Định nghĩa phân tử và ví dụ

Một phân tử có thể được định nghĩa là một nhóm gồm hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, do đó tạo thành các đơn vị riêng biệt trung hòa về điện có thành phần không đổi tạo thành các đơn vị nhỏ nhất có thể duy trì thành phần và tính chất của một chất hóa học tinh khiết. .

Các phân tử có thể bao gồm cùng một loại nguyên tử, do đó tạo thành các loại đồng nhân tương ứng với các dạng thù hình khác nhau của các nguyên tố hóa học. Ví dụ, oxy dạng khí là một dạng thù hình của oxy được tạo thành từ các phân tử O ₂ (nghĩa là các phân tử có hai nguyên tử oxy), trong khi các phân tử ozone (O ₃ ) được tạo thành từ ba nguyên tử oxy và đại diện cho một dạng thù hình tự nhiên khác của nguyên tố nói trên. .

Các phân tử cũng có thể được tạo thành từ các nguyên tử của nhiều nguyên tố, tạo ra các hợp chất hóa học phân tử. Ví dụ đơn giản nhất là nước, được tạo thành từ các phân tử H ₂ O, được tạo thành từ hai nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử oxy.

Các phân tử có thể từ rất nhỏ, chỉ gồm hai nguyên tử (nhỏ nhất là phân tử hydro, H ₂ ) đến rất lớn, gồm hàng nghìn nguyên tử (chẳng hạn như DNA, protein và polysacarit).

Phân tử và hợp chất ion

Mặc dù chúng ta thường biểu diễn các hợp chất ion như muối và một số oxit có công thức tương tự như công thức chúng ta sử dụng cho các phân tử, điều rất quan trọng là phải làm rõ rằng các hợp chất ion thường không được coi là phân tử . Điều này là do tinh thể của hợp chất ion như natri clorua (NaCl hoặc muối ăn thông thường) không được tạo thành từ các đơn vị riêng biệt trong đó mỗi ion (ví dụ: cation natri) được liên kết với một phản ứng đơn (ví dụ: anion clorua) như công thức của nó dường như gợi ý.

Trong liên kết ion, các ion tích điện trái dấu được giữ với nhau bằng lực hút tĩnh điện, do đó, một cation đơn lẻ (ion tích điện dương) thu hút tất cả các anion tích điện trái dấu xung quanh nó. Điều đó giống như nói rằng mỗi cation đồng thời liên kết với tất cả các anion xung quanh nó trong cấu trúc tinh thể và đồng thời, mỗi anion liên kết với tất cả các cation xung quanh nó.

Vì lý do này, một tinh thể ion thực sự có thể được coi là một tập hợp của hàng triệu ion, tất cả được liên kết với nhau bằng liên kết ion, chứ không phải là các hạt rời rạc, riêng biệt được tạo thành từ các nhóm nguyên tử liên kết với nhau.

Tại sao nhiều người gọi muối là phân tử?

Sự nhầm lẫn có thể xuất phát từ một sai lầm rất phổ biến khi coi các công thức mà chúng ta biểu thị các hợp chất ion ( ví dụ: NaCl, KBr, NaNO _{3 ) là công thức phân tử, trong khi thực tế chúng là công thức thực nghiệm.}

Điều tương tự cũng có thể nói đối với trọng lượng phân tử. Chỉ các hợp chất phân tử và các nguyên tố (được tạo thành từ các phân tử) mới có trọng lượng phân tử. Việc coi trọng lượng của NaCl là trọng lượng phân tử của natri clorua là không chính xác (vì NaCl không phải là một phân tử). Thay vào đó, nó nên được gọi là trọng số công thức, vì nó chẳng qua là trọng lượng cộng thêm của các nguyên tử trong công thức thực nghiệm.

Phân tử và chất rắn của mạng cộng hóa trị

Cuối cùng, cũng cần làm rõ rằng không phải tất cả các chất trong đó các nguyên tử được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị đều được coi là phân tử. Một ví dụ về điều này là chất rắn cộng hóa trị (hoặc chất rắn mạng cộng hóa trị). Các chất này được tạo thành từ các mạng hai chiều (tấm) hoặc các nguyên tử ba chiều liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Điều tương tự cũng xảy ra với chất rắn mạng cộng hóa trị cũng như chất rắn ion: không có đơn vị rời rạc nào (ngoài các nguyên tử riêng lẻ) có thể đại diện cho một phân tử. Vì lý do này, các chất như than chì và kim cương, bao gồm mạng lưới các nguyên tử carbon liên kết với nhau, không được coi là chất phân tử.

các loại phân tử

Các phân tử có thể được phân loại theo nhiều cách tùy thuộc vào thành phần, kích thước và nguồn gốc của chúng:

Các loại phân tử theo thành phần của chúng

• Các phân tử đồng nhân: chúng là những phân tử được hình thành bởi một loại nguyên tử duy nhất hoặc giống nhau bởi các nguyên tử của cùng một nguyên tố. Đây là những phân tử mà từ đó các nguyên tố phân tử như hydro phân tử, oxy và nitơ được tạo ra.
• Các phân tử dị nhân: chúng có số lượng nhiều nhất và được hình thành do sự kết hợp của hai hoặc nhiều loại nguyên tử. Điều này có nghĩa là chúng đại diện cho các đơn vị rời rạc của các hợp chất phân tử. Ví dụ bao gồm nước (H ₂ O), carbon dioxide (CO ₂ ), mêtan (CH ₄ ), trong số những thứ khác.

