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事實揭露 揭密真相
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|圖片 = [[File:20161208192610437.jpg|缩略图|居中|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=672354eb01c4a652bd2565bce56c733d&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 图片来源于三好网]]]
 
|圖片 = [[File:20161208192610437.jpg|缩略图|居中|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=672354eb01c4a652bd2565bce56c733d&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 图片来源于三好网]]]
 
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'''分子'''是由组成的原子按照一定的键合顺序和空间排列而结合在一起的整体,这种键合顺序和空间排列关系称为分子结构。由于分子内原子间的相互作用,分子的物理和化学性质不仅取决于组成原子的种类和数目,更取决于分子的结构。分子是保持物质化学性质的最小粒子。
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'''分子'''(''' molecular''' ), 是由组成的[[ 原子]] 按照一定的键合顺序和[[ 空间]] 排列而结合在一起的整体,这种键合顺序和空间排列关系称为分子结构。由于分子内原子间的相互作用,分子的[[ 物理]] [[ 化学性质]] 不仅取决于组成原子的种类和数目,更取决于分子的结构。分子是保持物质化学性质的最小粒子。
  
 
=='''基本信息'''==
 
=='''基本信息'''==
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 类型:物理化学术语
 
 类型:物理化学术语
  
 发现者 阿伏加德罗
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 发现者 :[[ 阿伏加德罗]]
  
==''' 物理化学术语'''==
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==''' 概念简介'''==
[[File:00001.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=36d0a2a86e0503dce5a50e38c1f3a859&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][https://www.vjshi.com/watch/2966890.html 图片来源 于VJ师 网]]]
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[[File:U=2900748390,3910483098&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%BC%8F%E5%AD%90&src=srp&correct=%E5%88%86%E5%AD%90%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%BC%8F%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=9cc792f40a98be9d8db7d996efcac5c3&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=255#id=8d9972509212966a207ac13c03462a84&prevsn=60&currsn=120&ps=179&pc=60 原图链接][http://www.serengeseba.com/w/%E5%88%86%E5%AD%90%E5%BC%8F%E5%92%8C%E5%8C%96%E5%AD%A6%E5%BC%8F%E7%9A%84%E5%8C%BA%E5%88%AB/ 图片来源 于优质壁纸库 网]]]
  
 分子是 物质中 存在 的相对稳定 并保持 物质 物理 化学 性的最小 单元。 分子由 构成, 原子 通过一定 作用力,以一定的次序和排列方式结合成 分子 。以水分子为例,将水不断分 离下 去,直至不破坏水的特性,这时出现 的最小单元 是由两个氢 原子 和一个氧 原子 成的 一个水 分子(H2O)。一个水分 可用电解法或其他方法再 为两个氢原 子和 一个氧 原子 ,但这时它 特性已和水完全不同了。
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 分子(Molecule) 是能 独存在 并保持 物质 化学性 的最小 粒子. 分子 的概念最早是 [[意大利]]的[[阿莫迪欧·阿伏伽德罗]]提出,他于1811年发表了分 学说 ,认为:“[[ 原子]]是参加化学反应 最小质点, 分子 则是在游 状态 单质或化合物能够独立存在 的最小 质点.分子是由原子组成的, 质分子由相同 素的 原子 组成,化合物分子由不同元素的 原子 .化学变化的实质就是不同物质 的分子 中各种原 进行重新结合.”<ref>[https://www.360kuai.com/pc/98a2c98a4a99ed2f6?cota=4&kuai_so=1&tj_url=so_rec&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1  分子和原子的 定义],快资讯网,2019-10-21</ref>
  
 有的分子只由一个原子构成,称单原子分子,如氦和氩等分子属此类,这种单原子分子既是原子又是分子。由两个原子构成的分子称双原子分子,例如氧分子(O2)和一氧化碳分子(CO):一个氧分子由两个氧原子构成,为同核双原子分子;一个一氧化碳分子由一个氧原子和一个碳原子构成,为异核双原子分子。由两个以上的原子组成的分子统称多原子分子。分子中的原子数可为几个、十几个、几十个乃至成千上万个。例如一个二氧化碳分子(CO2)由一个碳原子和两个氧原子构成。一个苯分子包含六个碳原子和六个氢原子(C6H6),一个分子包含几百个原子,其分子式为C257H383N65O77S6(赖脯胰岛素)。
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分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元。分子由[[原子]]构成,原子通过一定的作用力,以一定的次序和排列方式结合成分子。以[[水]]分子为例,将水不断分离下去,直至不破坏水的特性,这时出现的最小单元是由两个[[氢]]原子和一个[[氧]]原子构成的一个水分子(H2O)。一个水分子可用[[电解]]法或其他方法再分为两个[[氢]]原子和一个[[氧]]原子,但这时它的特性已和水完全不同了。<ref>[http://www.jiyifa.cn/chuzhong/268996.html 分子的定义],逍遥记忆法网</ref>
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 有的分子只由一个[[ 原子]] 构成,称单原子分子,如[[ ]] [[ ]] 等分子属此类,这种单原子分子既是原子又是分子。由两个原子构成的分子称双原子分子,例如氧分子(O2)和一氧化碳分子(CO):一个[[ ]] 分子由两个氧原子构成,为同核双原子分子;一个[[ 一氧化碳]] 分子由一个氧原子和一个碳原子构成,为异核双原子分子。由两个以上的原子组成的分子统称多原子分子。分子中的原子数可为几个、十几个、几十个乃至成千上万个。例如一个[[ 二氧化碳]] 分子(CO2)由一个[[ ]] 原子和两个氧原子构成。一个[[ ]] 分子包含六个碳原子和六个氢原子(C6H6),一个分子包含几百个原子,其分子式为C257H383N65O77S6(赖脯[[ 胰岛素]])。
  
 
=='''分子结构'''==
 
=='''分子结构'''==
[[File:T016977dea41a73e432.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=580deadd657b26b0d0c642245e918fed&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][http://www.juimg.com/shiliang/201402/yiliaobaojian_475410.html 图片来源于 聚图 网]]]
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[[File:Hydromolecule0.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?src=360pic_normal&z=1&i=0&cmg=749bd2eac07a6bebcb58925e1f4f20cd&q=%E5%88%86%E5%AD%90&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=29ab9c33855c8265caeb2a50bb7cff9f&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=240b126df72dc34b3274f4269efb61dd&currsn=0&ps=113&pc=113 原图链接][http://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/oceanic/Pages/resource/res_2_molecule.html 图片来源于 中国数字科技馆 网]]]
 
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 分子结构或称分子立体结构、分子、分子几何,建立在光谱学数据之上,用以描述分子中原子的三维排列方式。分子结构在很大程度上影响了化学物质的反应性、极性、相态形状、颜色、磁性和生物活性。
 
 分子结构或称分子立体结构、分子、分子几何,建立在光谱学数据之上,用以描述分子中原子的三维排列方式。分子结构在很大程度上影响了化学物质的反应性、极性、相态形状、颜色、磁性和生物活性。
  
 分子结构最好在接近绝对零度的温度下测定,因为随着温度升高,分子转动也增加。量子力学和半实验的分子模拟计算可以得出分子形状,固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定。体积较大的分子通常以多个稳定的构象存在,势能面中这些构象之间的能垒较高。
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 分子结构最好在接近[[ 绝对零度]] [[ 温度]] 下测定,因为随着温度升高,分子转动也增加。[[ 量子力学]] 和半实验的分子模拟计算可以得出分子形状,固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定。[[ 体积]] 较大的分子通常以多个稳定的构象存在,势能面中这些构象之间的能垒较高。
  
 分子结构涉及原子在空间中的位置,与键结的化学键种类有关,包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。
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 分子结构涉及原子在空间中的位置,与键结的[[ 化学键]] 种类有关,包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。
  
 原子在分子中的成键情形与空间排列:分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系。最简单的分子是氢分子,1克氢气包含1023个以上的氢分子。一个水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上,所成键角是105.3°。分子中原子的空间关系不是固定的,除了分子本身在气体和液体中的平动外,分子结构中的各部分也都处于连续的运动中。因此分子结构与温度有关。分子所处的状态(固态、液态、气态、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精确尺寸也不同
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 原子在分子中的成键情形与空间排列:分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系。最简单的分子是[[ ]] 分子,1克氢气包含1023个以上的氢分子。一个水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上,所成键角是105.3°。分子中原子的空间关系不是固定的,除了分子本身在气体和液体中的平动外,分子结构中的各部分也都处于连续的运动中。因此分子结构与[[ 温度]] 有关。分子所处的状态(固态、液态、气态、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精确尺寸也不同 。ref>[https://zhinan.sogou.com/guide/detail/?id=1610037669 分子和原子的区别],搜狗网,2016-11-24</ref>
  
 因尚无真正适用的分子结构理论,复杂分子的细致结构不能预言,只能从实验测得。量子力学认为,原子中的轨道电子具有波动性,用数学方法处理电子驻波(原子轨道)就能确定原子间或原子团间键的形成方式。原子中的电子轨道在空间重叠愈多,形成的键愈稳定。量子力学方法是建立在实验数据和近似的数学运算(由高速电子计算机进行运算)相结合的基础上的,对简单的体系才是精确的,例如对水分子形状的预言。另一种理论是把分子看成一个静电平衡体系:电子和原子核的引力倾向于最大,电子间的斥力倾向于最小,各原子核和相邻原子中电子的引力也是很重要的。为了使负电中心的斥力减至最小,体系尽可能对称的排列,所以当体系有2个电子对时,它们呈线型排列(180°);有3个电子对时呈三角平面排列,键角120°。
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 因尚无真正适用的分子结构理论,复杂分子的细致结构不能预言,只能从实验测得。[[ 量子力学]] 认为,原子中的轨道电子具有波动性,用数学方法处理电子驻波(原子轨道)就能确定原子间或原子团间键的形成方式。原子中的电子轨道在空间重叠愈多,形成的键愈稳定。量子力学方法是建立在实验数据和近似的数学运算(由高速电子计算机进行运算)相结合的基础上的,对简单的体系才是精确的,例如对水分子形状的预言。另一种理论是把分子看成一个静电平衡体系:[[ 电子]] 和原子核的引力倾向于最大,电子间的斥力倾向于最小,各原子核和相邻原子中电子的引力也是很重要的。为了使负电中心的斥力减至最小,体系尽可能对称的排列,所以当体系有2个[[ 电子]] 对时,它们呈线型排列(180°);有3个电子对时呈三角平面排列,键角120°。
  
分子的键
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=== 分子的键===
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[[File:T016977dea41a73e432.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=580deadd657b26b0d0c642245e918fed&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][http://www.juimg.com/shiliang/201402/yiliaobaojian_475410.html 图片来源于聚图网]]]
  
 分子的键有三种极限类型,即离子键、共价键和金属键。定位于2个原子之间的键称为定域键。由多个原子的共有电子形成的多中心键称为离域键。此外还有过渡类型的键:键电子偏向一方的共价键称为极性键,由一方提供成键电子的键称为配位键。通过这些类型的键把原子按一定的空间排列结合成分子,形成分子的构型和构象。例如碳是共享电子对键(共价键)的基本参加者,碳和氢二种元素的原子可形成烃类化合物,正四面体构的CH4是其中最简单的烃,还可形成环状化合物,例如环己烷;硅和氧是矿物质的基本元素,云母和石英都含有硅氧单元。金属原子被夹在烃环平面中间构成夹心化合物。蛋白质的基本成分是一端接碱性基,一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化学组成和分子量相同但分子结构不同的物质互称为异构体。当2 种异构体其他性质相同,只是旋光方向相反,这一类异构体称作旋光异构体。可用X射线等衍射法、各种光谱、波谱、能谱和质谱法等测定或推测分子的结构。
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 分子的键有三种极限类型,即[[ 离子键]] [[ 共价键]] [[ 金属键]] 。定位于2个原子之间的键称为定域键。由多个原子的共有电子形成的多中心键称为离域键。此外还有过渡类型的键:键电子偏向一方的共价键称为极性键,由一方提供成键电子的键称为配位键。通过这些类型的键把原子按一定的空间排列结合成分子,形成分子的构型和构象。
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例如碳是共享[[ 电子对键]](共价键)的基本参加者,碳和氢二种元素的原子可形成烃类化合物,正四面体构的CH4是其中最简单的烃,还可形成环状化合物,例如环己烷;硅和氧是矿物质的基本元素,云母和石英都含有硅氧单元。金属原子被夹在烃环平面中间构成夹心化合物。蛋白质的基本成分是一端接碱性基,一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化学组成和分子量相同但分子结构不同的物质互称为异构体。当2 种异构体其他性质相同,只是旋光方向相反,这一类异构体称作旋光异构体。可用X射线等衍射法、各种光谱、波谱、能谱和质谱法等测定或推测分子的结构。<ref>[http://www.baike.com/wiki/%E5%88%86%E5%AD%90 物理化学术语/分子],互动百科网,2014年8月29</ref>
  
 
=='''分子的特性'''==
 
=='''分子的特性'''==
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[[File:T01a910bc8597079475.png|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=cc723eac0d3d9ac6b5b15aa7670f489c&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=8101da0b8ef178eaf306cfafde97b67d&currsn=0&ps=100&pc=100 原图链接][http://hot.tuxi.com.cn/viewb-36693650345044-366936503450448252.html 图片来源于识图网]]]
  
1、分子质量和体积都很小。
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1、分子[[ 质量]] [[ 体积]] 都很小。<ref>[http://www.docin.com/p-256303981.html 分子和原子],豆丁网</ref>
  
2、分子总是在不断运动着的。温度升高,分子运动速度加快,如阳光下湿衣物干得快。
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2、分子总是在不断运动着的。温度升高,分子运动[[ 速度]] 加快,如阳光下湿衣物干得快。
  
3、分子之间有间隔。一般说来,气体的分子之间间隔距离较大,液体和固体的分子之间的距离较小。气体比液体和固体容易压缩,不同液体混合后的总体积小于二者的原体积之和,都说明分子之间有间隔。
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3、分子之间有间隔。一般说来,气体的分子之间间隔距离较大,[[ 液体]] [[ 固体]] 的分子之间的距离较小。气体比液体和固体容易压缩,不同液体混合后的总体积小于二者的原体积之和,都说明分子之间有间隔。
  
 
4、同种物质的分子性质相同,不同种物质的分子性质不同。我们都有这样的生活体验:若口渴了,可以喝水解渴,同时吃几块冰块也可以解渴,这就说明:水和冰都具有相同的性质,因为水和冰都是由水分子构成的,同种物质的分子,性质是相同的。<ref>[https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 化学知识点总结|分子、原子、离子],三好网</ref>
 
4、同种物质的分子性质相同,不同种物质的分子性质不同。我们都有这样的生活体验:若口渴了,可以喝水解渴,同时吃几块冰块也可以解渴,这就说明:水和冰都具有相同的性质,因为水和冰都是由水分子构成的,同种物质的分子,性质是相同的。<ref>[https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 化学知识点总结|分子、原子、离子],三好网</ref>
  
 
=='''分子和原子的区别'''==
 
=='''分子和原子的区别'''==
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[[File:F6bc7202-1e6c-4495-af05-eedf6c636684.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=cc723eac0d3d9ac6b5b15aa7670f489c&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=4bbe7250dc8899af77feda709706fc8c&currsn=0&ps=100&pc=100 原图链接][http://www.jxyq.net.cn/products_detail/&productId=326.html 图片来源于教学仪器网]]]
  
 
 分子和原子的区别在于化学反应中可再分,构成分子中的原子重新组合成新物质的分子在化学反应中不可再分,化学反应前后并没有变成其它原子。
 
 分子和原子的区别在于化学反应中可再分,构成分子中的原子重新组合成新物质的分子在化学反应中不可再分,化学反应前后并没有变成其它原子。
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 相似点:<ref>[https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 化学知识点总结|分子、原子、离子],三好网</ref>
 
 相似点:<ref>[https://toutiao.sanhao.com/news-detail-11147.html 化学知识点总结|分子、原子、离子],三好网</ref>
  
1、都是构成物质的基本粒子;
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1、都是构成物质的基本[[ 粒子]]
  
2、质量、体积都非常小,彼此间均有一定间隔,处于永恒的运动中;
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2、[[ 质量]] [[ 体积]] 都非常小,彼此间均有一定间隔,处于永恒的运动中;
  
 
3、同种分子(或原子)性质相同,不同种分子(或原子)性质不同;
 
3、同种分子(或原子)性质相同,不同种分子(或原子)性质不同;
  
4、都具有种类和数量的含义。
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4、都具有种类和数量的含义。  
  
 
=='''发展史'''==
 
=='''发展史'''==
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[[File:01300000238605122440397148875 s.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=srp&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=8e26fa93efb35a361c9d5f73ae5695cd&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=70a70f4664cea1812cc474342c66dea0&currsn=0&ps=100&pc=100 原图链接][http://www.baike.com/wiki/%E5%88%86%E5%AD%90 图片来源于互动百科网]]]
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最早提出比较确切的分子概念的化学家是[[意大利]][[阿伏伽德罗]],他于1811年发表了分子学说,认为:"原子是参加化学反应的最小质点,分子则是在游离状态下单质或化合物能够独立存在的最小质点。分子是由原子组成(构成)的,单质分子由相同元素的原子组成(构成),化合物分子由不同元素的原子组成(构成)。在[[化学]]变化中,不同物质的分子中各种原子进行重新结合。"<ref>[https://iask.sina.com.cn/jx/sh/4QeqWskuzoge.html 分子的基本性质是什么],新浪网</ref>
  
最早提出比较确切的分子概念的化学家是意大利阿伏伽德罗,他于1811年发表了分子学说,认为:"原子是参加化学反应的最小质点,分子则是在游离状态下单质或化合物能够独立存在的最小质点。分子是由原子组成(构成)的,单质分子由相同元素的原子组成(构成),化合物分子由不同元素的原子组成(构成)。在化学变化中,不同物质的分子中各种原子进行重新结合。"
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 自从阿伏伽德罗提出分子概念以后,在很长的一段时间里,化学家都把分子看成比原子稍大一点的微粒。1920年,[[ 德国]] 化学家[[ 施陶丁格]] 开始对这种小分子一统天下的观点产生怀疑,他的根据是:利用渗透压法测得的橡胶的分子量可以高达10万左右。他在论文中提出了大分子(高分子)的概念,指出天然橡胶不是一种小分子的缔合体,而是具有共价键结构的长链大分子。高分子还具有它本身的特点,例如高分子不像小分子那样有确定不变的分子量,它所采用的是平均分子量。
 
 
 自从阿伏伽德罗提出分子概念以后,在很长的一段时间里,化学家都把分子看成比原子稍大一点的微粒。1920年,德国化学家施陶丁格开始对这种小分子一统天下的观点产生怀疑,他的根据是:利用渗透压法测得的橡胶的分子量可以高达10万左右。他在论文中提出了大分子(高分子)的概念,指出天然橡胶不是一种小分子的缔合体,而是具有共价键结构的长链大分子。高分子还具有它本身的特点,例如高分子不像小分子那样有确定不变的分子量,它所采用的是平均分子量。
 
  
 
 随着分子概念的发展,化学家对于无机分子的了解也逐步深入,例如氯化钠是以钠离子和氯离子以离子键互相连接起来的一种无限结构,很难确切地指出它的分子中含有多少个钠离子和氯离子,也无法确定其分子量,这种结构还包括金刚石、石墨、石棉、云母等分子。
 
 随着分子概念的发展,化学家对于无机分子的了解也逐步深入,例如氯化钠是以钠离子和氯离子以离子键互相连接起来的一种无限结构,很难确切地指出它的分子中含有多少个钠离子和氯离子,也无法确定其分子量,这种结构还包括金刚石、石墨、石棉、云母等分子。
  
 在研究短寿命分子的方法出现以后,例如用微微秒光谱学研究方法,测得甲基(CH3·)的寿命为10-13秒,不但寿命短,而且很活泼,其原因是甲基的价键是不饱和的,具有单数电子的结构。这种粒子还有CH·、CN·、HO,它们统称为自由基,仅具有一定程度的稳定性,很容易发生化学反应,由此可见自由基也具有分子的特征,所以把自由基归入分子的范畴。还有一种分子在基态时不稳定,但在激发态时却是稳定的,这种分子被称为准分子。从分子水平上研究各种自然现象的科学称为分子科学,例如动物学、遗传学、植物学、生理学等正在掌握各种形式的不同种类分子的性能和结构,由分子的性能和结构设计出具有给定性能的分子,这就是所谓分子设计。在化学变化中,分子会改变,而原子不会改变。
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 在研究短寿命分子的方法出现以后,例如用微微秒光谱学研究方法,测得[[ 甲基]](CH3·)的寿命为10-13秒,不但寿命短,而且很活泼,其原因是甲基的价键是不饱和的,具有单数电子的结构。这种粒子还有CH·、CN·、HO,它们统称为自由基,仅具有一定程度的稳定性,很容易发生化学反应,由此可见自由基也具有分子的特征,所以把自由基归入分子的范畴。还有一种分子在基态时不稳定,但在激发态时却是稳定的,这种分子被称为准分子。从分子水平上研究各种自然现象的科学称为分子科学,例如动物学、遗传学、植物学、生理学等正在掌握各种形式的不同种类分子的性能和结构,由分子的性能和结构设计出具有给定性能的分子,这就是所谓分子设计。在化学变化中,分子会改变,而原子不会改变。
  
