Уважаемые ученики, при изучении химии крайне важно четко понимать, что представляют собой мельчайшие частицы вещества – молекулы, и как их природа влияет на макроскопические свойства, такие как агрегатное состояние.
Молекула: Основная частица вещества
Определение и состав
Молекула - это наименьшая частица вещества, которая обладает его химическими свойствами и отражает его качественный и количественный состав.
Молекулы состоят из атомов, соединенных химическими связями. Число атомов каждого химического элемента в молекуле показывает молекулярная формула. Например, молекулярная формула пропана С3H8.
Важно помнить, что не все вещества состоят из отдельных молекул. Молекулярное строение имеют большинство органических веществ (например, спирты, сахара), а также некоторые неорганические вещества (вода, кислоты).
Немолекулярное строение имеют вещества, состоящие из ионов (поваренная соль NaCl) или атомов, объединенных в бесконечные слои, цепи или каркасы (алмаз, кварц).
Структурная формула
Молекулярная формула (например, C2H6O для этилового спирта и диметилового эфира) показывает только качественный и количественный состав. Однако структурная формула отражает порядок соединения атомов в молекуле согласно их валентности.
Вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одинаковую молекулярную формулу), но различное строение и, следовательно, разные свойства, называются изомерами, а само явление -изомерией. Например, уксусная кислота и метиловый эфир муравьиной кислоты имеют формулу С2H4O2, но совершенно разные свойства.
Агрегатное состояние вещества
Вещества могут находиться в трех основных агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Агрегатное состояние (и связанные с ним физические свойства, такие как температуры плавления и кипения) определяется следующими факторами:
· типом химической связи;
· типом межмолекулярного взаимодействия;
· молекулярной массой вещества.
Твердое состояние (Кристаллические решетки)
В твердых телах частицы (атомы, молекулы или ионы) плотно упакованы и «заперты» в определенных точках пространства, называемых узлами кристаллической решетки.
В зависимости от вида частиц в узлах решетки и характера связи между ними различают четыре основных типа кристаллических решеток. Про кристаллические решетки вы можете почитать в отдельной статье!
Жидкое и газообразное состояния
Газы характеризуются максимальным расстоянием между частицами и ничтожными силами взаимодействия, что позволяет молекулам свободно двигаться. Газы и летучие жидкости обычно состоят из неполярных молекул.
Жидкости имеют близкое расположение молекул, но, в отличие от твердых тел, частицы разупорядочены, что обеспечивает текучесть.
Роль межмолекулярных сил
Межмолекулярные взаимодействия, известные как ван-дер-ваальсовы силы, включают диполь-дипольные взаимодействия, взаимодействие диполь-индуцированный диполь и дисперсионные силы (силы Лондона). Эти силы удерживают молекулы в жидком и твердом состояниях.
Особую роль играет водородная связь:
Определение: это связь, возникающая между атомом водорода одной молекулы (или ее части) и атомом сильно электроотрицательного элемента (фтора, кислорода, азота) другой молекулы (или ее части).
Влияние: Водородные связи значительно сильнее обычных межмолекулярных сил. Их наличие приводит к:
· Повышению температур кипения и плавления. Например, этиловый спирт кипит при 78,4 °C, тогда как диметиловый эфир при -23,7 °C, хотя они являются изомерами.
· Хорошей растворимости в воде (для низших представителей). Поскольку молекулы воды (растворитель) также образуют водородные связи, они легко взаимодействуют с молекулами растворенного вещества, способными к водородному связыванию.
· Ассоциации молекул в жидкостях (например, низшие спирты и вода).
Стань покорителем химии вместе с нами!
В этой статье мы узнали про молекулы и агрегатное состояние вещества. Для сдачи ЕГЭ на высокие баллы необходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий.