МОЛЕКУЛА

МОЛЕКУЛА (от лат. molecula—маленькая частица), наименьшая частица вещества, сохраняющая все его химич. свойства. М. является пределом раздробления вещества как такового: при попытках дальнейшего измельчения М. должны разделиться на свои составные части—атомы (см. Атом), обладающие другими хим. свойствами. Поэтому химич. формула М. является в то же время химич. формулой любого количества этого вещества, которое состоит из совокупности громадного числа одинаковых М. За последние десятилетия в результате значительного расширения знаний о тончайшей структуре вещества представление о молекуле несколько изменилось и уточнилось: только в газах М. обладают индивидуальным существованием и находятся на громадных (по сравнению с их размерами) расстояниях друг от друга; в жидкостях они соединяются («ассоциируются») между собой в б. или м. крупные и устойчивые агрегаты; в твердых (кристаллических) телах они настолько сближены, что границы между отдельными М. стираются и во многих случаях получается правильное чередование атомов (или ионов), которые трудно приписать определенным М. Однако для газов и для (разбавленных) растворов понятие М. полностью сохранило свой смысл. В дальнейшем, говоря о М., надо иметь в виду главным образ, эти две формы вещества. Для них •689 ■справедлив закон Авогадро (Avogadro), согласно которому в одинаковых объемах различных веществ в газо- или парообразном состоянии (при одинаковом давлении и t°) содержится одинаковое количество М. При атмосферном давлении (760 мм) и 0° в объеме, равном 22,4 л, содержится такое количество г любого вещества, к-рое равно его молекулярному весу: 2 0156 г Н₂, 32,000 г ■0₂ и т. д. Этот объем называется грамм-молекулярным. Число М. в этом объеме [или при других (жидком и твердом) состояниях вещества, в весовом количестве его, равном (в граммах) молекулярному весу (это количество сокращенно обозначается словом «моль»)] по закону Авогадро для всех веществ одинаково, т. е. представляет собой универсальную постоянную. Обычно оно называется числом Авогадро и •обозначается буквой N. Иногда его называют числом Лошмидта (Loschmidt) и обозначают буквой N_L. В настоящее время •существует целый ряд независимых друг ■от друга способов определения N, дающих очень близкие результаты. Наиболее точные из этих методов дают значение N= ■= 6,06.10²³. Деля на это громадное число объем моля вещества в конденсированном ■состоянии (жидкого или твердого), можно найти верхний предел размеров пространства, занимаемого одной М. Другие методы также позволяют определить, правда,с меньшей точностью, чем N, размеры М. или вернее сфер их действия. Они различны для разных веществ, возрастая со сложностью хим. состава, но в среднем порядок их величины—10~⁷ см. Понятно, что при таких размерах молекулы невидимы даже в самый лучший микроскоп или ультрамикроскоп, и все наши сведения о М. могут быть получены только косвенными методами. Масса отдельной М. очень мала. Она может быть найдена с большой точностью .для каждого вещества делением моля на число Авогадро. Т. о. получено для водорода—0,324.10"²³ г, для гелия—0,639.Ю^-23 г и т. д. Как было указано выше, М. состоят из еще более мелких структурных единиц— из атомов. Поэтому возникает вопрос о строении М., о том, как расположены атомы в М., какими силами они связаны между собой, какую энергию нужно затратить на их разделение и т. д. Особенное значение этот вопрос имеет для химии, т. к. он сводится к вопросу о строении и образовании химич. соединений. Проблема строения сложных М. составляет важнейшую часть современной органической химии и разработана в течение 19 в. с большой полнотой. Что же касается М. более простых, преимущественно неорганических соединений, то их строение и образование стало выясняться лишь в последнее время в связи с теориями строения атома, составившими новую главу физ. химии, именуемую в по--следние годы хим. физикой. Оказалось, что связь между атомами в М. может быть различной. В этом смысле все М. могут быть разделены на две большие группы: гете-рополярные и гомеополярные М. Между крайними представителями обеих групп существует большое число постепен- ных переходов, и не всегда возможно определить, к какому типу относится М. данного соединения. Однако типичные гетерополяр-ные М., как например NaCl, резко отличаются от типичных гомеополярных М., как напр. Н₂. Первые состоят из атомов или групп противоположного химич. характера, притом заряженных электричеством противоположного знака, т. е. из ионов, например Na+и С Г, Са++ и С0₃" и т. д. Вторые, наоборот, состоят из одинаковых или близких по характеру атомов или групп, лишенных электрического заряда: Н₂, N₂, 0₂, С1₂, С₂Н_ви т. д. В.