 
=='''分子运动'''==
 
=='''分子运动'''==
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[[File:Puzzle.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90%E8%BF%90%E5%8A%A8&src=srp&correct=%E5%88%86%E5%AD%90%E8%BF%90%E5%8A%A8&ancestor=list&cmsid=3fcf12c4f1e8f5134e0d36914fec31de&cmran=0&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=43&fsn=123&adstar=0&clw=246#id=809e7cb1a5c33d128ddbb6566cb34c44&currsn=0&ps=87&pc=87 原图链接][https://www.vjshi.com/watch/2576442.html 图片来源于教学仪器网]]]
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分子的存在形式可以为[[气态]]、液态或固态。分子除具有平移运动外,还存在着分子的转动和分子内[[原子]]的各种类型的振动。固态分子内部的振动和转动的幅度,比[[气体]]和[[液体]]中分子的平动和转动幅度小得多,分子的这种内部运动,并不会破坏分子的固有特性。通常所说的分子结构,是这些原子处在平衡位置时的结构。
  
分子的存在形式可以为气态、液态或固态。分子除具有平移运动外,还存在着分子的转动和分子内原子的各种类型的振动。固态分子内部的振动和转动的幅度,比气体和液体中分子的平动和转动幅度小得多,分子的这种内部运动,并不会破坏分子的固有特性。通常所说的分子结构,是这些原子处在平衡位置时的结构。
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 分子的内部运动,决定分子光谱的性质,因而利用分子光谱,可以研究分子内部运动情况。 分子的构型和构象相同成分的分子中,若原子的排列次序和排列方式不同,可形成不同的分子。例如C2H6O分子可以排列为[[ 乙醇]] 分子,也可以排列为二[[ 甲醚]] 分子,它们的结构式所示分子的结构式反映分子内部原子的排列次序。组成分子的成分相同,而排列次序不同,形成两种或两种以上的分子,这种现象称为同分异构现象,这些成分相同结构不同的分子称为同分异构体。
 
 
 分子的内部运动,决定分子光谱的性质,因而利用分子光谱,可以研究分子内部运动情况。 分子的构型和构象相同成分的分子中,若原子的排列次序和排列方式不同,可形成不同的分子。例如C2H6O分子可以排列为乙醇分子,也可以排列为二甲醚分子,它们的结构式所示分子的结构式反映分子内部原子的排列次序。组成分子的成分相同,而排列次序不同,形成两种或两种以上的分子,这种现象称为同分异构现象,这些成分相同结构不同的分子称为同分异构体。
 
  
 
 分子的结构式一般只反映分子中原子的连接次序,而决定分子形状的键长和键角的数值,需要通过实验测定。反映分子中原子在空间的排列次序与分布称为分子的构型。分子中原子间的化学键长与键角则称为立体构型参数。
 
 分子的结构式一般只反映分子中原子的连接次序,而决定分子形状的键长和键角的数值,需要通过实验测定。反映分子中原子在空间的排列次序与分布称为分子的构型。分子中原子间的化学键长与键角则称为立体构型参数。
  
 对有些分子,当它的构型确定时,分子的形状大小也就确定了,例如水分子、甲烷分子、苯分子等。有些分子在一定的构型条件下,分子的形状还会随原子的相对位置而改变。例如乙烷(C2H6)分子在相同的连接次序及双原子分子纯转动光谱相同的键长键角数据下,还可以有交叉式(图3之a)和重叠式(图3之b)两种不同形状,这种情况称为分子的构象。不同构象的分子,能量有一定差别,它们的对称性亦不同,对于乙烷分子,常温下交叉式的构象比较稳定。
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 对有些分子,当它的构型确定时,分子的形状大小也就确定了,例如[[ ]] 分子、[[ 甲烷]] 分子、[[ ]] 分子等。有些分子在一定的构型条件下,分子的形状还会随原子的相对位置而改变。例如乙烷(C2H6)分子在相同的连接次序及双原子分子纯转动光谱相同的键长键角数据下,还可以有交叉式(图3之a)和重叠式(图3之b)两种不同形状,这种情况称为分子的构象。不同构象的分子,能量有一定差别,它们的对称性亦不同,对于乙烷分子,常温下交叉式的构象比较稳定。
  
 
=='''分子常数'''==
 
=='''分子常数'''==
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[[File:1384397237529hrtum.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=cc723eac0d3d9ac6b5b15aa7670f489c&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=cba58cf2f0ff2b26282935a36a34bb96&prevsn=0&currsn=130&ps=160&pc=60 原图链接][http://mooc.chaoxing.com/course/28537.html 图片来源于超星网]]]
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在一定状态下,分子的形状和大小、结构和性质都是一定的。研究分子的[[力学]]性质、热学性质、电学性质以及分子光谱等实验数据,可以获得分子的平均运动速度、碰撞频率、分子直径(按球体直径计算)、电离电位(即中性分子最低能态和离子的最低能态的能量差)、离解能(即分子最低能态分解为原子基态的能量差)、核间距离(即键长)、分子振动的力常数、偶极矩等物理量,还可以给出描述分子振动和转动状态的物理量数据。这些数据统称为分子常数,是描述分子结构和物理性质的重要数据。具体数值,见双原子分子纯转动[[光谱]]。
  
在一定状态下,分子的形状和大小、结构和性质都是一定的。研究分子的力学性质、热学性质、电学性质以及分子光谱等实验数据,可以获得分子的平均运动速度、碰撞频率、分子直径(按球体直径计算)、电离电位(即中性分子最低能态和离子的最低能态的能量差)、离解能(即分子最低能态分解为原子基态的能量差)、核间距离(即键长)、分子振动的力常数、偶极矩等物理量,还可以给出描述分子振动和转动状态的物理量数据。这些数据统称为分子常数,是描述分子结构和物理性质的重要数据。具体数值,见双原子分子纯转动光谱。
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 分子质量原子通过[[ 化学键]] 结合成分子,分子有确定的质量。分子的质量与12C原子质量的1/12之比叫做分子量。通常的碳元素由12C、13C、14C组成,因此碳的原子量为12.011。氢的原子量为1.088,氧的原子量为15.999,而乙醇(C2H6O)的分子量为2×12.011+6×1.088+1×15.999=46.069。0.012千克的12C含12C原子6.0221367×10^23个,称它为1摩尔(或1克原子);同理,46.069克的乙醇含有同样数目的乙醇分子,称为1摩尔(或1克分子)的乙醇。
 
 
 分子质量原子通过化学键结合成分子,分子有确定的质量。分子的质量与12C原子质量的1/12之比叫做分子量。通常的碳元素由12C、13C、14C组成,因此碳的原子量为12.011。氢的原子量为1.088,氧的原子量为15.999,而乙醇(C2H6O)的分子量为2×12.011+6×1.088+1×15.999=46.069。0.012千克的12C含12C原子6.0221367×10^23个,称它为1摩尔(或1克原子);同理,46.069克的乙醇含有同样数目的乙醇分子,称为1摩尔(或1克分子)的乙醇。
 
  
 通常把分子量大于10000的分子称为高分子,当然这个界限并不是绝对的。分子量大到一定的程度,分子会出现一些特有的性质。高分子在工业上和生物化学上十分重要,例如塑料、橡胶、油漆、木材、蛋白质、核酸、多糖等等都是高分子材料。
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 通常把分子量大于10000的分子称为高分子,当然这个界限并不是绝对的。分子量大到一定的程度,分子会出现一些特有的性质。[[ 高分子]] 在工业上和生物化学上十分重要,例如塑料、橡胶、油漆、木材、蛋白质、核酸、多糖等等都是高分子材料。
  
 分子的分子量可通过实验测定。测定分子量的方法很多,其中以质谱法最优越,现代的高分辨质谱仪测量分子量的精度可高于质量数的万分之一。其他如气体状态法,可测定气体分子的分子量,X射线衍射法可测量晶体的分子量,溶液渗透压法主要应用于测定高分子的分子量等。
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 分子的分子量可通过实验测定。测定分子量的方法很多,其中以质谱法最优越,现代的[[ 高分辨质谱仪]] 测量分子量的精度可高于质量数的万分之一。其他如气体状态法,可测定气体分子的分子量,X射线衍射法可测量晶体的分子量,溶液渗透压法主要应用于测定高分子的分子量等。
  
 
=='''分子寿命'''==
 
=='''分子寿命'''==
 
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[[File:A24642ef05485c3a4b4f5f9d6090dc0b.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?src=360pic_normal&z=1&i=0&cmg=749bd2eac07a6bebcb58925e1f4f20cd&q=%E5%88%86%E5%AD%90&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=29ab9c33855c8265caeb2a50bb7cff9f&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=8c8f352498716db84d0add591fb56bb9&currsn=0&ps=113&pc=113 原图链接][http://www.16sucai.com/2016/03/79512.html 图片来源于16素材网]]]
 处于基态的分子在光、热、电等形式能量的作用下,可能改变结构,形成受激态(或称激发态)分子。受激态分子存在的时间往往很短,有的寿命只有微秒数量级或更短,故又称为准分子。利用闪光光解和分子光谱等实验,已对若干准分子的寿命、结构以及其他分子常数等进行过研究。 从射电天文学和分子光谱学的研究得知,星际之间存在许多分子,如OH、CN、SiO、CS、HCN、SO、CH、N2H、NS、HCO等,这些分子在地球上是极不稳定的,但却能稳定地存在于星际空间,这是因为它们处于分子极为稀薄的天空之中,在不受其他分子干扰的状态下,可以长期存在。
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 处于基态的分子在光、热、电等形式能量的作用下,可能改变结构,形成受激态(或称激发态)分子。受激态分子存在的时间往往很短,有的寿命只有微秒数量级或更短,故又称为准分子。利用闪光光解和分子光谱等实验,已对若干准分子的寿命、结构以及其他分子常数等进行过研究。 从射电天文学和分子光谱学的研究得知,[[ 星际]] 之间存在许多分子,如OH、CN、SiO、CS、HCN、SO、CH、N2H、NS、HCO等,这些分子在地球上是极不稳定的,但却能稳定地存在于星际空间,这是因为它们处于分子极为稀薄的天空之中,在不受其他分子干扰的状态下,可以长期存在。
  
 
=='''化学式'''==
 
=='''化学式'''==
  
 要反映分子中各种原子的真实数量,就要利用化学式。例如乙烯和丙烯的化学式分别为C2H4和C3H6。但化学式相同并不代表两个分子是一样的物质,因为分子中原子的排列和组合,亦即分子的结构,也是决定分子性质的要素。同样的原子但排列不同的分子叫同分异构体。同分异构体有同一化学公式但因不同结构的关系有不同的特质。立体异构体是一种特别的异构体,它们可以有很相似的物理及化学性质,而同时有十分不同的生物化学性质。
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 要反映分子中各种原子的真实数量,就要利用化学式。例如[[ 乙烯]] [[ 丙烯]] 的化学式分别为C2H4和C3H6。但化学式相同并不代表两个分子是一样的物质,因为分子中原子的排列和组合,亦即分子的结构,也是决定分子性质的要素。同样的原子但排列不同的分子叫同分异构体。同分异构体有同一化学公式但因不同结构的关系有不同的特质。立体异构体是一种特别的异构体,它们可以有很相似的物理及化学性质,而同时有十分不同的生物化学性质。
  
 由量子力学的定律的演算,分子有固定的平衡几何状态--键的长度和之间的角度。纯物质都是由相同几何结构的分子组合而成的。分子的化学式和结构是决定它的特质,尤其是它的化学活性的两要素。
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 由[[ 量子力学]] 的定律的演算,分子有固定的平衡几何状态--键的长度和之间的角度。纯物质都是由相同几何结构的分子组合而成的。分子的化学式和结构是决定它的特质,尤其是它的化学活性的两要素。
  
 
=='''高分子介绍'''==
 
=='''高分子介绍'''==
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[[File:01300000239924122899778229503 s.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?src=360pic_normal&z=1&i=0&cmg=749bd2eac07a6bebcb58925e1f4f20cd&q=%E5%88%86%E5%AD%90&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=29ab9c33855c8265caeb2a50bb7cff9f&cmran=0&cmras=1&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=db35368ae89b045bcb3082fb216d3267&currsn=0&ps=113&pc=113 原图链接][http://www.baike.com/wiki/%E5%88%86%E5%AD%90%E5%A4%A7%E5%B0%8F 图片来源于互动百科网]]]
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高分子又称[[高分子聚合物]],高分子是由分子量很大的长链分子所组成,高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万。 而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种,按来源可分为 天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类;根据用途则可分为合成树脂和[[塑料]]、[[合成橡胶]]、合成纤维等;按热行为可分为热塑性和热固性聚合物;按主链结构可分为碳链、杂链、和元素有机三类;另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。
  
高分子又称高分子聚合物,高分子是由分子量很大的长链分子所组成,高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万。 而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种,按来源可分为 天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类;根据用途则可分为合成树脂和塑料、合成橡胶、合成纤维等;按热行为可分为热塑性和热固性聚合物;按主链结构可分为碳链、杂链、和元素有机三类;另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。
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 高分子组成:一个大分子往往由许多简单的结构[[ 单元]] 通过共价键重复键接而成。合成聚合物的原料称为单体,通过聚合反应,单体才转变成大分子的结构单元。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物,由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物。
 
 
 高分子组成:一个大分子往往由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成。合成聚合物的原料称为单体,通过聚合反应,单体才转变成大分子的结构单元。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物,由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物。
 
  
 
 特点: 高分子与低分子化合物相比较,分子量非常高。由于这一突出特点,聚合物显示出了特有的性能,表现为"三高一低一消失"。既是:高分子量、高弹性、高黏度、结晶度低、无气态。因此这些特点也赋予了高分子材料(如复合材料、橡胶等)高强度、高韧性、高弹性等特点。
 
