Zawartość
Atomy są podstawowymi elementami składowymi wszystkiego we wszechświecie. Ich różne właściwości dzielą je na 118 elementów, które można łączyć na miliony sposobów. Naukowcy nazywają te kombinacje atomów cząsteczkami i związkami. Cząsteczki składają się na każdy znany obiekt, który znasz, od powietrza, którym oddychasz, do płuc, które go przyjmują. Naukowcy intensywnie pracują z substancjami złożonymi z cząsteczek, dlatego ważne jest, aby wiedzieć, czym jest cząsteczka i jakie ma właściwości.
Co to są cząsteczki i związki?
Cząsteczka to dwa lub więcej atomów chemicznie połączonych ze sobą. Jeśli cząsteczka składa się z co najmniej dwóch różnych elementów, nazywa się to związkiem. Na przykład wodór (H2) i woda (H2O) są cząsteczkami, ale woda jest również związkiem, ponieważ składa się z wodoru i tlenu. Cząsteczka działa jak pojedyncza jednostka i jest najmniejszym kawałkiem substancji, który zachowa wszystkie właściwości tej substancji. Na przykład, jeśli rozkładasz cukier (C12H22O11) na coś mniejszego niż jego poziom molekularny, nie będzie to już cukier. Byłyby to pojedyncze atomy węgla, wodoru i tlenu.
Jak powstają cząsteczki?
Każdy atom składa się z dodatnio naładowanych protonów i ujemnie naładowanych elektronów. Te elektrony są ułożone w poziomach zwanych orbitali lub powłok. Najbardziej energetyczne elektrony znajdują się w najbardziej zewnętrznej orbicie, zwanej powłoką walencyjną, i mogą być dzielone z innymi atomami, tworząc cząsteczkę. Liczba elektronów, które może pomieścić orbita, określa, jakie cząsteczki będą się tworzyć. Na przykład, chlor (Na) może przyjąć tylko jeden elektron, zanim jego powłoka walencyjna będzie pełna. Dlatego może łączyć się z jednym atomem sodu w celu wytworzenia soli kuchennej (NaCl), ale nie z dwoma w celu utworzenia Na2Cl.
Rodzaje cząsteczek
Cząsteczki mogą być kowalencyjne, polarne kowalencyjne, jonowe lub metaliczne. Związki kowalencyjne powstają, gdy dwa atomy dzielą równo swoje elektrony. Aby tak się stało, oba atomy muszą mieć tę samą elektroujemność, albo przyciągać elektrony. Tylko identyczne atomy mają dokładnie taką samą elektroujemność, więc prawdziwe wiązania kowalencyjne powstają tylko między pierwiastkami, które łączą się ze sobą, takimi jak wodór (H2). Atomy, które dzielą elektrony nieco nierównomiernie, nazywane są polarnymi cząsteczkami kowalencyjnymi. W tego typu związkach jeden atom ma nieco silniejsze przyciąganie elektronu niż drugi; dlatego elektron spędza więcej czasu wokół silniejszego atomu, tworząc tymczasowy koniec dodatni i ujemny. Związki jonowe powstają, gdy jeden atom ma znacznie silniejsze przyciąganie elektronu niż drugi atom, co powoduje, że kontroluje go przez większość czasu. Atomy metaliczne swobodnie dzielą swoje elektrony z wieloma atomami, powodując przepływ elektronów, co czyni je dobrymi przewodnikami elektryczności.
Związek Vs. Mieszanina
Dwa pierwiastki muszą się chemicznie połączyć, aby utworzyć cząsteczkę; to znaczy muszą dzielić elektrony. Jeśli są połączone w taki sposób, że wydają się być pojedynczą substancją, ale nie związały się chemicznie, jest to mieszanina. Na przykład woda jest związkiem, ponieważ wodór i tlen dzielą elektrony. Woda cukrowa jest mieszaniną; chociaż jego składniki są fizycznie zmieszane, nie związały się chemicznie. Mieszanina zwykle przypomina jej składniki, tak jak woda z cukrem smakuje słodko, podobnie jak cukier, i pozostaje płynna, jak woda. Związki nie zachowają właściwości swoich składników. Na przykład sól kuchenna (NaCl) jest wytwarzana z sodu, który płonie w wyniku kontaktu z wodą, oraz z chloru, który jest środkiem dezynfekującym. Jednak po ich złożeniu tworzą stabilną, jadalną substancję.