分子

跳轉到: 導航, 搜索

 物理術語,化學術語

一個水分子模型

  科學研究發現,任何物質都是由極微小的粒子組成的,我們把其中保持物質化學性質的最小微粒叫做分子(molecule)。

分子結構,或稱分子立體結構、分子形狀、分子幾何,建立在光譜學數據之上,用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結構在很大程度上影響了化學物質的反應性、極性、相態、顏色、磁性和生物活性。

分子保持了物質原來的性質,一般分子的大小只有百億分幾。

分子由原子構成。空氣是由各種分子構成。

原子=原子核+電子

原子核=中子+質子

中子(質子)=2頂夸克+1底夸克

分子結構最好在接近絕對零度的溫度下測定,因為隨著溫度升高,分子轉動也增加。量子力學和半實驗的分子模擬計算可以得出分子形狀,固態分子的結構也可通過X射線晶體學測定。體積較大的分子通常以多個穩定的構象存在,勢能面中這些構象之間的能壘較高。

分子結構涉及原子在空間中的位置,與鍵結的化學鍵種類有關,包括鍵長、鍵角以及相鄰三個鍵之間的二面角。

阿司匹林分子滲透模型

原子在分子中的成鍵情形與空間排列。分子結構對物質的物理與化學性質有決定性的關係。最簡單的分子是氫分子,1克氫包含1023個以上的氫分子。水分子中2個氫原子都連接到一個中心氧原子上,所成鍵角是104.5°。分子中原子的空間關係不是固定的,除了分子本身在氣體和液體中的平動外,分子結構中的各部分也都處於連續的運動中。因此分子結構與溫度有關。分子所處的狀態(固態、液態、氣態、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精確尺寸也不同。

因尚無真正適用的分子結構理論,複雜分子的細緻結構不能預言,只能從實驗測得。量子力學認為,原子中的軌道電子具有波動性,用數學方法處理電子駐波(原子軌道)就能確定原子間或原子團間鍵的形成方式。原子中的電子軌道在空間重疊愈多,形成的鍵愈穩定。量子力學方法是建立在實驗數據和近似的數學運算(由高速電子計算機進行運算)相結合的基礎上的,對簡單的體系才是精確的,例如對水分子形狀的預言。另一種理論是把分子看成一個靜電平衡體系:電子和原子核的引力傾向於最大,電子間的斥力傾向於最小,各原子核和相鄰原子中電子的引力也是很重要的。為了使負電中心的斥力減至最小,體系儘可能對稱的排列,所以當體系有2個電子對時,它們呈線型排列(180°);有3個電子對時呈三角面排列,鍵角120°。

分子的鍵有三種極限類型,即離子鍵、共價鍵和金屬鍵。定位於2個原子之間的鍵稱為定域鍵。由多個原子的共有電子形成的多中心鍵稱為離域鍵。此外還有過渡類型的鍵:鍵電子偏向一方的共價鍵稱為極性鍵,由一方提供成鍵電子的鍵稱為配位鍵。通過這些類型的鍵把原子按一定的空間排列結合成分子,形成分子的構型和構象。例如碳是共享電子對鍵(共價鍵)的基本參加者,碳和氫2 種元素的原子可形成烴類化合物,正四面體構的CH4是其中最簡單的烴,還可形成環狀化合物,例如環己烷;矽和氧是礦物質的基本元素,雲母和石英都含有矽氧單元 。金屬原子被夾在烴環平面中間構成夾心化合物。蛋白質的基本成分是一端接鹼性基,一端接酸性基的二官能分子α-胺基酸。化學組成和分子量相同但分子結構不同的物質互稱為異構體。當2 種異構體其他性質相同,只是旋光方向相反,這一類異構體稱作旋光異構體。可用X射線等衍射法、各種光譜、波譜、能譜和質譜法等測定或推測分子的結構。

分子之間有空隙,有間隔。最好的證明就是:取50毫升酒精和50毫升水,混合之後,體積卻小於100毫升。

一切物質的分子都在不停地做無規則的運動。由於分子的運動跟溫度有關,所以這種運動叫做分子的熱運動。同種分子化學性質相同,不同種分子化學性質不同。  

數學術語

在數學界里,分子表示分數中寫在分數線上面的數。表示有理數全集時,為了簡便表達無限循環小數引入分數概念進行組合表達,分子作被除數,分母作除數,運算結果和整數一起對應全部有理數。

同理,可以用根數的開方形式表示(代數數)實數,循環開方數(級數)形式表示(超越數)實數;維度排列組合數列表示複數等等……  

關於「分子」的留言: Feed-icon.png 訂閱討論RSS

目前暫無留言

添加留言
個人工具
名字空間
動作
導航
功能菜單
工具箱