Cząsteczka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Cząsteczka (molekuła) [1] – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym[2]. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.

W teorii kinetycznej gazów pojęcie cząsteczka często jest używane do opisu gazowej cząstki bez względu na jej budowę. Według tej teorii gazy szlachetne składają się z cząsteczek, pomimo że składają się z pojedynczego, niezwiązanego wiązaniem chemicznym atomu[3].

Cząsteczka może się składać z atomów jednego pierwiastka, jak np. tlenu (O2) lub różnych, jak np. woda (H2O). Atomy i struktury powiązane wiązaniem niekowalencyjnym, takim jak wiązanie wodorowe lub wiązanie jonowe ogólnie nie są traktowane jako pojedyncze cząsteczki.

Cząsteczki jako składniki materii są powszechne wśród substancji organicznych (tym samym w biochemii). Tworzą także większą część hydrosfery i atmosfery. Jednakże, większość znanych stałych substancji na Ziemi, włączając w to minerały tworzące skorupę ziemską, płaszcz i jądro Ziemi, zawierają wiele wiązań chemicznych, ale nie są zbudowane z „rozpoznawalnych” cząsteczek. Do substancji zawierających struktury, dla których nie można wyróżnić pojedynczych cząsteczek zaliczane są również kryształy jonowe (sole) i kryształy kowalencyjne (takie jak diament, kwarc czy sól kuchenna). Układ powtarzających się jednostek-komórek-struktur występuje również w ciałach z wiązaniem metalicznym, co oznacza, że metale w postaci stałej również nie są zbudowane z cząsteczek. W szkłach (ciała stałe posiadającą bezpostaciową, nieuporządkowaną strukturę) atomy mogą być utrzymywane ze sobą poprzez wiązania chemiczne bez tworzenia jakiejkolwiek określonej cząsteczki oraz bez regularności powtarzających się jednostek, co jest cechą charakterystyczną kryształów.

Nauka[edytuj | edytuj kod]

Nauka o cząsteczkach jest nazywana chemią molekularną lub fizyką molekularną, w zależności od tego czy skupia się na zagadnieniach związanych z chemią lub fizyką. Chemia molekularna zajmuje się prawami rządzącymi oddziaływaniami między cząsteczkami, które wpływają na tworzenie lub rozpadanie się wiązań chemicznych, podczas gdy fizyka molekularna zajmuje się prawami rządzącymi ich strukturą i właściwościami. W rzeczywistości granica między nimi jest bardzo niewyraźna. W naukach molekularnych molekuła, składa się ze stabilnego układu (stanu związanego) zawierającego dwa lub więcej atomów. Jony wieloatomowe są na ogół traktowane jako elektrycznie naładowane cząsteczki. Określenie cząsteczki niestabilne może odnosić się bardzo dynamicznych układów cząsteczek, tj. krótkotrwałych zespołów elektronów i jąder (struktury rezonansowe), takich jak rodniki, jony cząsteczkowe, cząsteczki rydbergowskie, stany przejściowe lub układów zderzających się ze sobą atomów, takich jak kondensat Bosego-Einsteina.

Rozmiary cząsteczek[edytuj | edytuj kod]

Większość cząsteczek jest zdecydowanie za mała by można było je zobaczyć dzięki wykorzystaniu metod optycznych, ale są wyjątki. DNA, makrocząsteczka, może osiągnąć rozmiary makroskopowe, tak jak inne cząsteczki polimerów. Cząsteczki powszechnie używane jako jednostki budulcowe syntezy organicznej mają wymiary od kilku do kilkudziesięciu Å. Niewielkie cząsteczki (poniżej 800 daltonów) mogą być obserwowane przy użyciu mikroskopii sił atomowych.

Najmniejszą cząsteczką jest dwuatomowa cząsteczka wodoru (H2) z długością wiązania 0,74 Å[4]. Z kolei największą, znaną obecnie, cząsteczką jest syntetyczna struktura o nazwie PG5, która charakteryzuje się średnicą 10 nm i masie cząsteczkowej na poziomie 200 mln Da[5][6].

Spektroskopia cząsteczkowa[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: Spektroskopia.

Spektroskopia cząsteczkowa zajmuje się odpowiedzią cząsteczki oddziałującej z sygnałem próbkującym o znanej energii (lub częstotliwości, wg równania stałej Plancka). Cząsteczki posiadają skwantowane poziomy energetyczne, które mogą być analizowane przez wykrywanie wymiany energii cząsteczki poprzez absorbancję lub emisję[7].

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasła cząsteczka i molekuła w Wikisłowniku

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Słownik Wyrazów Obcych
  2. Atoms, Molecules, and Ions. W: Steven S. Zumdahl, Susan A. Zumdahl: Chemistry. Wyd. 8. Brooks Cole, 2010, s. 52. ISBN 0547125321. (ang.)
  3. Monica Halka: Halogens and noble gases. 2010. ISBN 9780816073689. (ang.)
  4. Roger L. DeKock, Harry B. Gray: Chemical structure and bonding. University Science Books, 1989, s. 199. ISBN 093570261X. (ang.)
  5. B. Zhang, R. Wepf, K. Fischer, M. Schmidt i inni. The largest synthetic structure with molecular precision: towards a molecular object. „Angew Chem Int Ed Engl”. 50 (3), s. 737–740, 2011. doi:10.1002/anie.201005164. PMID 21226166 (ang.). 
  6. Catarina Pietschmann: Giant molecule synthesized (ang.). Phys.Org, 2011-01-19. [dostęp 2013-01-24].
  7. Taras Plakhotnik. Absorption and coherent emission of single molecules. „Journal of Luminescence”. 98 (1–4), s. 57–62, 2002-07. Zurych: Elsevier Science B.V. doi:10.1016/S0022-2313(02)00252-1 (ang.).