 特点: 高分子与低分子化合物相比较,分子量非常高。由于这一突出特点,聚合物显示出了特有的性能,表现为"三高一低一消失"。既是:高分子量、高弹性、高黏度、结晶度低、无气态。因此这些特点也赋予了高分子材料(如复合材料、橡胶等)高强度、高韧性、高弹性等特点。
  
 高分子类型:高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时,叫线型高分子。这种高分子在加热时可以熔融,在适当的溶剂 中可以溶解。
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 高分子类型:高分子化合物中的[[ 原子]] 连接成很长的线状分子时,叫线型高分子。这种高分子在加热时可以熔融,在适当的溶剂 中可以溶解。
  
 
 高分子化合物中的原子连接成线状并带有较长分支时,叫支链型高分子。这种高分子也可在加热时熔融,也可在适当的溶剂中溶解。
 
 高分子化合物中的原子连接成线状并带有较长分支时,叫支链型高分子。这种高分子也可在加热时熔融,也可在适当的溶剂中溶解。
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=='''最冷分子'''==
 
=='''最冷分子'''==
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[[File:00001.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E5%88%86%E5%AD%90&src=tab_www&correct=%E5%88%86%E5%AD%90&ancestor=list&cmsid=698d1369cbf5d69b6befe946adfed878&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=246#id=36d0a2a86e0503dce5a50e38c1f3a859&currsn=0&ps=99&pc=99 原图链接][https://www.vjshi.com/watch/2966890.html 图片来源于VJ师网]]]
  
北京时 间2014 年8月29日,据国外媒体报道,美国耶鲁大学的科学家成功打造迄今为止温度最低的分子。实验中,他们将选定分子的温度降到只比绝对零度高出2.5‰K。这一研究成果能够应用于从量子化学到粒子物理学最基本理论测试等一系列领域,帮助科学家进行各种新研究。研究论文刊登在《自然》杂志上。
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[[ 北京时 间]]2014 年8月29日,据国外媒体报道,美国[[ 耶鲁大学]] 的科学家成功打造迄今为止温度最低的分子。实验中,他们将选定分子的温度降到只比绝对零度高出2.5‰K。这一研究成果能够应用于从量子化学到粒子物理学最基本理论测试等一系列领域,帮助科学家进行各种新研究。研究论文刊登在《自然》杂志上。
  
 研究中,耶鲁大学的科学家利用激光降低一氟化锶的温度,这一过程被称之为"磁光捕获"。通过直接冷却将分子温度降至接近绝对零度(零下)是物理学领域的一个里程碑式成就。耶鲁大学物理学教授和首席研究员戴夫-德米勒博士表示:"我们可以开始研究在接近绝对零度时发生的化学反应。我们有机会了解基本的化学机制。"
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 研究中,耶鲁大学的科学家利用激光降低一[[ 氟化锶]] 的温度,这一过程被称之为"磁光捕获"。通过直接冷却将分子温度降至接近绝对零度(零下)是物理学领域的一个里程碑式成就。耶鲁大学物理学教授和首席研究员戴夫-德米勒博士表示:"我们可以开始研究在接近绝对零度时发生的化学反应。我们有机会了解基本的化学机制。"
  
 
 过去,磁光捕获就是原子物理学家非常推崇的一项技术,但只在单个原子尺度。这项实验取得的巨大成就是创造了有记录以来分子--两个或者更多原子群--温度的最低纪录。这项技术利用激光冷却粒子同时将它们固定在适当位置。德米勒博士解释说:"想象一下一个浅碗,里面装着一点糖蜜。如果将一些球滚到碗里,它们会缓慢下沉,最后堆积在碗底。具体到我们的实验,分子就是这些小球,装糖蜜的碗通过激光束和磁场打造。"
 
 过去,磁光捕获就是原子物理学家非常推崇的一项技术,但只在单个原子尺度。这项实验取得的巨大成就是创造了有记录以来分子--两个或者更多原子群--温度的最低纪录。这项技术利用激光冷却粒子同时将它们固定在适当位置。德米勒博士解释说:"想象一下一个浅碗,里面装着一点糖蜜。如果将一些球滚到碗里,它们会缓慢下沉,最后堆积在碗底。具体到我们的实验,分子就是这些小球,装糖蜜的碗通过激光束和磁场打造。"
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=='''相关视频'''==
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1、分子热运动
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2、分子原子结构
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== '''參考來源''' ==
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[[Category:340 化學總論]]

於 2022年7月19日 (二) 09:46 的最新修訂

分子

分子( molecular ),是由組成的原子按照一定的鍵合順序和空間排列而結合在一起的整體,這種鍵合順序和空間排列關係稱為分子結構。由於分子內原子間的相互作用,分子的物理化學性質不僅取決於組成原子的種類和數目,更取決於分子的結構。分子是保持物質化學性質的最小粒子。

基本信息

中文名稱:分子

外文名稱:Molecule

定義: 單獨存在、保持化學性質最小粒子

類型:物理化學術語

發現者:阿伏加德羅

概念簡介

分子(Molecule)是能單獨存在、並保持純物質的化學性質的最小粒子.分子的概念最早是由意大利阿莫迪歐·阿伏伽德羅提出,他於1811年發表了分子學說 ,認為:「原子是參加化學反應的最小質點,分子則是在游離狀態下單質或化合物能夠獨立存在的最小質點.分子是由原子組成的,單質分子由相同元素的原子組成,化合物分子由不同元素的原子組成.化學變化的實質就是不同物質的分子中各種原子進行重新結合.」[1]

分子是物質中能夠獨立存在的相對穩定並保持該物質物理化學特性的最小單元。分子由原子構成,原子通過一定的作用力,以一定的次序和排列方式結合成分子。以分子為例,將水不斷分離下去,直至不破壞水的特性,這時出現的最小單元是由兩個原子和一個原子構成的一個水分子(H2O)。一個水分子可用電解法或其他方法再分為兩個原子和一個原子,但這時它的特性已和水完全不同了。[2]

有的分子只由一個原子構成,稱單原子分子,如等分子屬此類,這種單原子分子既是原子又是分子。由兩個原子構成的分子稱雙原子分子,例如氧分子(O2)和一氧化碳分子(CO):一個分子由兩個氧原子構成,為同核雙原子分子;一個一氧化碳分子由一個氧原子和一個碳原子構成,為異核雙原子分子。由兩個以上的原子組成的分子統稱多原子分子。分子中的原子數可為幾個、十幾個、幾十個乃至成千上萬個。例如一個二氧化碳分子(CO2)由一個原子和兩個氧原子構成。一個分子包含六個碳原子和六個氫原子(C6H6),一個分子包含幾百個原子,其分子式為C257H383N65O77S6(賴脯胰島素)。

分子結構

分子結構或稱分子立體結構、分子、分子幾何,建立在光譜學數據之上,用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結構在很大程度上影響了化學物質的反應性、極性、相態形狀、顏色、磁性和生物活性。

分子結構最好在接近絕對零度溫度下測定,因為隨着溫度升高,分子轉動也增加。量子力學和半實驗的分子模擬計算可以得出分子形狀,固態分子的結構也可通過X射線晶體學測定。體積較大的分子通常以多個穩定的構象存在,勢能面中這些構象之間的能壘較高。

分子結構涉及原子在空間中的位置,與鍵結的化學鍵種類有關,包括鍵長、鍵角以及相鄰三個鍵之間的二面角。

原子在分子中的成鍵情形與空間排列:分子結構對物質的物理與化學性質有決定性的關係。最簡單的分子是分子,1克氫氣包含1023個以上的氫分子。一個水分子中2個氫原子都連接到一個中心氧原子上,所成鍵角是105.3°。分子中原子的空間關係不是固定的,除了分子本身在氣體和液體中的平動外,分子結構中的各部分也都處於連續的運動中。因此分子結構與溫度有關。分子所處的狀態(固態、液態、氣態、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精確尺寸也不同。ref>分子和原子的區別,搜狗網,2016-11-24</ref>

因尚無真正適用的分子結構理論,複雜分子的細緻結構不能預言,只能從實驗測得。量子力學認為,原子中的軌道電子具有波動性,用數學方法處理電子駐波(原子軌道)就能確定原子間或原子團間鍵的形成方式。原子中的電子軌道在空間重疊愈多,形成的鍵愈穩定。量子力學方法是建立在實驗數據和近似的數學運算(由高速電子計算機進行運算)相結合的基礎上的,對簡單的體系才是精確的,例如對水分子形狀的預言。另一種理論是把分子看成一個靜電平衡體系:電子和原子核的引力傾向於最大,電子間的斥力傾向於最小,各原子核和相鄰原子中電子的引力也是很重要的。為了使負電中心的斥力減至最小,體系儘可能對稱的排列,所以當體系有2個電子對時,它們呈線型排列(180°);有3個電子對時呈三角平面排列,鍵角120°。

分子的鍵

分子的鍵有三種極限類型,即離子鍵共價鍵金屬鍵。定位於2個原子之間的鍵稱為定域鍵。由多個原子的共有電子形成的多中心鍵稱為離域鍵。此外還有過渡類型的鍵:鍵電子偏向一方的共價鍵稱為極性鍵,由一方提供成鍵電子的鍵稱為配位鍵。通過這些類型的鍵把原子按一定的空間排列結合成分子,形成分子的構型和構象。

例如碳是共享電子對鍵(共價鍵)的基本參加者,碳和氫二種元素的原子可形成烴類化合物,正四面體構的CH4是其中最簡單的烴,還可形成環狀化合物,例如環己烷;硅和氧是礦物質的基本元素,雲母和石英都含有硅氧單元。金屬原子被夾在烴環平面中間構成夾心化合物。蛋白質的基本成分是一端接鹼性基,一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化學組成和分子量相同但分子結構不同的物質互稱為異構體。當2 種異構體其他性質相同,只是旋光方向相反,這一類異構體稱作旋光異構體。可用X射線等衍射法、各種光譜、波譜、能譜和質譜法等測定或推測分子的結構。[3]

分子的特性

1、分子質量體積都很小。[4]

2、分子總是在不斷運動着的。溫度升高,分子運動速度加快,如陽光下濕衣物幹得快。

3、分子之間有間隔。一般說來,氣體的分子之間間隔距離較大,液體固體的分子之間的距離較小。氣體比液體和固體容易壓縮,不同液體混合後的總體積小於二者的原體積之和,都說明分子之間有間隔。

4、同種物質的分子性質相同,不同種物質的分子性質不同。我們都有這樣的生活體驗:若口渴了,可以喝水解渴,同時吃幾塊冰塊也可以解渴,這就說明:水和冰都具有相同的性質,因為水和冰都是由水分子構成的,同種物質的分子,性質是相同的。[5]

分子和原子的區別

分子和原子的區別在於化學反應中可再分,構成分子中的原子重新組合成新物質的分子在化學反應中不可再分,化學反應前後並沒有變成其它原子。

相似點:[6]

1、都是構成物質的基本粒子

2、質量體積都非常小,彼此間均有一定間隔,處於永恆的運動中;

3、同種分子(或原子)性質相同,不同種分子(或原子)性質不同;

4、都具有種類和數量的含義。

發展史

最早提出比較確切的分子概念的化學家是意大利阿伏伽德羅,他於1811年發表了分子學說,認為:"原子是參加化學反應的最小質點,分子則是在游離狀態下單質或化合物能夠獨立存在的最小質點。分子是由原子組成(構成)的,單質分子由相同元素的原子組成(構成),化合物分子由不同元素的原子組成(構成)。在化學變化中,不同物質的分子中各種原子進行重新結合。"[7]

自從阿伏伽德羅提出分子概念以後,在很長的一段時間裡,化學家都把分子看成比原子稍大一點的微粒。1920年,德國化學家施陶丁格開始對這種小分子一統天下的觀點產生懷疑,他的根據是:利用滲透壓法測得的橡膠的分子量可以高達10萬左右。他在論文中提出了大分子(高分子)的概念,指出天然橡膠不是一種小分子的締合體,而是具有共價鍵結構的長鏈大分子。高分子還具有它本身的特點,例如高分子不像小分子那樣有確定不變的分子量,它所採用的是平均分子量。

隨着分子概念的發展,化學家對於無機分子的了解也逐步深入,例如氯化鈉是以鈉離子和氯離子以離子鍵互相連接起來的一種無限結構,很難確切地指出它的分子中含有多少個鈉離子和氯離子,也無法確定其分子量,這種結構還包括金剛石、石墨、石棉、雲母等分子。

在研究短壽命分子的方法出現以後,例如用微微秒光譜學研究方法,測得甲基(CH3·)的壽命為10-13秒,不但壽命短,而且很活潑,其原因是甲基的價鍵是不飽和的,具有單數電子的結構。這種粒子還有CH·、CN·、HO,它們統稱為自由基,僅具有一定程度的穩定性,很容易發生化學反應,由此可見自由基也具有分子的特徵,所以把自由基歸入分子的範疇。還有一種分子在基態時不穩定,但在激發態時卻是穩定的,這種分子被稱為準分子。從分子水平上研究各種自然現象的科學稱為分子科學,例如動物學、遺傳學、植物學、生理學等正在掌握各種形式的不同種類分子的性能和結構,由分子的性能和結構設計出具有給定性能的分子,這就是所謂分子設計。在化學變化中,分子會改變,而原子不會改變。

分子運動

分子的存在形式可以為氣態、液態或固態。分子除具有平移運動外,還存在着分子的轉動和分子內原子的各種類型的振動。固態分子內部的振動和轉動的幅度,比氣體液體中分子的平動和轉動幅度小得多,分子的這種內部運動,並不會破壞分子的固有特性。通常所說的分子結構,是這些原子處在平衡位置時的結構。

分子的內部運動,決定分子光譜的性質,因而利用分子光譜,可以研究分子內部運動情況。 分子的構型和構象相同成分的分子中,若原子的排列次序和排列方式不同,可形成不同的分子。例如C2H6O分子可以排列為乙醇分子,也可以排列為二甲醚分子,它們的結構式所示分子的結構式反映分子內部原子的排列次序。組成分子的成分相同,而排列次序不同,形成兩種或兩種以上的分子,這種現象稱為同分異構現象,這些成分相同結構不同的分子稱為同分異構體。

分子的結構式一般只反映分子中原子的連接次序,而決定分子形狀的鍵長和鍵角的數值,需要通過實驗測定。反映分子中原子在空間的排列次序與分布稱為分子的構型。分子中原子間的化學鍵長與鍵角則稱為立體構型參數。

對有些分子,當它的構型確定時,分子的形狀大小也就確定了,例如分子、甲烷分子、分子等。有些分子在一定的構型條件下,分子的形狀還會隨原子的相對位置而改變。例如乙烷(C2H6)分子在相同的連接次序及雙原子分子純轉動光譜相同的鍵長鍵角數據下,還可以有交叉式(圖3之a)和重疊式(圖3之b)兩種不同形狀,這種情況稱為分子的構象。不同構象的分子,能量有一定差別,它們的對稱性亦不同,對於乙烷分子,常溫下交叉式的構象比較穩定。

分子常數

在一定狀態下,分子的形狀和大小、結構和性質都是一定的。研究分子的力學性質、熱學性質、電學性質以及分子光譜等實驗數據,可以獲得分子的平均運動速度、碰撞頻率、分子直徑(按球體直徑計算)、電離電位(即中性分子最低能態和離子的最低能態的能量差)、離解能(即分子最低能態分解為原子基態的能量差)、核間距離(即鍵長)、分子振動的力常數、偶極矩等物理量,還可以給出描述分子振動和轉動狀態的物理量數據。這些數據統稱為分子常數,是描述分子結構和物理性質的重要數據。具體數值,見雙原子分子純轉動光譜

分子質量原子通過化學鍵結合成分子,分子有確定的質量。分子的質量與12C原子質量的1/12之比叫做分子量。通常的碳元素由12C、13C、14C組成,因此碳的原子量為12.011。氫的原子量為1.088,氧的原子量為15.999,而乙醇(C2H6O)的分子量為2×12.011+6×1.088+1×15.999=46.069。0.012千克的12C含12C原子6.0221367×10^23個,稱它為1摩爾(或1克原子);同理,46.069克的乙醇含有同樣數目的乙醇分子,稱為1摩爾(或1克分子)的乙醇。

通常把分子量大於10000的分子稱為高分子,當然這個界限並不是絕對的。分子量大到一定的程度,分子會出現一些特有的性質。高分子在工業上和生物化學上十分重要,例如塑料、橡膠、油漆、木材、蛋白質、核酸、多糖等等都是高分子材料。

分子的分子量可通過實驗測定。測定分子量的方法很多,其中以質譜法最優越,現代的高分辨質譜儀測量分子量的精度可高於質量數的萬分之一。其他如氣體狀態法,可測定氣體分子的分子量,X射線衍射法可測量晶體的分子量,溶液滲透壓法主要應用於測定高分子的分子量等。

分子壽命

處於基態的分子在光、熱、電等形式能量的作用下,可能改變結構,形成受激態(或稱激發態)分子。受激態分子存在的時間往往很短,有的壽命只有微秒數量級或更短,故又稱為準分子。利用閃光光解和分子光譜等實驗,已對若干準分子的壽命、結構以及其他分子常數等進行過研究。 從射電天文學和分子光譜學的研究得知,星際之間存在許多分子,如OH、CN、SiO、CS、HCN、SO、CH、N2H、NS、HCO等,這些分子在地球上是極不穩定的,但卻能穩定地存在於星際空間,這是因為它們處於分子極為稀薄的天空之中,在不受其他分子干擾的狀態下,可以長期存在。

化學式

要反映分子中各種原子的真實數量,就要利用化學式。例如乙烯丙烯的化學式分別為C2H4和C3H6。但化學式相同並不代表兩個分子是一樣的物質,因為分子中原子的排列和組合,亦即分子的結構,也是決定分子性質的要素。同樣的原子但排列不同的分子叫同分異構體。同分異構體有同一化學公式但因不同結構的關係有不同的特質。立體異構體是一種特別的異構體,它們可以有很相似的物理及化學性質,而同時有十分不同的生物化學性質。

量子力學的定律的演算,分子有固定的平衡幾何狀態--鍵的長度和之間的角度。純物質都是由相同幾何結構的分子組合而成的。分子的化學式和結構是決定它的特質,尤其是它的化學活性的兩要素。

高分子介紹

高分子又稱高分子聚合物,高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成,高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。 而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成。高分子的分類有多種,按來源可分為 天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類;根據用途則可分為合成樹脂和塑料合成橡膠、合成纖維等;按熱行為可分為熱塑性和熱固性聚合物;按主鏈結構可分為碳鏈、雜鏈、和元素有機三類;另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等等。

高分子組成:一個大分子往往由許多簡單的結構單元通過共價鍵重複鍵接而成。合成聚合物的原料稱為單體,通過聚合反應,單體才轉變成大分子的結構單元。由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物,由兩種以上單體共聚而成的聚合物則稱為共聚物。

特點: 高分子與低分子化合物相比較,分子量非常高。由於這一突出特點,聚合物顯示出了特有的性能,表現為"三高一低一消失"。既是:高分子量、高彈性、高黏度、結晶度低、無氣態。因此這些特點也賦予了高分子材料(如複合材料、橡膠等)高強度、高韌性、高彈性等特點。

高分子類型:高分子化合物中的原子連接成很長的線狀分子時,叫線型高分子。這種高分子在加熱時可以熔融,在適當的溶劑 中可以溶解。

高分子化合物中的原子連接成線狀並帶有較長分支時,叫支鏈型高分子。這種高分子也可在加熱時熔融,也可在適當的溶劑中溶解。

如果高分子化合物中的原子連接成網狀時,則叫網狀高分子,這種高分子由於一般都不是平面 結構而是立體結構,所以也叫體型高分子。體型高分子加熱時不能熔融,只能變軟和彈性增大;不能在任何溶劑中溶解,只能在某些適當的溶劑中溶脹。

最冷分子

北京時間2014年8月29日,據國外媒體報道,美國耶魯大學的科學家成功打造迄今為止溫度最低的分子。實驗中,他們將選定分子的溫度降到只比絕對零度高出2.5‰K。這一研究成果能夠應用於從量子化學到粒子物理學最基本理論測試等一系列領域,幫助科學家進行各種新研究。研究論文刊登在《自然》雜誌上。

研究中,耶魯大學的科學家利用激光降低一氟化鍶的溫度,這一過程被稱之為"磁光捕獲"。通過直接冷卻將分子溫度降至接近絕對零度(零下)是物理學領域的一個里程碑式成就。耶魯大學物理學教授和首席研究員戴夫-德米勒博士表示:"我們可以開始研究在接近絕對零度時發生的化學反應。我們有機會了解基本的化學機制。"

過去,磁光捕獲就是原子物理學家非常推崇的一項技術,但只在單個原子尺度。這項實驗取得的巨大成就是創造了有記錄以來分子--兩個或者更多原子群--溫度的最低紀錄。這項技術利用激光冷卻粒子同時將它們固定在適當位置。德米勒博士解釋說:"想象一下一個淺碗,裡面裝着一點糖蜜。如果將一些球滾到碗裡,它們會緩慢下沉,最後堆積在碗底。具體到我們的實驗,分子就是這些小球,裝糖蜜的碗通過激光束和磁場打造。"

相關視頻

1、分子熱運動

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2、分子原子結構

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參考來源