химические формулы, но разные свойства вещества. Это говорит о том, что атомы в молекуле имеют различные расположения, определенную топологию, стабилизируемую связями между ними, и поэтому молекулу можно изобразить с помощью структурной формулы, в которой указаны не только сами атомы, но и связи между ними, соответствующие пространственному расположению атомов. Межатомные связи показаны на рис. 7
Рис. 7. ЧЕТЫРЕ СПОСОБА ИЗОБРАЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЫ МЕТАНА.
а – химическая формула, указывающая лишь число и тип атомов; б – структурная формула; в – реальная схема молекулы; г – пространственное расположение атомов в молекуле.
Наиболее наглядно явление изомерии представлено на примере этилового спирта C2H5OH и диметилового эфира (CH3)2O. Структурная формула этих соединений приведена на рис. 8
Рис. 8
По числу атомов, составляющих молекулу, различаются молекулы двухатомные, трехатомные и т. д. Если число атомов в молекуле превышает сотню или тысячу, такую молекулу называют макромолекулярной.
Важным достижением в части определения точного положения атомов в молекулярных кристаллах удалось получить с помощью рентгеновской дифракции. Наиболее полную природу химических связей позволяет исследовать современная квантовая теория. Не смотря на то, что рассчитать точно структуру молекул не удается, все же объяснить особенности химических связей возможно и даже предсказать наличие новых типов химических связей. Различают следующие типы химической связи:
1. ковалентная (неполярная и полярная),
2. ионная,
3. донорно-акцепторная,
4. металлическая,
5. водородная.
В чистом виде эти связи не всегда различимы, однако в теоретическом плане они имеют право на существование. Преобладающей связью является ковалентная, при этом молекулы большей частью являются электрически нейтральны, т. е. два идентичных атома в молекуле расположены симметрично, такая ковалентная связь является неполярной. Однако, встречаются молекулы, имеющие заряд. Когда атомы, с большей электроотрицательностью, объединяются с атомом меньшей электроотрицательностью, так возникает 2 полюса. Такая молекула имеет полярную ковалентную связь. Сама молекула обычно является нейтральной частицей, но иногда молекула имеет положительный или отрицательный заряд (например, металл – галоген), в этом случае связь будет ионной (катионной или анионной соответственно), однако строгости здесь нет. Другие типы связей более понятны, определяются самим названием и достаточно полно описаны в литературе.
Наукой о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются, занимается химия – одна из важнейших и обширных областей естествознания. Зачатки химии возникли в самом начале развития цивилизации, когда человек стал использовать