مولکول گروه معلومی از اتمها هستند که بطور شیمیایی باهم پیوند خورده اند-که بطور محکمی با نیروهای جاذبه متصل شده اند. یک جسم مولکولی جسمی است که از مولکولها تشکیل شده است که همه مولکولها یکسان هستند. مولکولها در چنین جسمی خیلی کوچک هستند که حتی نمونه های خیلی کوچک حاوی تعداد زیادی از مولکولها هستند. یرای مثال، یک میلیاردم (9-10) از یک قطره آب، حدود 2 تریلیون (1012 ×2) مولکول آب دارد.
فرمول مولکولی تعداد دقیق اتمهای متعدد یک عنصر را در مولکول می دهد. مولکول هیدروژن پراکسید دو اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن با پیوند شیمیایی دارد. بنابراین، فرمول مولکولیش H2O2 است. سایر اجسام مولکولی ساده آب، H2O؛ آمونیاک، NH3؛ کربن دی اکسید، CO2، و اتانول (اتیل الکل)، C2H6O هستند.
اتمها در مولکول به صورت توده ساده ای تصادفی قرار نگرفته اند. بلکه، اتمها با روش معلومی به صورت شیمیایی پیوند خورده اند. فرمول ساختاری یک فرمول شیمیایی است که نشان می دهد چگونه اتمها به همدیگر در مولکول متصل شده اند. برای مثال، معلوم شده است که هر اتم هیدروژن در مولکول آب به اتم اکسیژن متصل شده اند. بدین ترتیب، فرمول ساختاری آب H-O-H است. یک خط متصل کننده دو نماد اتمی در چنین فرمولی پیوند شیمیایی متصل کننده اتمها را نشان می دهد.
شکل 1 تعدادی فرمولهای ساختاری را نشان می دهد. فرمولهای ساختاری بعضی وقتها در نوشتن خلاصه شده اند. برای مثال، فرمول ساختاری اتانول ممکن است CH3CH2OH یا C2H5OH، بستگی به جزئیاتی که شما می خواهید، نوشته شود.
شکل 1
مثالهای فرمول مولکولی و ساختاری، مدلهای مولکولی، و نقشه های پتانسیل الکترواستاتیک
سه مولکول آب، آمونیاک، و اتانول نشان داده شده اند. نمایش نقشه پتانسیل الکترواستاتیک در انتهای شکل، توزیع الکترونها را در مولکول با طیف رنگی نشان می دهد. گستره رنگ از قرمز (دانسیته الکترون نسبتا بالا) به آبی (دانسیته الکترون نسبتا پایین) است.
نه تنها اتمها در مولکول با یک روش معلوم متصل شده اند بلکه آرایش فضایی معین را به خوبی نشان می دهند. اغلب شیمیدانها مدل های مولکولی را برای کمک به تجسم شکل و اندازه مولکولها ایجاد می کنند. شکل 1 مدلهای مولکولی ترکیبات متعدد را نشان می دهد. در حالیکه، نوع گوی-میله مدل پیوندها و زوایای پیوندی را به وضوح نشان می دهد، نوع فضا-پر کن حس خیلی واقعی فضای اشغال شده با اتمها را می دهد. همچنین شیمیدانها از مدلهای رایانه ای مولکولها، که در شکلهای مختلف قابل تولید هستند، استفاده می کنند.
برخی عناصر اجسام مولکولی هستند و با فرمول های مولکولی نشان داده شده اند. برای مثال، کلر، جسم مولکولی هستند و فرمول Cl2 دارد، هر مولکول از دو اتم کلر متصل شده بهم تشکیل شده است. گوگرد شامل مولکولهای ترکیب شده از هشت اتم با فرمول مولکولی S8 است. هلیم و نئون از اتمهای جدا تشکیل شده اند؛ که فرمولشان به ترتیب He و Ne هستند. سایر عناصر نظیر، نظیر کربن (در شکل گرافیت یا الماس) ساختار مولکولی ساده ندارند ولی تعداد خیلی زیاد نامعین اتم متصل بهم دارند. این عناصر، با نماد اتمیشان به سادگی نشان داده شده اند. (یک استثنا مهم شکل کربن بنام فولرن است، که در 1985 کشف شده بود و فرمول مولکولی 60C دارد.) مدلهای برخی اجسام عنصری در شکل 2.نشان داده شده اند.
شکل 2. مدلهای مولکولی برخی اجسام عنصری
از چپ به راست : کلر، Cl2؛ فسفر سفید، P4؛ و گوگرد، .S8
یک طبقه مهم از اجسام مولکولی پلیمرها هستند. پلیمرها مولکولهای خیلی بزرگی هستند که از تعدادی مولکولهای کوچکتر تکراری متصل بهم تشکیل شده اند. منومرها مولکولهای کوچک هستند که به شکل پلیمر بهم متصل شده اند. یک قیاس خوب برای تشکیل پلیمرها از منومرها ساخته شدن زنجیر کلیپهای کاغذی است. شما جعبه های کلیپهای کاغذی قرمز، آبی، و زرد دارید. هر کلیپ کاغذی یک منومر را نشان می دهد. شما می توانید یک زنجیر بزرگ از کلیپهای کاغذی را که نشان دهنده پلیمر هستند با الگوهای گوناگون و واحدهای تکراری بسازید. یک زنجیر می تواند یک الگو از تکرار دو قرمز، سه زرد، و یک آبی باشد. زنجیر دیگر می تواند فقط شامل کلیپهای کاغذی آبی باشد. همانند کلیپهای کاغذی، تولید یک یک پلیمر خاص در آزمایشگاه هم شامل کنترل منومرهایی متصل شونده و هم شامل کنترل الگوی اتصال می شود.
پلیمر ها هم طبیعی و هم سنتزی هستند. بطریهای پلاستیک سخت لیموناد اتصال شیمیایی دو منومر مختلف در یک الگوی متناوب است. پشم و ابریشم پلیمر های طبیعی از آمینو اسیدها با پیوندهای پپتیدی است. نایلون برای پارچه ها، کولار برای لباسهای ضد گلوله پیوند CONH را دارد. همچنین پلاستیک ها و لاستیک ها پلیمرهایی هستند که از منومرهای دارای کربن و هیدروژن ساخته شده اند.
حتی تفلون که پوشش وسایل آشپزی است پلیمری از نتیجه اتصال منومر CF2CF2 است.
