Довольно продолжительное время ученые химики не проводили четкого различия между атомами и молекулами простых веществ. И лишь в 1811 году Авогадро выдвинул гипотезу, которая позволяла однозначно определить эти понятия. Однако свое признание эта гипотеза получила только в 1860 году после первого международного съезда химиков, когда молекулы стали пониматься как мельчайшие частицы вещества, участвующие в его химических превращениях.
Молекула - это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства. Все молекулы состоят из атомов одного или нескольких химических элементов и существуют как единые системы атомных ядер и электронов. В случае одноатомных молекул, например благородных газов, понятие атома и молекулы совпадают.
Атомы в молекуле удерживаются с помощью химических связей, а молекулы в веществе удерживаются силами межмолекулярного взаимодействия. Химические связи и межмолекулярное взаимодействие будут рассмотрены в следующих статьях.
В химии, кроме атомов и молекул, существуют и другие структурные единицы: ионы и радикалы.
Ионы - электрически заряженные частицы, образовавшиеся из атомов или атомных групп в результате потери или присоединения электронов.
Катионы - положительно заряженные ионы, потерявшие один или несколько электронов.
Анионы - отрицательно заряженные ионы, присоединившие один или несколько электронов.
Как можно вспомнить из предыдущей статьи, атом является электронейтральной частицей, но он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Из-за такого строения некоторые атомы, в силу своего большого размера, могут спокойно отдать несколько электронов, так как их положительно заряженное ядро слабо удерживает далеко расположенные электроны. Такие атомы становятся катионами. Или наоборот, атомы, имеющие небольшие размеры, могут "украсть" несколько электронов у другого атома, так как положительно заряженное ядро достаточно сильно притянет как свои, так и чужие электроны.
Радикалы - частицы (атомы или группы атомов) с неспаренными электронами. Они обладают высокой реакционной способностью.
Простое вещество - вещество, состоящее из атомов одного химического элемента.
Простые вещества являются формами существования химического элемента. Многие элементы могут существовать и существуют в виде нескольких простых веществ, например кислород (кислород и озон) или фосфор (белый, красный и черный фосфор).
Аллотропия - способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, отличающихся количеством атомов в молекуле, например кислород (два атома кислорода в молекуле - молекулярный кислород, три атома кислорода в молекуле - озон).
Полиморфизм - способность твердых веществ существовать в двух или нескольких формах с различной кристаллической структурой и вследствие чего различными свойствами. Такие формы по отношению друг к другу называют полиморфными модификациями.
Аллотропия в отличии от полиморфизма относится только к простым веществам и рассматривает различие в составе их молекул. Если речь идет о различии в строении кристаллических решеток простых веществ, то понятия полиморфизм и аллотропия совпадают. Например, о графите и алмазе можно сказать, что это аллотропные формы, а можно - полиморфные формы, причем оба варианты являются верными.
Сложное вещество - соединение, состоящее из атомов разных химических элементов.
Изоморфизм - способность сходных по составу веществ образовывать смешанные кристаллы, в которых близкие по размеру атомы, ионы и группы атомов случайным образом замещают друг друга.
Например, в кристаллах алюмокалиевых квасцов ионы калия могут быть замещены ионами рубидия или аммония, а ионы алюминия ионами хрома или железа. В этом случае говорят, что катионы калия изоморфны катионам рубидия или аммония, а катионы алюминия изоморфны катионам хрома или железа.
Большое спасибо за то, что прочитали мою статью. В следующей статье мы рассмотрим основные законы химии.