مولکول چیست ؟

مولکول

 

 

 

هرچیزی که دارای جرم است و یا فضا اشغال می کند از مولکول تشکیل شده است. مولکول کوچک ترین ذره پایدار ماده می باشد. ماده می تواند با حفظ هویت اصلی خود به مولکول هایش تقسیم شود. مثلا یک قطره نمک طعام (NaCl) می تواند به مولکول هایی تقسیم شود که هر یک از مولکولی از ماده اصلی یعنی نمک باشد. تمام مولکول ها از اتم تشکیل شده اند به طوری که می توان یک مولکول نمک را به اتم های تشکیل دهنده اش نیز تجزیه نمود. یک مولکول نمک از یک اتم سدیم و یک اتم کلر تشکیل شده است. بنابراین اگر مولکول نمکی به اتم های خود تجزیه شود، اتم های حاصل اتم های اصلی نمک نیستند بلکه اتم های دو ماده کاملا متفاوت کلر و سدیم می باشند.

مولکول های بعضی از مواد نظیر اکسیژن از یک نوع اتم تشکیل می شوند. چنانچه مولکول اکسیژنی به اتم های تشکیل دهنده خود تجزیه شود، اتم های حاصل اتم اکسیژنی خواهند بود که از جنس ماده اصلی می باشند ولی به دلیل ناپایداری و اینکه نمی توانند به صورت اتم های جدا و آزاد باقی بمانند در صورت امکان برای تشکیل یک ترکیب جدید با اتم ها یا مولکول های دیگر و یا با یکدیگر برای تشکیل مجدد مولکول اکسیژن پیوند برقرار می کنند. فرض کنید مولکول های تشکیل دهنده یک ماده به وسیله نیروهای پیوستگی مولکولی کنار یکدیگر می مانند. نیروی جاذبه ای که مولکول ها به یکدیگر وارد می کنند شبیه نیروهای جاذبه ای است که بین بارهای الکتریکی یا قطب های غیرمغناطیسی غیر همنام وجود دارد، ولی علی رغم وجود نیروهای جاذبه بین مولکول ها و تاثیری که هر مولکول بر مولکول های دیگر دارد، مولکول ها کاملا به یکدیگر نزدیک نمی شوند و فضایی بین آن ها وجود دارد که مولکول ها می توانند آزادانه حرکت نمایند. همچنین فرض می شود که مولکول ها در حرکت یا ارتعاش سریع و ثابت می باشند. شدت و میزان ارتعاش یا حرکت را می توان با مقدار انرژی که مولکول ها دارند تعیین نمود.

 

 

فرمول مولکولی

 

 

 

به نسبت ساده شده ترکیب عناصر شیمیایی تشکیل دهنده یک ماده فرمول مولکولی گفته می شود.

برای مثال ترکیب آب همیشه یک نسبت ساده 2 به 1 از هیدروژن به اکسیژن است و متانول همیشه از کربن و هیدروژن و اکسیژن با نسبت های 1:6:2 تشکیل شده است. اگر چه این نسبت نوع مولکول را تعیین نمی کند. مثلا دی متیل اتر همان نسبت اتانول را دارد (C2H6O). مولکول های با اتم های مشابه و نوع ترکیب متفاوت را ایزومر می گویند.

فرمول مولکولی نشان دهنده تعداد دقیق اتم های تشکیل دهنده مولکول است. جرم مولکولی را می توان از طریق فرمول شیمیایی و جرم اتم خنثی آن، محاسبه نمود.

 

هندسه مولکولی

 

 

مولکول ها؛ هندسه، طول و زاویه پیوند ثابتی دارند. حرکات ارتعاشی و چرخشی آن ها همواره وجود داشته. یک ماده خالص از ساختار هندسی یکسانی تشکیل شده، فرمول شیمیایی و ساختار یک مولکول دو عامل اصلی تعیین کننده خواص و واکنش پذیری ماده می باشند. ایزومر ها اغلب فرمول شیمیایی یکسانی دارند ولی با توجه به نوع ساختارشان دارای خواص بسیار متفاوتی می باشند.

