مولکول، توده‌ی کوچکی از مواد

مجموعه‌ای از اتم‌های یک ماده‌ی ‌مشخص با یکدیگر پیوندی برقرار می‌کنند که دارای فرمول شیمیایی است و یک مولکول را ایجاد می‌کند. کلمه‌ی مولکول از زبان لاتین گرفته شده و به معنی توده‌ی کوچکی از مواد می‌باشد. در حقیقت ذره‌ای است که دارای قابلیت حرکت و ایجاد واکنش شیمیایی با مواد دیگر است، در حالی که اتم از ذرات کوچک ثابت‌تری تشکیل شده و جا به جایی آن ها نیازمند انرژی بسیار زیادی است که برای انجام واکنش های هسته‌ای ضروری است. در این بخش مولکول را مطالعه می‌کنیم.

مولکول ها ذرات کوچکی هستند که با تجمع خود مواد را تشکیل می دهند. مثلاً یک لیوان آب از روی هم جمع شدن تعداد بسیار زیادی مولکول آب به وجود می آید. یک مولکول آب از اتصال یک سری اتم به وجود می آید. اتم ها به تنهایی خاصیت خاصی ندارند. اما اگر چند اتم کنار هم قرار بگیرند مولکول به وجود می آید و مجموعه این چند اتم که مولکول نامیده می شوند در نتیجه صاحب خاصیت می شود از این جهت عموماً گفته می‌شود که مواد از مولکول ها ساخته می شوند.

مولکول کوچکترین قسمت یک ماده است که خاصیت آن ماده را دارد. مولکول دسته‌ای از اتمهاست که با پیوندهای شیمیایی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. مولکول‌های یک عنصر، یکسان و فقط حاوی اتم های از یک نوع هستند. مثلاً مولکول‌های گاز اکسیژن‌ از دو اتم اکسیژن تشکیل شده‌اند. مولکول های یک ترکیب نیز یکسانند.

اما در این مورد، هر مولکول حاوی بیش از یک اتم است. مثلاً در آب، هر مولکول از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. همه گازها، اکثر مایعات و بسیاری از جامدات غیر فلزی از مولکول تشکیل شده است. اتم ها مثل حروف الفبا می مانند. حروف الفبا به تنهایی معنای خاصی ندارند. مثلاً حرف (د) معنی خاصی ندارد. حرف (ر) هم معنی خاصی ندارد. حالا اگر این حرف ها را با هم ترکیب کنیم می شود کلمه (در) که یک شیء است به وجود می‌آید. مولکول ها مانند کلمات هستند. همانطور که حروف به هم متصل می شوند و کلمه می سازند، اتم ها هم به هم وصل می شوند تا مولکول ها را به وجود بیاورند.

خاصیت مولکول‌ها

مولکول‌های یک ماده در حال جنبش و حرکت دائمی هستند. این جنبش مولکول‌ها حرکت براونی نام دارد که برای اولین بار توسط روبرت براون در سال 1821میلادی کشف شده است. وقتی ماده به شکل گاز است مولکول‌ها دارای جنبش بسیار زیاد هستند و فضای بین مولکول ها زیاد است. در حالت مایع فضای بین مولکولی کمتر و جنبش مولکول‌ها نیز کمتر است. در حالت جامد مولکول‌ها به صورت منظم چیده شده‌اند و دارای چرخش به دور یک فضای مشخص هستند. دمای یک ماده نشانگر میزان جنبش مولکول‌های آن ماده است.

نیروی واندروالسی نیروی ضعیفی است که عامل جاذبه بین مولکول‌هاست. مولکول های مواد همدیگر را می ربایند. به همین علت مولکول های آب کنار هم باقی می مانند و از هم فاصله نمی گیرند. البته مقدار این ربایش در مواد جامد و مایع و گاز با هم فرق دارد. نیروی ربایش بین مولکول های گاز خیلی کم و تقریبا ناچیز است. برای همین مولکول های گاز تا جایی که بتوانند از هم دور می شوند و آزاد و رها هستند. ربایش بین مولکول های جامد بسیار زیاد است. به علت همین تفاوت در مقدار ربایش، فاصله بین مولکول ها در سه حالت ماده با هم فرق دارد.

ماکرومولکول‌ها

ماکرومولکول‌ها مولکول هایی هستند که دارای اندازه‌ی‌ خیلی بزرگ بوده و حداقل از چندین هزار اتم تشکیل شده‌اند: مثل پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و کربوهیدراتها

اندازه هر مولکول

اندازه مولکول‌ها از حدود یک ده میلیونیم میلیمتر تا یک هزارم میلیمتر متغیر است. ساده‌ترین انواع مولکول‌ها فقط دو یا سه اتم دارند. مثلاً گاز هیدروژن از مولکول هایی تشکیل شده است که فقط دو اتم هیدروژن دارند. مولکول های بزرگتر از انواع مختلفی از اتم ها تشکیل می‌شوند که به صورت ساختار پیچیده‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند. مثلاً یک مولکول گلوکز در مجموع ، 24 اتم کربن، هیدروژن و اکسیژن است.

حالت رقصان مولکول‌ها وقتی مولکول آب تبخیر می‌شود، مانند فرفره با سرعت خیره کننده ای به دور خود می‌چرخد. سرعت دوران آن به حدی است که تنها در یک ثانیه، یک میلیون میلیارد بار می‌چرخد. فرفره مولکول برخلاف فرفره معمولی، در سه جهت مختلف دوران می‌کند. در حالی که مولکول با سرعت می‌چرخد، اتم های آن بی‌قرار می‌رقصند. اگر چه رقص اتم‌ها هزار بار از گردش مولکول ها آهسته‌تر است، ولی باز هم خیلی سریع است.

همین که کمی بین این اتم ها فاصله بیافتد، دوباره به سوی هم می‌آیند و باز از هم جدا می‌شوند. پیوندهای بین اکسیژن و اتم های هیدروژن مانند فنر باز و بسته می‌شود و زاویه بین آن ها مدام تنگ و گشاد می‌گردد. به این ترتیب، مولکول همواره در پیچ و خم است، پیچ خم هایی که موزون‌اند. سه اتم به هم متصل‌اند و حرکات آن ها به طرز شگفت انگیزی هماهنگ است.

بوی مولکول ها مولکول بنزن، شش ضلعی کاملی از اتم‌های کربن است. هر اتم کربن، با یک اتم هیدروژن و از دو طرف با اتم های کربن پیوند دارد. با استفاده از این واحدهای شش ضلعی می‌توان خانواده کاملی از مولکول‌ها به نام آروماتیک ساخت. این ترکیبات، علاوه بر خواص جالبی از قبیل پایداری زیاد، بوهای تند و مشخصی نیز دارند که از عطر رازیانه گرفته تا بوی تند نفتالین و قیر تغییر می‌کنند.

خیلی از مولکول ها بوی مخصوصی دارند. تنها تبدیل یک اتم در مولکول ممکن است موجب تغییر کامل بوی آن شود. مثلاً مولکول سولفید هیدروژن گویی با مولکول آب، دوقلو است، ولی بوی بد تخم مرغ گندیده از آن به مشام می‌رسد. علت وجود بوی مشخص مولکول‌ها، هنوز کشف نشده است. ولی این بو، به چگونگی تماس مولکول با سلول های بینی ارتباط دارد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا