Молекула

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Тримерно (ляво и център) и двумерно (дясно) представяне на молекулата на органичното съединение атисан (atisane)

Молекулата (на латински: molecula, идва от moles — маса)[1] е повече или по-малко устойчиво съчетание от определен брой атоми, свързани помежду си чрез химични връзки[2]. Молекулите се считат за неутрални (нямат електричен заряд) и всичките им валентности са наситени. Молекула, която се състои от огромен брой атоми, се нарича макромолекула.

Свойствата на молекулите се определят от техният състав и строеж, т. е. от вида, броя и начина на свързване на един с друг на изграждащите ги атоми. Съставът и строежът на молекулите се изразяват съкратено посредством химични формули. От молекули са изградени част от простите вещества и всички хомеополярни съединения. Вещества, чиито молекули са съставени най-много от 1000 атома, се наричат нискомолекулни, а тези с по-многоатомни молекули — високомолекулни. Превръщането на един вид молекули в друг се нарича химична реакция.

В кинетичната теория на газовете терминът „молекула“ се ползва в малко по-широк смисъл на всяка газова частица. Например атомите на благородните газове се считат за молекули, макар че те са единични несвързани атоми.[3] Подобно разширение на понятието се прилага и в квантовата физика, органичната химия и биохимията, където за молекули се считат и молекулните йони, електрически заредените молекули и биомолекулите.

Една молекула може да е съставено от атомите на един елемент — например молекулата на кислорода (O2) — или от атоми на различни елементи — например молекулата на водата (H2O). Атомите и комплексите, свързани с нековалентни връзки като водородна или йонна връзка обикновено не се считат за самостоятелни молекули.[2]

Като съставни части на веществото молекулите се срещат много често в органичните вещества, предмет на биохимията. Те съставляват и по-голямата част от океаните и атмосферата. В същото време има голям брой твърди тела, които съдържат множество химични връзки, но не са съставени от ясно различими молекули - такива са повечето от минералите, от които се състои земната кора, мантията и ядрото на Земята. Не може да се определи точна молекула и при йонните кристали (соли) и ковалентните кристали, макар че те често са съставени от повтарящи се елементарни клетки, разположени в равнина — например графенът — или обхващат трите измерения като диамантът. Повечето кондензирани среди с метална връзка също имат повтаряща се елементарна клетка. При стъклата (твърди вещества в стъклообразно неподредено състояние) атомите също са свързани с химични връзки без ясно изразена молекула и без подреденото състояние на кристалите с повтарящ се елемент.

Изучаване на молекулите[редактиране | edit source]

Изучаването на молекулите е предмет на молекулната химия, молекулната физика и молекулярната биология, в зависимост от това какъв е фокусът на научното изследване. Молекулната химия определя законите за взаимодействие между молекулите, в резултат на което се образуват и разрешават химически връзки, докато молекулната физика разглежда физическите закони, определящи тяхната структура и свойства. В практиката обаче разликата не е голяма. От гледна точка на науката за молекулите една молекула представлява стабилна система (свързано състояние) от два или повече атома. Многоатомните йони могат понякога да бъдат разглеждани като молекули с електрически заряд. Терминът „нестабилна молекула“ се използва за силно активни химически субстанции, които съществуват много кратко време самостоятелно — например радикали, молекулни йони, молекулни комплекси във възбудено или в преходно състояние както и системи от сблъскващи се атоми от типа на Бозе-Айнщайнова кондензация.

История на наименованието[редактиране | edit source]

Наименованието „молекула“ произлиза от латинското "moles" и означава малка единица за маса. Първите споменавания на думата датират от 1678 г. във френски източници (molécule). Думата става модерна по времето на Рене Декарт, но до края на 18-ти век се използва само на латински и точното ѝ значение не е било твърдо установено.