ابعــاد مولــکولی 

مولکول، کوچک‌ترین ذره یک ماده شیمیایی خالص است که ویژگی‌های آن ماده را دارد. یک مولکول از دو یا چند اتم تشکیل شده که با پیوند شیمیایی به هم متصل اند. البته مولکول بعضی عناصر (همچون گازهای بی‌اثر) تنها از یک اتم تشکیل شده است. اتم های یک مولکول می تواند از یک نوع باشد و هم می تواند از چند نوع باشد. نسبت اتم‌ها در یک مولکول خاص همیشه ثابت است. برای مثال در مولکول آب نسبت اتم‌های هیدروژن به اکسیژن همیشه 2 است. تعداد اتم‌های موجود در یک مولکول به وسیله فرمول شیمیایی آن نشان داده می‌شود. البته باید توجه داشت که تنها فرمول شیمیایی نشان دهنده ویژگی‌های ماده نیست. ممکن است دو ماده فرمول شیمیایی یکسانی داشته باشند، اما ویژگی‌های آن ها کاملاً متفاوت باشد. برای مثال اتانول و دی‌متیل اتر فرمول شیمیایی یکسان، اما خواص شیمیایی متفاوت دارند. به این مواد ایزومر گفته می‌شود. 

 

خاصیت مولکول ها

مولکول های یک ماده در حال جنبش و حرکت دایمی هستند این جنبش مولکول ها حرکت براون نام دارد که برای اولین بار توسط روبرت براون در سال 1821میلادی کشف شده است.

وقتی ماده به شکل گاز است مولکول ها دارای جنبش بسیار زیاد هستند و فضای زیادی  بین مولکول ها وجود دارد.

در حالت مایع فضای بین مولکولی کم تر و جنبش مولکول ها نیز کم تر است.

در حالت جامد مولکول ها به صورت منظمی چیده شدند و دارای چرخش به دور یک فضای مشخص هستند.

دمای یک ماده نشانگر میزان جنبش مولکول های آن ماده است. نیروی واندروالس یک نیروی ضعیفی است که بیانگر فاصله ی بین مولکول هاست .

 

آزمایش:

روش:

الف) در یک سینی موم اندود شده، آن قدر آب بریزید که لبریز شود. مقداری گرد هاگ گیاهی مثلا  "پنجه گرگی" در سطح آب بریزید.

با فرو بردن انتهای سیم نازکی به شکل V به داخل روغن زیتون و خارج کردن به سرعت آن، یک قطره روغن زیتون تهیه کنید. سیم را به یک پایه نگهدارنده که یک مقیاس 2/1 میلی متری دارد ثابت کنید، و از طریق یک عدسی دستی به قطره و مقیاس نگاه کنید. اگر قطر قطره در حدود 2/1 میلی متر نبود، آن را دور بریزید و قطره دیگری تهیه کنید.

 

سیم را از نگهدارنده جدا کنید و یک انتهای آن را در وسط آب فرو ببرید. قطره روغن، با راندن گرد به اطراف، یک "حلقه روشن" تشکیل می دهد. قطر آن را اندازه بگیرید. سطح آب را با کشیدن دو چوب موم اندود شده از وسط سینی تمیز کنید. این آزمایش را با چند قطره 2/1 میلی متری دیگر تکرار کنید.

ب) محاسبه. اگر d قطر قطره باشد، و با فرض کروی بودن قطره داریم:

                                                                                         

 

اگر D قطر فیلم باشد، و با فرض این که فیلم یک استوانه تخت به ارتفاع h است، داریم:

     

 

(منظور از فیلم همان حلقه روشن ایجاد شده است.)                                                                                            

از طرفی داریم:  

حجم قطره = حجم فیلم                                                                         

                                                                          

اما چون:    

                                          

باقرار دادن مقدار متوسط D در فرمول بالامی توانید مقدار h را پیدا کنید.

 

مطالعات شیمیایی نشان می دهد که مولکول های روغن زیتون بلند و باریک اند و یک انتهای آن ها شدیدا جذب آب می شود. در فیلم، مولکول هامستقیم می ایستند و با فرض این که پس از توقف پخش فیلم، ضخامت آن برابر ضخامت یک مولکول باشد، ضخامت h فیلم برابر طول یک مولکولشود.