М. первого рода связь между компонентами осуществляется повидимому притягательными силами электростатического характера, т. е. притяжением их противоположных зарядов; природа сил связи в гомеополярных М. менее ясна, хотя также вероятно может быть сведена к силам электрического характера.—Картина образования гетерополярных М. с точки зрения электронной теории строения атома дана Косселем (Kossel): при образовании М., например NaCl, валентный электрон Na перетягивается к С1, сообщая последнему отрицательный заряд и оставляя Na заряженным положительно. Получившиеся при этом ионы Na+ и СГ~ взаимно притягиваются электростатически, причем у каждого из них в наружной оболочке (см. Атом) оказывается по восьми электронов, как у атомов ближайших благородных газов. Идя по этому пути, Коссель объяснил образование не только простых гетерополярных соединений типа NaCl, но и значительно более сложных комплексных соединений (см.), причем при помощи энергетических соображений удалось вычислить координационное число (см. Координационная теория).—В типичных г о-мео полярных М. полного перетягивания электронов от одних компонентов М. к другим вероятно не происходит. Полагают, что здесь электроны, осуществляющие хим. связь, не покидают того атома, из которого они произошли, а становятся общими для соединяемых компонентов, окружая их ядра своими орбитами и проводя часть времени в сфере действия каждого из компонентов М. Наконец у М. промежуточного типа, называемых полуполярными (Lux), валентные электроны являются общими для компонентов М., но в большей или меньшей степени смещены в сторону одного из них. В вопросе о строении М. громадные успехи достигнуты за последние годы путем изучения оптических и электрических свойств М. Молекулярные спектры значительно сложнее линейных спектров атомов: они состоят из полос, которые сильными инструментами разлагаются на ряд тончайших, очень близких друг к другу линий. Происхождение этих полос объясняется следующим образом. Тогда как в атомах спектральные линии появляются только в результате перескоков электронов с наружных орбит на внутренние, в М. кроме этих скачкообразных изменений состояния и запаса энергии возможны колебания компонентов М. друг относительно друга и вращения всей М. как целого. Все эти три вида движения 592: согласно принципам квантов теории (см.) могут сопровождаться не непрерывными, а лишь совершенно определенными дискретными изменениями запаса энергии молекул. Каждое из них при определенных условиях может сопровождаться испусканием отдельной спектральной линии. Изменения вращательного движения связаны с очень малыми изменениями энергии, малыми квантами, и соответствующие им линии лежат в далекой инфракрасной (см. Инфракрасные лучи) области. Изменения колебательного движения приводят к значительно (в 100—200 раз) большим изменениям энергии, и соответствующие линии находятся в короткой инфракрасной части спектра. Перескоки электронов в М. вызывают появление линий в видимой и ультрафиолетовой части спектра. Эти три ряда движений связаны между собой, и напр. колебательное движение компонентов двухатомной М. по линии, соединяющей их центры, всегда вызывает также одновременное изменение вращательного движения. Вот почему появление линии колебательного спектра всегда вызывает появление ряда линий вращательного спектра, располагающихся около первой на очень малых расстояниях и в слабых оптических приборах сливающихся с ней в одну спектральную полосу вращательно-колебательного спектра. Перескок электрона возбуждает кроме основной линии целый ряд линий колебательного и вращательного спектра, сливающихся с первой в широкую полосу в видимой или ультрафиолетовой части спектра испускания или поглощения (абсорпции, см.) —Подробное изучение молекулярных спектров привело к точному определению длины (расстояния между атомами) нек-рых двухатомных М., их момента инерции и важных энергетических величин, как напр. теплоты диссоциации многих М. на атомы. К важным результатам привело также изучение электрических свойств М. Полярные М., состоящие из разнородных в электрическом отношении компонентов, являются вполне нейтральными лишь на больших по сравнению с их длиной расстояниях. На малых же расстояниях от их концов (полюсов) сказывается несимметричное расположение в них электрических зарядов: на одном полюсе преобладают положительные, на другом—отрицательные заряды. Расстояние между центрами тяжести (полюсами) тех и других зарядов, помноженное на величину этих зарядов, дает дипольный момент такой М., называемой диполем. Несимметричное расположение