Các loại phân tử theo kích thước của chúng

• Phân tử hai nguyên tử: là những phân tử chỉ được hình thành bởi hai nguyên tử, cho dù chúng giống nhau hay khác nhau.
• Các phân tử triatomic: là những phân tử được hình thành bởi ba nguyên tử, cho dù chúng giống nhau hay khác nhau, ví dụ, ozon, nước và carbon dioxide.
• Phân tử đa nguyên tử nhỏ: được tạo thành từ hơn 3 nguyên tử. Không có ranh giới rõ ràng giữa các phân tử nhỏ và lớn, nhưng hầu hết các phân tử đơn giản như glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), metan (CH ₄ ), và thậm chí các phức chất lớn hơn có tới hàng trăm nguyên tử, vẫn được coi là phân tử. .chút.
• Các phân tử lớn hoặc đại phân tử: Thuật ngữ đại phân tử hầu như luôn được dành riêng để chỉ các phân tử chứa hàng nghìn nguyên tử và cũng được hình thành bởi sự kết hợp của nhiều phân tử nhỏ hơn gọi là monome nối tiếp nhau. Đó là trường hợp của cả polyme tự nhiên và tổng hợp. Các ví dụ bao gồm DNA, RNA và chuỗi polypeptide của protein.

Các loại phân tử theo nguồn gốc của chúng

• Các phân tử hữu cơ: đây là những phân tử dựa trên carbon cũng có thể chứa hydro, oxy, nitơ, phốt pho, halogen và lưu huỳnh, trong số những phân tử khác và đến từ các sinh vật sống, chẳng hạn như hydrocacbon, rượu và các hợp chất thơm.
• Các phân tử vô cơ: Chúng trái ngược với các phân tử hữu cơ. Chúng có nguồn gốc trong khí quyển, trong đất và trong các vùng nước, nhưng không có sự can thiệp của các sinh vật sống.
• Các phân tử quan trọng về mặt sinh học: Trong các phân tử hữu cơ, có một nhóm các phân tử đặc biệt quan trọng đối với sự sống và các quá trình của tế bào. Những phân tử này bao gồm nước, carbohydrate, axit amin và protein, axit nucleic và lipid, trong số những phân tử khác.

Các loại phân tử theo cực của chúng

• Phân tử phân cực: là những phân tử có momen lưỡng cực thuần, nghĩa là chúng có liên kết phân cực mà momen lưỡng cực không triệt tiêu lẫn nhau.
• Phân tử không phân cực: Đây là những phân tử không có liên kết phân cực hoặc momen lưỡng cực của tất cả các liên kết của chúng triệt tiêu lẫn nhau do tính đối xứng phân tử.

Ví dụ về các phân tử lớn và nhỏ

Ôzôn (O ₃ )

Ozone là một ví dụ về một phân tử đơn nhân vô cơ, triatomic.

Bóng bucky hoặc fullerene (C ₆₀ )

Fullerene C ₆₀ là một trong những đồng vị phân tử của carbon. Nó được tạo thành từ các phân tử gồm 60 nguyên tử carbon tạo thành một quả cầu tương tự như quả bóng đá, vì vậy nó là một phân tử đồng nhân.

Đinitơ tetroxit (N ₂ O ₄ )

Khí màu nâu này được tạo thành từ các phân tử N ₂ O ₄ , là các phân tử vô cơ dị nhân nhỏ.

Axeton ((CH ₃ ) ₂ C=O)

Acetone là một ví dụ về một phân tử hữu cơ phân cực.

Sucrose (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ )

Carbohydrate này là một disacarit (được hình thành bởi hai phân tử đường liên kết với nhau) và đại diện cho một phân tử hữu cơ có tầm quan trọng sinh học.

Actin hình cầu (G Actin)

Actin hình cầu là một ví dụ về protein, tức là một đại phân tử sinh học, trong trường hợp này được hình thành bởi sự kết hợp của 374 axit amin tạo thành cấu trúc hình cầu.

Người giới thiệu

Nâu, T. (2021). Hóa học: Khoa học Trung ương. (tái bản lần thứ 11). Luân Đôn, Anh: Giáo dục Pearson.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Hóa học (tái bản lần thứ 10). Thành phố New York, NY: MCGRAW-HILL.

Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K., & Langley, R. (2019). Hóa học: Nguyên tử 2e đầu tiên . Lấy từ https://openstax.org/books/chemology-atoms-first-2e/pages/1-introduction