Co to jest chemia molekularna?
Chemia molekularna to chemia cząsteczek, która obejmuje większość chemii jako całości. Cząsteczki składają się z różnych kombinacji atomów, podstawowych elementów składowych wszystkiego wokół nas. Istnieją 92 pierwiastki występujące naturalnie na Ziemi, oprócz 25 sztucznych pierwiastków, które są tworzone w małych ilościach w akceleratorach cząstek i reaktorach jądrowych. Spośród 92 elementów naturalnych różne układy 12 stanowią 99% wszystkich skał i gleby, a układy 5 stanowią 99,97% atmosfery. Inne pierwiastki znajdują się w ilościach śladowych, zwykle jednej części na milion lub mniej.
Podstawy chemii molekularnej oparte są na właściwościach atomów zwanych wartościowością. Każdy atom składa się z małych cząstek zwanych elektronami krążącymi wokół jądra złożonego z cząstek zwanych protonami i neutronami. Te orbity elektronów są „powłokami” wyznaczonymi przez prawa fizyki - pierwsza skorupa ma pojemność dwóch elektronów, druga ma pojemność 6, trzecia 10, czwarta 14, piąta 18, szósta 22 i siódmy 26.
Jeśli atom ma „zbyt mało” elektronów, tak że jego najbardziej zewnętrzna powłoka elektronowa (znana również jako orbital) ma więcej lub mniej niż osiem elektronów, „chce” albo pozbyć się elektronów, albo uzyskać je poprzez związanie z innym atomem. Tendencja do „pożądania” ośmiu elektronów w zewnętrznej powłoce, o tej samej liczbie, co w gazach szlachetnych, takich jak hel (najbardziej stabilne pierwiastki), nazywa się zasadą oktetu, podstawowym faktem chemii molekularnej. Siły te są podyktowane prawami elektromagnetyzmu.
Oto przykład zastosowania wizualizacji chemii molekularnej. Częstą cząsteczką jest sól, NaCl lub chlorek sodu. Sól składa się z dwóch atomów połączonych ze sobą wiązaniem atomowym. Najbardziej zewnętrzna powłoka elektronowa sodu ma tylko jeden elektron, ale ma pojemność na dziesięć. Zewnętrzna powłoka chloru ma siedem elektronów, ale pojemność wynosi dziesięć. Kiedy oba łączą się ze sobą, otrzymują osiem elektronów w swojej najbardziej zewnętrznej zewnętrznej skorupie, spełniając zasadę oktetu. Zasada oktetu spełnia się w niezliczonych cząsteczkach. Wiązania te można łatwo przedstawić na zdjęciach za pomocą diagramów Lewisa.
Gdy atomy łączą się ze sobą w stabilne struktury, tworzą cząsteczki, które są również nazywane związkami. Czyste związki lub mieszaniny związków o jednolitych właściwościach nazywane są substancjami . Związki w substancji mogą oddziaływać z innymi związkami, powodując sytuacje zwane reakcjami chemicznymi. Reakcje chemiczne nieustannie zachodzą wokół nas, szczególnie w naszych ciałach, które są prawdziwymi kotłami reakcji chemicznych. Kiedy jemy żywność, ma ona zapewnić naszemu ciału cząsteczki, które mogą ulegać reakcjom chemicznym w celu uwolnienia energii potrzebnej do działania.