разноименных зарядов, придающее М. дипольный характер, одним М. присуще постоянно (постоянный дипольный момент), у других может быть вызвано внешним воздействием. напр. помещением М. в электрическое поле (наведенный или индуцированный дипольный момент). Изучение постоянных дипольных моментов М., произведенное гл. образ. Дебаем (P. Debye) и, его школол, привело к определению длины дипольных М. и расположения составляющих атомов в пространстве. Кроме того удалось объяснить явление ассоциации в жидкостях и в парах (см. Жидкости), отклоне ния поведения бинарных смесей от простых законов смешения, природу так наз. Ван-дер-Ваальсовских сил притяжения между М. и т. д. Вместе с тем удалось выяснить, какие части М. (группы или радикалы сложных соединений) определяют ее полярные-свойства, приписать каждой такой полярной группе определенный дипольный момент и аддитивным сложением последних (с учетом расположения отдельных групп в пространстве) вычислить дипольные моменты сложных М. в близком согласии с-экспериментальными данными. Наведенный,или индуцированный дипольный момент, может появиться в М., не обладающей постоянным диполь-ным моментом, под влиянием падающего» на нее света, представляющего собой быстро-переменное электромагнитное поле. Появление этого момента сказывается на преломлении, или рефракции света при прохождении его через такие поляризуемые М. Изучение молекулярной рефракции ^^j • — (где- п—коефициент преломления, М—молекулярный вес, q—плотность) ряда соединений привело к нахождению аддитивно слагающихся атомных и ионных рефракций отдельных компонентов М. и к выяснению строения нек-рых М. В применении к полярным М. солеообразных соединений изучение-рефракций привело к нахождению деформации электронных оболочек ионов в хим. соединениях, позволившему гл. обр. Фаянсу (К. Fajans) объяснить целый ряд особенностей различных солей (упругость пара, точки кипения и плавления, растворимость,. окраску и мн. др.). В последние годы найден новый физ. метод исследования М., давший уже весьма интересные результаты. Этот метод, почти одновременно найденный Раманом (Raman) в Индии и Мандельштамом и Ландсбергом в Москве, сводится к получению спектров рассеяния изучаемых веществ, в которых наряду с обычными линиями падающего света появляется ряд, спутников, т. е. линий большей и меньшей длины волны. Очень полезным для изучения строения М. оказался также метод рентген. анализа, позволивший узнать расположение-в пространстве и абсолютные расстояния между атомами, входящими в состав М. сложных соединений, как нафталин, гек-саметилентетрамин и др. Дипольные моменты отдельных групп в сложных М. Связь или радикал: С—Н Н—О С=0 С—О...С—С1 С—ОН С—С С—N0₃ \ОН Дипольн. MOM. fi 10¹* 0,4 1,6 2,3 0,7 1,5 1,6 1,0 3,7 Дипольные моменты сложных М: Пара- _ТХ„_1ПЯ_ О-ди- Состав: Толуол хлор- z.zrJi't^ хлор- Фенол Ацетон фенол ^кР^езол бензол Дип. мом. выч. ft 10": 0,4 2,3 1,5 2,6 1,6 2,7 Дип. MOM. ЭКСПер. ц 10^м: 0,45 2,4 1,5 2,2 1,63 2,70 Лит.: Кондратьев В., Физические и химические свойства молекул (Новые течения научи, мысли, т. XV, М.—Л., 1928); Ильин Б., Молекулярные силы и их электрическая природа, М.—Л., 1929; Фаянс К., Деформация электрических оболочек и ее влияние на свойства солеобразных соединений, Успехи физических наук, т. V, вып. 4—5, 1926; D е-b у е P., Dipolmoraent und cnemische Struktur, Leipzig, 1929. А. Рабинович.

Смотрите также:

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС есть относительный вес молекулы вещества. Кроме возможности находиться в трех различных фазах (см. Аггрвгатное состояние) вещества обладают способностью распределяться одно в другом, образуя так наз. растворы. Согласно вант Гоффу (van't ...
МОЛЕШОТ Яков (Jacob Moleschott, 1822— 1893), врач-физиолог, один из выдающихся представителей вульгарного материализма 19 в. Первоначальная научн. деятельность в области физиологии и врачебн. практика М. протекали в Голландии (Утрехт), откуда он ...
МОЛИБДЕН, хим. элемент, симв. Mo, порядковый номер 42, ат. вес 96,0; стоит в 6-й группе периодической системы. Природные соединения М.: молибденовый блеск MoS2 и желтая свинцовая руда РЬМо04. Получается М. ...
МОЛИШ ПРОБА (Molisch), одна из реакций на углеводы, к-рые дают с а-нафтолом и конц. серной к-той фиолетовое окрашивание. Реакция основана на образовании из углевода под влиянием крепкой H2S04 окси-метил-фурфурола, дающего окрашенное соединение ...
МОЛЛЕСОН Иван Иванович (1842—1920), выдающийся общественный врач, один из основоположников, организаторов и идеологов земской медицины и соц. гигиены, первый в России сан. врач. По окончании Казанского ун-та в 1865 г. стал ...