Макар че в резултат постиженията на науката от началото на 19-и век и особено на законите на Джон Далтон, изведени при опитите му по определяне на атомното тегло (1803–1808) и на извеждането на закона на Авогадро (1811) мнозина химици приемат съществуването на молекулите, съществуват и противници на това понятие. Те са сред привържениците на позитивизма, както и физици като Мах, Болцман, Максуел и Гибс, за които молекулите не са нищо повече от удобна математическа конструкция. На международния конгрес на химиците в град Карлсруе (Германия) през 1860 година са приети определенията за понятията молекула и атом. Молекулата според приетата конвенция е най-малката частица на химичното вещество, имаща всичките му химични свойства.[4] По съвременните представи за молекулите обаче от тях се състоят само вещества в парообразно или газообразно състояние. За окончателно доказателство за съществуването на молекулите се счита работата на Жан Батист Перен за Брауновото движение (1911).

С увеличаването на знанията за строежа на веществото еволюира и дефиницията за молекула. Първите дефиниции я определят като „най-малката частица от дадено чисто химическо вещество, способна на самостоятелно съществуване и носител на основните му химични свойства“.[5] Но тази дефиниция не отразява например факта, че много вещества, срещани в природата — като скали, химическите соли или металите — са съставени от голям брой химически свързани атоми или йони, без да може да се идентифицират дискретни молекули.

Размер на молекулите[редактиране | edit source]

Макет на ДНК молекула

Повечето молекули са с твърде малък размер, за да бъдат наблюдавани с просто око, но има и изключения. ДНК е макромолекула и може да достигне макроскопичен размер; такива са и молекулите на много полимери. Най-малката молекула е тази на водорода (H2), която е с размер 0.74 Å.[6] Молекулите, използвани като строителни блокове за органичен синтез обикновено имат размер от няколко ангстрьома до няколко десетки ангстрьома. Наблюдението на единични молекули не е възможно с обикновен оптичен микроскоп и дори с електронен микроскоп, но при някои обстоятелства малки молекули и дори очертанията на индивидуални атоми могат да се наблюдават с помощта на специален микроскоп — атомно-силов микроскоп (на английски: atomic force microscope).

Молекулна формула[редактиране | edit source]

При означението на веществата с формула се използва най-простото съотношение на съставящите го химични елементи в цели числа. Например водата се състои винаги от две части водород и една част кислород, т.е. съотношението им е 2:1, а етиловият алкохол винаги съдържа въглерод, водород и кислород в съотношение 2:6:1. Това обаче не определя молекулата еднозначно, тъй като например диметиловият етер има същото съотношение като етанола. Молекулите с едни и същи по вид и брой атоми, но разположени по различен начин, се наричат изомери. Въглехидратите също съдържат едно и също съотношение на въглерод, водород и кислород (1:2:1), но могат да съдържат различен брой атоми в молекулата.

Молекулната формула отразява точния брой атоми, съставящи молекулата и така чрез нея се означават различните молекули. Съществува и т. нар. емпирична формула, която често съвпада с молекулната, но не винаги. Например ацетиленът има молекулна формула C2H2, но най-простото съотношение между атомите му е 1:1, т.е. би следвало да се изпише СН.

От химичната формула може да се изчисли молекулната маса. Тя се изразява в единици за атомна маса, които са равни на 1/12-та от масата на атома на въглеродния изотоп въглерод-12 (12C).

Източници[редактиране | edit source]

  1. Молекула Енциклопедия по физика на руски
  2. а б Compendium of Chemical Tetrminology. 1994.
  3. Chandra, Sulekh. Comprehensive Inorganic Chemistry. New Age Publishers. ISBN 8122415121.
  4. Основные понятия химии
  5. ((en)) Молекула - дефиниция (Frostburg State University)
  6. Roger L. DeKock, Harry B. Gray. Chemical structure and bonding. University Science Books, 1989. ISBN 093570261X. с. 199.

Вижте още[редактиране | edit source]

Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Molecule“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.