ه‍.ش. ۱۳۹۴ مرداد ۳۱, شنبه

مولکول

از: دانشنامه‌ی آریانا

مولکول

شیمیماده

مولکول یا مُلكول (به انگلیسی: ؛ با تلفظ آمریکایی: )، کوچک‌ترین ذره‌ی یک ماده‌ی شیمیایی خالص است که ویژگی‌های آن ماده را دارد. یک مولکول از دو یا چند اتم تشکیل شده که با پیوند شیمیایی به‌هم متصل‌اند؛ هرچند مولکول برخی عناصر - همچون گازهای بی‌اثر - تنها از یک اتم تشکیل شده است.

اتم‌های یک مولکول می‌تواند از یک نوع و یا از چند نوع باشد. به‌هر حال، نسبت اتم‌ها در یک مولکول خاص همیشه ثابت است. برای مثال در مولکول آب نسبت اتم‌های هیدروژن به اکسیژن همیشه ۲ است. تعداد اتم‌های موجود در یک مولکول به وسیلهٔ فرمول شیمیایی آن نشان داده می‌شود. البته باید توجه داشت که فرمول شیمیایی به تنهایی نشان دهندهٔ ویژگی‌های ماده نیست. ممکن است دو ماده فرمول شیمیایی یکسانی داشته باشند، اما ویژگی‌های آنها کاملاً متفاوت باشد. برای مثال اتانول و دی‌متیل اتر فرمول شیمیایی یکسان اما خواص شیمیایی متفاوت دارند. به این مواد ایزومر گفته می‌شود.


واژه‌شناسی

واژه‌ی مولکول از زبان لاتین - از واژه‌ی moles - گرفته شده و به‌معنای «توده‌ی کوچکی از مواد» می‌باشد. در دانش امروزی، یک مولکول، مجموعه‌ای از اتم‌های یک مادهٔ مشخص دارای فرمول شیمیایی است. برای مثال مولکول متان (CH4) از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است، یا یک مولکول آب (H2O) از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است.


ویژگی‌های مولکول
مولکول‌های آب

هر چیزی که دارای جرم است و یا فضا اشغال می‌کند از مولکول تشکیل شده است. مولکول کوچک‌ترین ذره پایدار ماده می‌باشد. این بدین معنا است که ماده می‌تواند با حفظ هویت اصلی خود به مولکول‌هایش تقسیم شود. به‌طور مثال: یک ذره نمک طعام (NaCl) می‌تواند به مولکول‌هایی تقسیم شود که هر یک از مولکولی از ماده اصلی یعنی نمک باشد. با توجه به این‌که اتم‌ها به‌هم می‌پیوندند و مولکول‌ها را پدید می‌آورند، یک مولکول نمک نیز از یک اتم سدیم و یک اتم کلر تشکیل شده است که می‌توان آن را به اتم‌های تشکیل دهنده‌اش تجزیه کرد. بنابراین، اگر مولکول نمکی به اتم‌های خود تجزیه شود، اتم‌های حاصل‌شده، نمک نیستند، بلکه اتم‌های دو ماده کاملاً متفاوت کلر و سدیم می‌باشند.

مولکول‌های بعضی از مواد نظیر اکسیژن از یک نوع اتم تشکیل می‌شوند. چنانچه مولکول اکسیژنی به اتم‌های تشکیل‌دهنده خود تجزیه شود، اتم‌های حاصل‌شده نیز اتم‌ اکسیژنی خواهند بود که از جنس ماده اصلی می‌باشند، ولی به دلیل ناپایداری و این‌که نمی‌توانند به‌صورت اتم‌های جدا و آزاد باقی بمانند، در صورت امکان برای تشکیل یک ترکیب جدید با اتم‌ها یا مولکول‌های دیگر و یا با یکدیگر برای تشکیل مجدد مولکول اکسیژن پیوند برقرار می‌کنند (اتم‌ها در مولکول‌ها توسط پیوندهای کووالانسی کنار هم نگه‌داشته شده‌اند).

از سوی دیگر، یک مولکول ذره‌ای است که دارای قابلیت حرکت و مستعد دادن واکنش شیمیایی با مواد دیگر است، در حالی‌که اتم از ذرات کوچک ثابت‌تری تشکیل شده و جابه‌جایی آن‌ها نیازمند انرژی بسیار زیادی است که برای انجام واکنش‌های هسته‌ای ضروری است.

با این حال، مولکول‌های یک ماده در حال جنبش و حرکت دایمی هستند. این جنبش مولکول‌ها حرکت براونی نام دارد که برای اولین‌بار توسط روبرت براون در سال ۱۸۲۱ میلادی کشف شده است. وقتی ماده به شکل گاز است، مولکول‌ها دارای جنبش بسیار زیاد هستند و فضای بین مولکول‌ها زیاد است. در حالت مایع، فضای بین مولکولی کمتر و جنبش مولکول‌ها نیز کمتر است. در حالت جامد، مولکول‌ها به‌صورت منظم چیده شده‌اند و دارای چرخش به دور یک فضای مشخص هستند. دمای یک ماده نشانگر میزان جنبش مولکول‌های آن ماده است. نیروی واندروالسی، نیروی ضعیفی‌ست که عامل جاذبه بین مولکول‌هاست. وجود این نیروها در بین مولکول‌ها باعث می‌شود که یک ترکیب جامد مولکولی شکل معینی داشته باشد و با غلبه بر این نیروها بتوان آن را به حالت مایع درآورد.

