В 1996 году ученые США сообщили, что на Луне, которую раньше считали безводным небесным телом, обнаружена вода. Как вы думаете, молекулы воды на Луне имеют тот же состав, что и на Земле?
Молекулы
Атомы в свободном виде в природе встречаются редко. Из отдельных атомов состоят, например, гелий, неон и другие элементы группы VIIIA. Большинство же веществ построено из связанных между собой атомов или ионов. Например, в кристалле железа атомы расположены в определенном порядке и находятся на определенном расстоянии друг от друга. Внутреннее строение железа напоминает решетку из частиц, которые соединены между собой особым взаимовлиянием – химической связью. Внутреннее упорядоченное строение кристаллов называется кристаллической решеткой. Металлы и другие твердые вещества имеют разные кристаллические решетки.
В повседневной жизни слово «связь» употребляется в разных смыслах. Например, связь может быть телефонной, спутниковой и др. Химическая связь соединяет между собой атомы или ионы, а связующими посредниками выступают электроны. В образовании химической связи участвуют в основном электроны внешнего слоя, обладающие большой энергией и значительной свободой движения.
В предыдущей главе мы рассматривали образование ионов и ионных соединений. Однако существуют и такие вещества, которые состоят только из атомов или только из молекул. При соединении двух атомов водорода образуется молекула водорода. Если до соединения каждому атому водорода принадлежал один электрон, то после образования молекулы электроны становятся общими и образуют общую электронную пару, которая одинаково принадлежит обоим атомам.
Если сбить доски гвоздями или склеить листы бумаги, они будут соединены между собой прочнее, чем в виде отдельных деталей. Точно так же атомы или ионы, соединенные между собой химической связью, более устойчивы, чем отдельные частицы. Для разрушения химической связи необходимо затратить энергию.
Мир молекул более разнообразен, чем мир атомов. Существуют как гигантские, так и очень маленькие молекулы. Самая маленькая – это молекула водорода. Так как диаметр атома водорода сверхмалый (10–7 мм), то и диаметр молекулы имеет размер того же порядка.
В большинстве случаев атомы различных элементов объединяются в молекулы, содержащие разное число атомов. Молекула воды образуется из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. В молекуле сахара в сумме 45 атомов углерода, водорода и кислорода. Гигантские молекулы белков содержат десятки тысяч атомов, в основном атомов углерода, водорода, кислорода и азота. Хотя массы молекул-великанов в миллионы раз превышают массы маленьких молекул, их размеры тоже составляют сотые доли миллиметра, поэтому увидеть их можно только под мощным микроскопом.
Молекулы различаются также по форме. Молекулу водорода можно сравнить с двумя спрессованными шариками, а молекула метана (составная часть природного газа), состоящая из 1 атома углерода и 4 атомов водорода, напоминает четырехгранную пирамиду. Более сложное строение имеют белки: их молекулы похожи на пружины или на смятые комки бумаги. Формы молекул имеют значение при реакциях, протекающих в живых организмах. Например, чтобы лекарства хорошо усваивались организмом, формы их молекул должны соответствовать формам молекул организма.
Молекулы одного и того же вещества абсолютно одинаковые и неотличимы друг от друга. Если где-нибудь во вселенной будет найдена вода, ее молекулы будут иметь тот же состав, что и молекулы воды на Земле, а ее химические свойства ничем не будут отличаться от нашей воды.
Молекулы, как и составляющие их атомы, не имеют заряда.
