Tartalom
Az atomok az univerzum minden alapvető építőkövei. Különböző tulajdonságaik 118 elemre osztják őket, amelyek egymillióféle módon kombinálhatók. A tudósok ezeket az atomok molekulák és vegyületek kombinációit nevezik. A molekulák alkotják minden ismerős tárgyát, amelyet ismersz, a levegőtől, amelyet lélegzik, a tüdőbe, amely azt beveszi. A tudósok széles körben dolgoznak a molekulákból előállított anyagokkal, ezért fontos tudni, hogy mi a molekula és milyen tulajdonságokkal rendelkezik.
Mik azok a molekulák és vegyületek?
Egy molekula két vagy több atom, amelyek kémiailag össze vannak kötve. Ha legalább két különböző elem alkotja a molekulát, akkor ezt vegyületnek nevezzük. Például a hidrogéngáz (H2) és a víz (H2O) molekulák, de a víz szintén vegyület, mivel hidrogénből és oxigénből áll. Egy molekula úgy viselkedik, mint egy egység, és egy anyag legkisebb darabja, amely megtartja az anyag összes tulajdonságát. Például, ha a cukrot (C12H22O11) valamely molekula szintjén kisebbre bontja fel, akkor már nem lenne cukor. Az egyedi szén-, hidrogén- és oxigénatomok lennének.
Hogyan alakulnak a molekulák?
Minden atom pozitív töltésű protonokból és negatív töltésű elektronokból áll. Ezek az elektronok orbitáloknak vagy héjaknak nevezett szintekben vannak elrendezve. A legintenzívebb elektronok a legkülső pályán helyezkednek el, az úgynevezett valenciahéj, és megoszthatók más atomokkal, hogy molekulát képezzenek. Az elektronok száma, amelyet egy orbitális képes tartani, meghatározza, hogy milyen molekulák alakulnak ki. Például a klór (Na) csak egy elektronot képes elfogadni, mielőtt valenciahéja megtelt. Ezért egy nátrium-atommal kombinálható asztali sóvá (NaCl), de kettővel nem Na2Cl képződéséhez.
Molekulák típusai
A molekulák lehetnek kovalens, poláris kovalens, ionos vagy fémes. Kovalens vegyületek akkor képződnek, amikor két atom megosztja elektronjait egyenlően. Ehhez mindkét atomnak azonos elektronegativitással kell rendelkeznie, vagy meg kell húznia az elektronokat. Csak azonos atomoknak van pontosan ugyanaz az elektronegativitása, tehát valódi kovalens kötések csak az önmagukhoz kötődő elemek, például a hidrogén-gáz (H2) között alakulnak ki. Az atomokat, amelyek elektronjaik kissé egyenetlenül oszlanak el, poláris kovalens molekuláknak nevezzük. Az ilyen típusú vegyületekben az egyik atom valamivel erősebben húzza az elektronot, mint a másik; ezért az elektron több időt tölt az erősebb atom körül, ideiglenes pozitív és negatív végeket hozva létre. Ionos vegyületek akkor képződnek, amikor az egyik atom sokkal erősebben húzza az elektronot, mint a másik atom, ezért a legtöbb időt az irányítja. A fématomok szabadon megosztják elektronjaikat sok atommal, elektronáramot okozva, ami jó villamos vezetővé teszi őket.
Vegyület Keverék
Két elemnek kémiailag kötnie kell egy molekulához; azaz meg kell osztaniuk az elektronokat. Ha ezeket úgy kombinálják, hogy egyetlen anyagnak tűnnek, de kémiailag nem kötődnek egymáshoz, ez keverék. Például a víz vegyület, mivel a hidrogén és az oxigén megosztja az elektronokat. A cukor víz keverék; bár alkotóelemei fizikailag keverednek, kémiailag nem kötődtek. A keverék általában hasonlít az alkotóelemeire, ugyanúgy, mint a cukorvíz édes, mint a cukor, és folyékony marad, mint a víz. A vegyületek nem tartják meg alkotóelemeik tulajdonságait. Például az asztali só (NaCl) nátriumból, amely a víz megérintésekor lángba kerül, és klórból, amely fertőtlenítőszer. Amikor összerakod őket, stabil, ehető anyagot képeznek.