ja vaihtelevuus liittyvät nukleiinihappomolekyylien erityiseen rakenteeseen ja ominaisuuksiin, jotka sisältävät kaiken kehon proteiinien synteesiin tarvittavan geneettisen tiedon. Pienet poikkeamat useiden biologisesti tärkeiden aineiden molekyylien rakenteessa tai koostumuksessa tai muutokset tiettyjen aineenvaihduntaprosessien molekyylimekanismissa ovat syynä useisiin sairauksiin (esimerkiksi sirppisoluanemia, perinnöllinen galaktosemia, diabetes mellitus jne. .), joita kutsutaan molekyylisairauksiksi.

Kunkin aineen molekyyli koostuu tietystä määrästä atomeja (katso) yhtä kemiallista alkuainetta (yksinkertainen aine) tai eri alkuaineita (monimutkainen aine), jotka yhdistyvät kemiallisilla (valenssi)sidoksilla. Molekyylin koostumus ilmaistaan kemiallisella kaavalla, jossa alkuaineiden merkit osoittavat molekyylin muodostavien atomien tyypin ja oikeassa alakulmassa olevat numerot osoittavat, kuinka monta atomia jokaisesta elementistä sisältyy molekyyliin. Siten glukoosin C 6 H 12 O 6 kemiallisesta kaavasta seuraa, että glukoosimolekyyli koostuu 6 hiiliatomista, 12 vetyatomista ja 6 happiatomista. Joidenkin metallien inerttien kaasujen ja höyryjen molekyylit ovat yksiatomisia. Nämä ovat yksinkertaisimpia molekyylejä. Monimutkaisimmat molekyylit ovat proteiineja (katso), nukleiinihappoja (katso) ja muita biopolymeerejä, jotka koostuvat useista tuhansista atomeista.

Molekyylin kemiallisen kaavan löytämiseksi on tarpeen määrittää tutkittavan aineen likimääräinen molekyylipaino (cm) ja sen molekyylin yksinkertaisin (empiirinen) kaava. Jälkimmäinen on johdettu tietyn aineen prosentuaalisesta koostumuksesta ja tämän aineen muodostavien kemiallisten alkuaineiden atomipainoista (katso). Esimerkiksi kemiallinen analyysi on osoittanut, että bentseenissä on 92,26 % hiiltä ja 7,74 % vetyä. Tästä seuraa, että bentseenimolekyylin hiiliatomien lukumäärän suhde vetyatomien lukumäärään on yhtä suuri:

jossa 12,011 ja 1,008 ovat vastaavasti hiilen ja vedyn atomipainot. Siksi bentseenin yksinkertaisimman kaavan tulisi olla CH. Vertaamalla bentseenin yksinkertaisinta kaavaa sen likimääräiseen molekyylipainoon (78,1), joka on saatu kokeellisesti, sen todellinen tai todellinen kaava C 6 H 6 määritetään.

Molekyylien koot ilmaistaan A:ssa. Esimerkiksi vesimolekyylin halkaisija, jos sillä on pallomainen muoto, on 3,8 A. Suurimolekyylisten aineiden molekyylit ovat paljon suurempia, esimerkiksi suuren molekyylin lineaariset mitat ja naudan fibrinogeenin sauvan muotoisten molekyylien pienet akselit ovat 700 ja 40 A ja tupakan mosaiikkiviruksilla - 2800 ja 152 A, vastaavasti. Molekyylin suhteellisen massan mitta on molekyylipaino (cm), jonka arvo vaihtelee useista yksiköistä miljooniin.

Järjestys, jossa atomit liittyvät molekyyliin (molekyylien kemiallinen rakenne A. M. Butlerovin mukaan), on kuvattu niin sanotuilla rakennekaavoilla. Esimerkiksi etikkahapon C 2 H 4 O 2 kemiallinen rakenne on esitetty seuraavalla rakennekaavalla:

jossa jokainen viiva tarkoittaa valenssiyksikköä (cm), atomia lähestyvien viivojen lukumäärä on yhtä suuri kuin sen valenssi tietyssä yhdisteessä.

Molekyylin kemiallinen rakenne, joka on löydetty molekyylipainon, kemiallisen koostumuksen ja tutkittavan aineen kemiallisten ominaisuuksien tutkimuksen perusteella ja lopuksi vahvistettu sen synteesillä aineista, joiden kemiallinen rakenne tunnetaan, on tärkeä tekijä. aineen ominaisuuksien, erityisesti sen farmakologisen vaikutuksen, toksisuuden ja biologisten toimintojen määrittäminen. Isomeerien ominaisuuksien ero (katso Isomerismi) on esimerkki aineiden ominaisuuksien riippuvuudesta niiden molekyylien kemiallisesta rakenteesta. Isomeerien molekyylien atomikoostumus on sama, esimerkiksi dimetyylieetterillä ja etyylialkoholilla isomeereinä on samat kemialliset kaavat C 2 H 6 O, mutta niiden rakennekaavat ovat erilaiset:

mikä selittää niiden erilaiset ominaisuudet.

Atomin kykyä muodostaa tietty määrä kemiallisia sidoksia molekyylien muiden atomien kanssa kutsutaan tietyn atomin valenssiksi. Kun muodostuu kemiallinen (valenssi)sidos, tapahtuu vuorovaikutuksessa olevien atomien ulompien (valenssi)elektronien uudelleenjärjestely, jonka seurauksena molekyylin atomien ulommat elektronikuoret saavat vakaan rakenteen, joka on ominaista inerttien kaasujen atomeille ( katso) ja koostuu yleensä kahdeksasta elektronista (elektronioktetti). Valenssielektronien uudelleenjärjestelymenetelmästä riippuen erotetaan useita kemiallisten sidosten päätyyppejä.

Ionisia (sähkövalentteja) sidoksia esiintyy kemiallisilta ominaisuuksiltaan suuresti eroavien alkuaineiden atomien välillä, esimerkiksi alkalimetalliatomien ja halogeeniatomien välillä. Tässä tapauksessa metalliatomi luovuttaa elektronin halogeeniatomille (kuva 1).

Riisi. 1. Natriumkloridimolekyylin muodostuminen.

Atomista, joka luovuttaa elektronin, tulee positiivisesti varautunut ioni. Atomista, joka ottaa vastaan elektronin, tulee negatiivisesti varautunut ioni. Tällä tavalla syntyvät vastakkaisesti varautuneet ionit vetävät puoleensa toisiaan muodostaen molekyylin. Molekyylejä ja yhdisteitä, joissa on ionisia sidoksia (esimerkiksi alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ensimmäisen ja toisen ryhmän metallien suolat ja oksidit) kutsutaan heteropolaariseksi. Ionisidokselle on tunnusomaista suuri lujuus (sidosenergia), eli työ, joka vaaditaan molekyylin hajottamiseksi yksittäisiksi ioneiksi.

Kovalenttinen (atomi)sidos syntyy, kun atomit, joilla on identtiset tai samankaltaiset ominaisuudet, ovat vuorovaikutuksessa. Tässä tapauksessa kukin yhdistävistä atomeista luovuttaa yhden tai useamman valenssielektronin muodostaen parin (tai useamman elektroniparin), joka tulee yhteiseksi molemmille atomeille. Yleistynyt elektronipari, joka ympäröi atomien ytimiä niiden liikkeessä, pitää ne lähellä toisiaan. Kovalenttisia sidoksia sisältäviin molekyyleihin kuuluvat yksinkertaisten kaasujen, oksidien ja vetyyhdisteiden, ei-metallien ja monien orgaanisten yhdisteiden molekyylit:

Pisteet osoittavat elektroneja, jotka sijaitsevat atomien uloimmissa elektronikuorissa, ja kemialliset symbolit osoittavat atomien ytimiä, joissa on kaikki elektronikuoret paitsi uloimmat. Atomeja sitova elektronipari vastaa yleisten rakennekaavojen valenssiominaisuutta.

Molekyylejä, joissa negatiivisten (elektronien) ja positiivisten (atomiytimet) varausten sähköiset painopisteet kohtaavat, kutsutaan homeopolaariseksi. Näitä ovat esimerkiksi yksinkertaisten kaasujen ja hiilivetyjen molekyylit. Jos molekyylien negatiivisten ja positiivisten varausten sähköiset painopisteet eivät täsmää, molekyylejä kutsutaan polaariseksi (esimerkiksi vesi-, ammoniakki-, vetyhalogenidit, alkoholit, ketonit, aldehydit, eetterit) molekyylit. Polaarinen molekyyli käyttäytyy kuin dipoli eli kahden sähkövarauksen e+ ja e- järjestelmä, jotka ovat suuruudeltaan samansuuruisia, mutta etumerkillisesti vastakkaisia ja sijaitsevat etäisyydellä h toisistaan (kuva 2).

Riisi. 2. Dipolikaavio.

Tuloa e·h=μ kutsutaan molekyylin dipolimomentiksi. Jälkimmäinen on molekyylin polariteetin mitta. Polaarisista molekyyleistä koostuvilla aineilla on korkeammat kiehumispisteet, ominaislämmöt, höyrystymislämpö ja pintajännitys kuin homeopolaarisista molekyyleistä koostuvilla aineilla. Polaaristen molekyylien välinen vuorovaikutus on yksi syistä molekyylien assosioitumiseen nesteissä, ja polaaristen liuotinmolekyylien vuorovaikutus polaaristen molekyylien tai liuenneiden ionien kanssa on jälkimmäisten solvataatio. Polaaristen molekyylien diffuusionopeus solukalvon läpi on pienempi kuin homeopolaaristen molekyylien diffuusionopeus.

Koordinaatiosidos (puolipolaarinen, luovuttaja-akseptori) on kovalenttinen sidos, joka syntyy atomien välillä, jotka ovat osa eri molekyylejä, joista toisessa on yksittäinen elektronipari ja toisesta puuttuu kaksi elektronia stabiilin ulomman elektronikuoren muodostamiseksi. . Tämäntyyppinen kytkentä on tyypillistä monimutkaisille yhdisteille. Esimerkiksi ammoniakkimolekyylin NH 3 yhdistäminen boorifluoridimolekyylin BF3 kanssa monimutkaiseksi boototeutetaan yksinäisellä typpielektroniparilla.

Typpiatomi toimii luovuttajana, booriatomi elektroniparin vastaanottajana.

Vetysidos esiintyy vetyatomin, joka on kovalenttisesti sitoutunut F-, O- tai N-atomiin, ja F-, O- tai N-atomien välillä, jotka sijaitsevat muissa molekyyleissä. Vetysidoksen lujuus on alhainen (5-10 kcal/mol), mutta riittää molekyyliyhdistelmien muodostumiseen nesteissä ja liuoksissa. Esimerkiksi vedessä tällaisilla assosiaatioilla on seuraava rakenne (vetysidokset on merkitty katkoviivoilla):

Vetysidoksia ei esiinny vain molekyylien välillä, vaan myös atomien välillä saman molekyylin sisällä; Nämä ovat niin sanottuja molekyylinsisäisiä vetysidoksia (vetysiltoja). Esimerkki tällaisesta sidoksesta on vetysidos vetyatomin ja happiatomin välillä o-metyylisalisylaattimolekyylissä:

Tämän sidoksen läsnäolon vuoksi o-metyylisalisylaatin ominaisuudet eroavat jyrkästi m- ja n-isomeerien ominaisuuksista. Vetysiltojen esiintyminen nukleiinihappojen, proteiinien ja muiden polymeerien molekyyleissä määrää suurelta osin näiden molekyylien labiilisuuden. Vetysidoksilla on merkittävä rooli protoplasman submikroskooppisessa rakenteessa.

Röntgen-, elektroni- ja neutronidiffraktion, molekyylispektroskopian ja ydinmagneettisen resonanssin avulla oli mahdollista määrittää yksittäisten atomien tilajärjestely molekyylissä, toisin sanoen useiden aineiden molekyylien geometrinen konfiguraatio. , mukaan lukien biologisesti tärkeiden aineiden molekyylit.

Molekyylien spatiaalisen konfiguraation määritelmä koostuu molekyylin ns. rungon määrittelystä, eli sen muodostavien atomien ytimien tilajärjestelystä ja elektronien jakautumisesta tietyn molekyylin sisällä.