فرض کنید مولکول‌های تشکیل‌دهنده یک ماده به‌وسیله نیروهای پیوستگی مولکولی کنار یکدیگر می‌مانند. نیروی جاذبه‌ای که مولکول‌ها به یکدیگر وارد می‌کنند، شبیه نیروهای جاذبه‌ای است که بین بارهای الکتریکی یا قطب‌های غیرمغناطیسی غیر همنام وجود دارد، ولی علی‌رغم وجود نیروهای جاذبه بین مولکول‌ها و تاثیری که هر مولکول بر مولکول‌های دیگر دارد، مولکول‌ها کاملاً به یکدیگر نزدیک نمی‌شوند و فضایی بین آن‌ها وجود دارد که مولکول‌ها می‌توانند آزادانه حرکت نمایند. هم‌چنین فرض می‌شود که مولکول‌ها در حرکت یا ارتعاش سریع و ثابت می‌باشند. شدت و میزان ارتعاش یا حرکت را می‌توان با مقدار انرژی که مولکول‌ها دارند تعیین نمود.


اندازه مولکول

بیشتر مولکول‌ها آن‌قدر کوچک هستند که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند، اما استثنا وجود دارد. دی‌ان‌ای، به‌عنوان یک ابرمولکول، مانند مولکول‌های بسیاری از پلیمرهای، می‌تواند به اندازه ماکروسکوپی برسد. مولکول‌های که معمولاً به‌عنوان بلوک‌های ساختمان برای سنتز آلی استفاده می‌شود، ابعادی از چند آنگستروم (Å) تا چندین دوجین آنگستروم (Å) دارند. هرچند، تک‌مولکول‌ها را معمولاً نمی‌توان با نور مشاهده کرد، اما مولکول‌های کوچک و حتا برخی از اتم‌ها، ممکن است در برخی شرایط با استفاده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی مشاهده شوند. برخی از مولکول‌ها، که دارای اندازهٔ خیلی بزرگ هستند و حداقل از چندین هزار اتم تشکیل شده‌اند: مثل پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و کربوهیدرات‌ها، ماکرومولکول‌ یا ابرمولکول نامیده می‌شوند.‌

با این توصیف، کوچک‌ترین قطر مولکول، مربوط به مولکول هیدروژن دو اتمی (H2)، با طول باند ٠،٧۴ Å است و بزرگ‌ترین قطر مولکول مربوط به سیلیس مزوپور، با قطر ۱٠٠٠ آنگستروم (۱٠٠ نانومتر) می‌باشد.


فرمول مولکولی

فرمول مولکولی و یا فرمول شیمیایی یک راه برای بیان اطلاعات مربوط به اتم‌های تشکیل‌دهنده یک ترکیب شیمیایی خاص است. به سخن دیگر، فرمول مولکولی، نمادهای شیمیایی برای نشان دادن انواع اتم‌های موجود در یک ماده خالص برای مشخص کردن تعداد نسبی هر نوع از اتم‌ها به‌کار می‌رود. بنابراین، فرمول مولکولی، مفسر ترکیب یک مولکول است که نسبت ساده‌شده‌‌ی ترکیب عناصر شیمیایی تشکیل‌دهنده آن را نشان می‌دهد. برای مثال، فرمول آب (H2O) نشان می‌دهد که یک مولکول آب شامل دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است (ترکیب آب همیشه یک نسبت ساده ٢ به ۱ از هیدروژن به اکسیژن است)؛ یا متانول همیشه از کربن و هیدروژن و اکسیژن با نسبت‌های ٢، ٦ و ۱ تشکیل شده است. اگر چه این نسبت نوع مولکول را تعیین نمی‌کند. مثلاً دی‌متیل اتر همان نسبت اتانول را دارد (C2H6O). مولکول‌های با اتم‌های مشابه و نوع ترکیب متفاوت را ایزومر می‌گویند.

به‌هر حال، فرمول مولکولی نشان‌دهنده تعداد دقیق اتم‌های تشکیل‌دهنده‌ی مولکول است. برای پیدا کردن فرمول مولکولی باید وزن مولکولی را تعیین کرد، امروزه وزن مولکولی را با طیف‌سنجی جرمی که به‌طور مطمئن مقدار دقیق آن را به‌دست می‌دهد، اندازه می‌گیرند؛ و جرم مولکولی را می‌توان از طریق فرمول شیمیایی و جرم اتم خنثی آن، محاسبه نمود.


هندسه مولکولی

مولکول‌ها دارای هندسه، طول و زاویه‌ی پیوند ثابتی هستند. حرکات ارتعاشی و چرخشی آن‌ها همواره وجود دارد. یک ماده خالص از ساختار هندسی یکسانی تشکیل شده، فرمول شیمیایی و ساختار یک مولکول دو عامل اصلی تعیین‌کننده‌ی خواص و واکنش‌پذیری ماده می‌باشند. ایزومرها اغلب فرمول شیمیایی یکسانی دارند، ولی با توجه به نوع ساختارشان دارای خواص بسیار متفاوتی می‌باشند.


[] يادداشت‌ها




[] پيوست‌ها


...


[] پی‌نوشت‌ها

...


[] جُستارهای وابسته






[] سرچشمه‌ها







[] پيوند به بیرون

[۱ ٢ ٣ ۴ ۵ ٦ ٧ ٨ ٩ ۱٠ ۱۱ ۱٢ ۱٣ ۱۴ ۱۵ ۱٦ ۱٧ ۱٨ ۱۹ ٢٠]

رده‌ها:شیمیفیزیک مولکولیماده