3.1.5. Атомы и молекулы

Атомы редко (только разве у нейтральных газов и паров металлов) встречаются в естественных условиях как самостоятельные частицы, так как под действием сил взаимного притяжения они обычно объединяются в молекулы или более крупные комплексы. Минимальным комплексом атомов является молекула, максимальным — кристаллическая решетка (например, у металлов). Наибольшей стабильностью отличаются атомы инертных газов, у которых внешняя электронная оболочка заполнена целиком. Поэтому они не образуют более устойчивых соединений с другими атомами.

Молекула — это минимальная частица вещества, обладающая теми же химическими свойствами, что и все вещество. Молекулы могут состоять из атомов одинаковых (например, О2, Н2, О3) или неодинаковых (например, СН4, НСl). Атомы, составляющие молекулы, связаны между собой благодаря взаимодействию валентных электронов.

В зависимости от числа атомов в молекуле различают молекулы одноатомные, двухатомные и т. д.

Форма молекулы тем сложнее, чем большее число атомов входит в ее состав. Двухатомная молекула имеет несколько степеней свободы, благодаря чему она может проявлять (в зависимости от рода тепловых колебаний) различные физические свойства.

Молекулы, состоящие из однородных атомов, относятся к неполярным. Молекулы, состоящие из разнородных атомов, являются полярными, причем такие молекулы, как, например, СО, НСl, СН4, называются гомеополярными (однополярными), а такие, как соли NаСl, К2SO4 — гетерополярными (разнополярными).

Если атому приписать форму сферы, то форма молекулы оказывается более сложной. Молекулы двухатомных газов обычно представляются в виде эллипсоидов. Для молекул, состоящих из одинаковых атомов, характерно симметричное расположение электронов относительно обоих ядер, вследствие чего полярные свойства у таких молекул отсутствуют. В случае же разнородных атомов может происходить смещение валентных электронов в сторону одного из ядер, и молекула становится полярной (дипольной).

На фиг. 3.4 схематически показано расположение атомов в молекулах озона O3, двуокиси углерода СO2 и воды Н2O. Размеры даны в нанометрах (10-9м).