Molekyylin ydin löydetään edellä olevilla menetelmillä määritettyjen sidospituutta ja sidoskulmia koskevien tietojen perusteella. Sidospituus on etäisyys kahden atomin keskusten välillä molekyylissä, jotka ovat yhteydessä toisiinsa kovalenttisella sidoksella. Pienempää kulmaa, joka muodostuu suorista viivoista, jotka yhdistävät kahden atomin A1 ja A2 keskustat kolmannen atomin A3 keskustaan tietyssä molekyylissä, kutsutaan sidoskulmaksi. Molekyylin ydin ei ole ehdottoman jäykkä. Esimerkiksi orgaanisten yhdisteiden molekyyleissä hiiliatomit voivat pyöriä yksittäisten (yksinkertaisten) sidosten ympärillä, kun taas ytimien suhteellinen sijainti muuttuu, mutta atomien kytkentäjärjestys molekyylissä, sidosten pituus ja sidoskulmat pysyvät vakiona. . Näitä erilaisia molekyylien muotoja, jotka johtuvat hiiliatomin pyörimisestä yksittäisen sidoksen ympärillä, kutsutaan konformaatioiksi. Saman molekyylin eri konformaatiot muuttuvat helposti ja palautuvasti toisikseen, mikä selittää rotaatioisomeerien puuttumisen ja molekyylien siirtymisen tietyn reaktion tapahtumiseen sopivimpaan muotoon.

Elektronien jakautuminen molekyyleissä selvitetään pääasiassa teoreettisilla laskelmilla, jotka perustuvat kahteen kvanttikemian perusperiaatteeseen. Ensimmäinen niistä sanoo, että elektronit atomeissa ja molekyyleissä voivat sijaita vain erillisillä ja täysin määritellyillä energiatasoilla. Toisen periaatteen mukaan atomeissa ja molekyyleissä olevia elektroneja ei voida pitää pistehiukkasina, joiden sijainti ja nopeus molekyylissä (tai atomissa) voidaan määrittää tarkasti kullekin ajanhetkelle. Todellisuudessa, kuten kvanttimekaniikka opettaa, voit määrittää vain todennäköisyyden, että elektroni on tietyllä ajanhetkellä joillakin avaruuden alueilla. Siksi voidaan kuvitella, että elektronin varaus on ikään kuin "levitetty" tietyllä avaruuden alueella elektronipilven muodossa, jonka jakautumisen avaruudessa määrää vastaava matemaattinen funktio (ns. elektronin tai sen molekyyliradan (tai atomiradan, jos sen jakautuminen määräytyy atomissa) aaltofunktio .

Osoitettiin, että kaikki molekyylin elektronit eivät ole yhtä tärkeitä sen kemiallisten ominaisuuksien kannalta. Esimerkiksi molekyylissä, jossa on suuri määrä kaksoissidoksia, joka sisältää suurimman osan yhdisteistä, joilla on hallitseva rooli elintärkeissä prosesseissa, elektronit voidaan jakaa kahteen tyyppiin. Ensimmäinen tyyppi sisältää σ-elektroneja, jotka osallistuvat yksittäisten sidosten muodostukseen, toinen tyyppi sisältää p-elektroneja, jotka osallistuvat kaksoissidosten muodostukseen. Ensimmäiset muodostavat molekyylin jäykän rungon ja sijaitsevat pareittain naapuriatomien välissä. Jälkimmäiset muodostavat paljon hajanaisemman pilven, joka peittää molekyylin koko reunan. Tällaisissa molekyyleissä kaikki niiden perusominaisuudet johtuvat p-elektroneista, jotka ovat labiileja σ-elektroneihin verrattuna ja voivat siksi osallistua helpommin erilaisiin prosesseihin.

Joka päivä käytämme joitain esineitä: otamme ne käsiimme, teemme niitä koskevia manipulaatioita - käännämme ne ympäri, tutkimme niitä ja lopulta rikomme ne. Oletko koskaan miettinyt, mistä nämä esineet on tehty? "Mitä tässä voi ajatella? Valmistettu metallista/puusta/muovista/kankaasta!" - monet meistä vastaavat hämmentyneenä. Tämä on osittain oikea vastaus. Mistä nämä materiaalit on valmistettu - metallista, puusta, muovista, kankaasta ja monista muista aineista? Tänään keskustelemme tästä aiheesta.

