§ 2. Молекула

Все вещества состоят из молекул. Молекула - наименьшая частица данного вещества, сохраняющая его химические свойства. При физических явлениях молекулы сохраняются, а при химических - изменяются. Молекулы состоят из атомов. Атом - наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств. Представление об атомном строении вещества возникло в глубокой древности. Гениальные догадки древних ученых оставались гипотезой, пока развитие физики и химии не дало возможности опытно подтвердить эту гипотезу (анализ броуновского движения, диффузии, химических реакций, фотографирование внутренней структуры вещества рентгеновскими лучами, использование электронного (рис. 2, а) и ионного микроскопов).

Рис. 2. Изучение молекулярного строения вещества электронным микроскопом

То, что вещество состоит из молекул, впервые установили по фотографиям, полученным при помощи рентгеновских лучей. На рис. 2, б показано увеличенное рентгеновское изображение молекул гексаметилбензола. Молекулы очень малы. Даже используя оптический микроскоп, нельзя различить молекулы вещества. И только при помощи электронного микроскопа можно рассмотреть крупные молекулы (рис. 2, б). В настоящее время с помощью так называемого ионного микроскопа, дающего увеличение в 10 млн. раз, удалось увидеть отдельные атомы. На рисунке в круге показано расположение атомов марказита FeS₂ при увеличении в 1,1 млн. раз. Темные пятна большого размера - это атомы железа, а мелкие - атомы серы.

Вещество состоит из молекул, молекулы - из атомов. Атом состоит из трех вещественных элементарных частиц: протона, нейтрона и электрона. Протон - ядро атома водорода. Ядра всех других атомов состоят из протонов и нейтронов. Ядро вместе с электронами образует атом. Если число электронов в оболочке больше или меньше числа протонов в ядре, то вместо нейтрального атома получается отрицательный или положительный ион.

Молекулы бывают атомные, которые состоят из нейтральных атомов, например Н₂, и ионные, которые состоят из ионов химических элементов, входящих в молекулы, например NaCl. Общая сумма положительных и отрицательных электрических зарядов ионов в ионной молекуле, как и в атомной, равна нулю, вследствие чего молекулы электрически нейтральны.

Рис. 3. Схема вещества

Молекула может состоять из нескольких атомов одного элемента. Так, в молекуле кислорода - два атома кислорода, в молекуле серы - восемь атомов серы. Молекулы вещества могут состоять из атомов различных элементов. Например, в молекуле воды - два атома водорода и один атом кислорода. Молекулы некоторых органических веществ состоят из десятков, сотен и тысяч атомов различных элементов. Так, в молекуле сахара 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода. Но молекула может состоять и из одного атома. Например, в молекуле гелия - один атом гелия, в молекуле неона - один атом неона. В этом случае понятие молекулы и атома совпадает. При обычных условиях в газообразном и жидком состоянии вещество состоит из атомных молекул, а в твердом - из ионных молекул или же из атомных (рис. 3).