談?wù)剬ξ镔|(zhì)分子的認(rèn)識

【專家解說】：分子 [編輯本段]定義 分子（molecule）是構(gòu)成并保持物質(zhì)原來的性質(zhì)的最小微粒，也是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不變的顆粒。 [編輯本段]概述 分子結(jié)構(gòu)，或稱分子立體結(jié)構(gòu)、分子形狀、分子幾何，建立在光譜學(xué)數(shù)據(jù)之上，用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結(jié)構(gòu)在很大程度上影響了化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)性、極性、相態(tài)、顏色、磁性和生物活性。 分子結(jié)構(gòu)最好在接近絕對零度的溫度下測定，因為隨著溫度升高，分子轉(zhuǎn)動也增加。量子力學(xué)和半實驗的分子模擬計算可以得出分子形狀，固態(tài)分子的結(jié)構(gòu)也可通過X射線晶體學(xué)測定。體積較大的分子通常以多個穩(wěn)定的構(gòu)象存在，勢能面中這些構(gòu)象之間的能壘較高。 分子結(jié)構(gòu)涉及[1]原子在空間中的位置，與鍵結(jié)的化學(xué)鍵種類有關(guān)，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(jié)構(gòu)對物質(zhì)的物理與化學(xué)性質(zhì)有決定性的關(guān)系。最簡單的分子是氫分子，1克氫包含1023個以上的氫分子。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104.5。分子中原子的空間關(guān)系不是固定的，除了分子本身在氣體和液體中的平動外，分子結(jié)構(gòu)中的各部分也都處于連續(xù)的運動中。因此分子結(jié)構(gòu)與溫度有關(guān)。分子所處的狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、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。 因尚無真正適用的分子結(jié)構(gòu)理論，復(fù)雜分子的細(xì)致結(jié)構(gòu)不能預(yù)言，只能從實驗測得。量子力學(xué)認(rèn)為，原子中的軌道電子具有波動性，用數(shù)學(xué)方法處理電子駐波（原子軌道）就能確定原子間或原子團(tuán)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(wěn)定。量子力學(xué)方法是建立在實驗數(shù)據(jù)和近似的數(shù)學(xué)運算（由高速電子計算機進(jìn)行運算）相結(jié)合的基礎(chǔ)上的，對簡單的體系才是精確的，例如對水分子形狀的預(yù)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于最大，電子間的斥力傾向于最小，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(fù)電中心的斥力減至最小，體系盡可能對稱的排列，所以當(dāng)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°。 分子的鍵有三種極限類型，即[2]離子鍵、共價鍵和金屬鍵。定位于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(jié)合成分子，形成分子的構(gòu)型和構(gòu)象。例如碳是共享電子對鍵（共價鍵）的基本參加者，碳和氫2 種元素的原子可形成烴類化合物，正四面體構(gòu)的CH4是其中最簡單的烴，還可形成環(huán)狀化合物，例如環(huán)己烷；硅和氧是礦物質(zhì)的基本元素，云母和石英都含有硅氧單元 。金屬原子被夾在烴環(huán)平面中間構(gòu)成夾心化合物。蛋白質(zhì)的基本成分是一端接堿性基，一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸?；瘜W(xué)組成和分子量相同但分子結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)互稱為異構(gòu)體。當(dāng)2 種異構(gòu)體其他性質(zhì)相同，只是旋光方向相反，這一類異構(gòu)體稱作旋光異構(gòu)體?？捎肵射線等衍射法、各種光譜、波譜、能譜和質(zhì)譜法等測定或推測分子的結(jié)構(gòu)。 表示有理數(shù)全集時，為了簡便表達(dá)無限循環(huán)小數(shù)引入分?jǐn)?shù)概念進(jìn)行組合表達(dá)，分子作被除數(shù)，分母作除數(shù)，運算結(jié)果對應(yīng)全部有理數(shù)。 同理，可以用根數(shù)的開方形式表示（代數(shù)數(shù)）實數(shù)，循環(huán)開方數(shù)（級數(shù)）形式表示（超越數(shù)）實數(shù)；維度排列組合數(shù)列表示復(fù)數(shù)等等……