Molekyyli ja atomi: määritelmä

Asiantuntevalle henkilölle vastaus on yksinkertainen ja banaali: atomeista ja molekyyleistä. Mutta jotkut ihmiset hämmästyvät ja alkavat kysyä: "Mitä ovat atomi ja molekyyli? Miltä ne näyttävät?" jne. Vastataan näihin kysymyksiin järjestyksessä. No, ensinnäkin, mitä ovat atomi ja molekyyli? Kerrotaan heti, että nämä määritelmät eivät ole sama asia. Ja vielä enemmän, nämä ovat täysin erilaisia termejä. Atomi on siis kemiallisen alkuaineen pienin osa, joka on sen ominaisuuksien kantaja, massaltaan ja kooltaan niukka ainehiukkanen. Molekyyli on sähköisesti neutraali hiukkanen, jonka muodostavat useat toisiinsa liittyvät atomit.

Mikä on atomi: rakenne

Atomi koostuu elektronikuoresta ja (kuva). Ydin puolestaan koostuu protoneista ja neutroneista, ja kuori koostuu elektroneista. Atomissa protonit ovat positiivisesti varautuneita, elektronit ovat negatiivisesti varautuneita ja neutronit eivät ole varautuneita ollenkaan. Jos protonien lukumäärä vastaa, niin atomi on sähköisesti neutraali, ts. Jos kosketamme ainetta, joka muodostuu molekyyleistä sellaisilla atomeilla, emme tunne pienintäkään sähköimpulssia. Ja edes supertehokkaat tietokoneet eivät saa sitä kiinni jälkimmäisen puuttumisen vuoksi. Mutta tapahtuu, että protoneja on enemmän kuin elektroneja ja päinvastoin. Silloin olisi oikein kutsua sellaisia atomeja ioneiksi. Jos siinä on enemmän protoneja, se on sähköisesti positiivinen, mutta jos elektronit hallitsevat, se on sähköisesti negatiivinen. Jokaisella tietyllä atomilla on tiukka määrä protoneja, neutroneja ja elektroneja. Ja se voidaan laskea. Malli näiden hiukkasten lukumäärän löytämiseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi näyttää tältä:

Chem. elementti - R (lisää elementin nimi)
Protonit (p) - ?
Elektronit (e) - ?
Neutronit (n) - ?
Ratkaisu:
p = kemikaalin sarjanumero. elementti R jaksollisessa taulukossa, jonka nimi on D.I. Mendelejev
e = p
n = A r (R) - Ei R

Mikä on molekyyli: rakenne

Molekyyli on kemiallisen aineen pienin hiukkanen, eli se sisältyy jo suoraan sen koostumukseen. Tietyn aineen molekyyli koostuu useista identtisistä tai erilaisista atomeista. Molekyylien rakenteelliset ominaisuudet riippuvat sen aineen fysikaalisista ominaisuuksista, joissa ne ovat. Molekyylit koostuvat elektroneista ja atomeista. Jälkimmäisen sijainti löytyy rakennekaavan avulla. voit määrittää kemiallisen reaktion etenemisen. Ne ovat tavallisesti neutraaleja (ei sähkövarausta) eikä niissä ole parittomia elektroneja (kaikki valenssit ovat kyllästyneitä). Ne voidaan kuitenkin myös ladata, jolloin niiden oikea nimi on ionit. Molekyyleissä voi myös olla parittomia elektroneja ja tyydyttymättömiä valenssit - tässä tapauksessa niitä kutsutaan radikaaleiksi.

Johtopäätös

Nyt tiedät, mikä atomi on, ja kaikki aineet poikkeuksetta koostuvat molekyyleistä, ja jälkimmäiset puolestaan rakennetaan atomeista. Aineen fysikaaliset ominaisuudet määräävät atomien ja molekyylien järjestyksen ja yhteyden siinä.