Чтение онлайн

Рис. 232 [XXIII]. Молекула бензола

Молекулы ковалентных неполярных соединений, соединяясь друг с другом в кристаллы, также сохраняют относительную самостоятельность (не сливаются в единую молекулу), и т. о. образуют молекулярные кристаллы, в которых молекулы связаны относительно слабо (по сравнению с атомами), поэтому молекулярные кристаллы, в отличие от металлических и ионных (= состоящих напрямую из атомов) — легко плавятся, имеют низкую плотность, и т. п., а многие вещества из молекул с ковалентными неполярными связями, при т. н. нормальных условиях — находятся не в твёрдом, а в жидком (Br2) или газообразном состоянии (H2, N2 и т. п.).

Итак, мы рассмотрели основу различных видов (сильных) химических связей. Как видно, различие всех этих видов связей (и образующихся молекул) — происходит из различий в значениях электроотрицательности связываемых атомов, что определяет степень (и направление) смещения электронной плотности в молекулах.

Далее: Рассмотрим, подробнее, вопрос о разнообразии молекул в окружающем Мире:

Помимо разнообразия, связанного с видами химической связи (т. е. молекулы металлов (монокристаллы), ионные кристаллы, двухатомные неполярные молекулы, ароматические и т. п.), для понимания всего имеющегося (и возможного) разнообразия молекул, нужно учесть и более частные источники разнообразия, в т. ч. то, что между собой могут соединяться атомы различных, 118-и элементов таблицы Менделеева (где каждый элемент — химически уникален). Т. о. схожие по структуре, молекулы, но имеющие атомы разных элементов в составе — химически (и физически) различимы, пример: H2O (вода) и H2S (газ сероводород). Кроме того, атомы могут соединяться друг с другом в разном порядке, и разном числе, и с выбором одной из множества возможных геометрических конфигураций. Если учесть эти, относительно частные, вышеперечисленные источники разнообразия молекул, и их сочетания, видно, что разнообразие молекул в окружающем Мире — может быть практически безграничным.

Чтобы не запутаться в этом сложном разнообразии, для удобства, разработана и совершенствуется классификация молекул (общепринятая), — отражающая, прежде всего, общие химические свойства различных типов молекул (т. е. находящая, среди частных химических свойств — общие): Так, все молекулы, согласно этой классификации, сперва, традиционно, делят на органические и неорганические. Органические молекулы, как уже упоминалось ранее — есть те, что имеют углеродный скелет (или хотя бы атом углерода) в составе. Такие молекулы, как известно, имеются в структуре всех известных живых организмов, существующих на Земле. Органические молекулы, далее — делят на различные классы: примеры: спирты, углеводы, карбоновые кислоты, жиры, нуклеиновые кислоты, белки, и мн. др. (не будем на том подробно останавливаться).

Остальные молекулы (не имеющие углеродного скелета) — называют неорганическими. Их известно также множество классов: примеры: (неорганические) кислоты, щёлочи, соли, оксиды, и мн. др. (подробности — также опускаем).

Далее: Вопросы классификации, как и химические реакции молекул, и другие относительно частные вопросы — изучаются, преимущественно, в рамках комплекса химических наук, которым наиболее соответствует изучение молекулярного уровня вещества. Оставляя эти и другие относительно частные вопросы, переходим к рассмотрению следующего, более высокого уровня вещества:

Это — следующий уровень вещества, после молекул. Объекты этого уровня — состоят из молекул. Простые молекулярные тела, в отличие от молекул — удобно рассматривать как среды. Они могут быть твёрдые (например, кристалл сахара), жидкие (например, вода, в обычных условиях), или газообразные (например, атмосфера).

Твёрдые молекулярные тела — известны в двух формах: в форме молекулярных кристаллов, и в форме аморфных веществ.

Молекулярные кристаллы, в отличие от ионных кристаллов и монокристаллов металлов (= молекул) — имеют, как уже говорилось, значительно более низкие температуры плавления (из-за относительной слабости межмолекулярных химических связей), а также низкую плотность, и т. п. Вышесказанное — не относится молекулярным кристаллам, образуемым металлами (т. е. поликристаллам, состоящим из связанных молекул-монокристаллов), — которые имеют, в отличие от других молекулярных кристаллов, высокую температуру плавления и плотность, сравнимые с таковыми для ионных кристаллов. Примерами молекулярных кристаллов металлов = поликристаллов — могут служить металлы в самородной форме, и металлические изделия.

Аморфные твёрдые молекулярные тела, в отличие от кристаллов — имеют хаотичную внутреннюю структуру (лишены т. н. дальнего порядка, в расположении элементов своей структуры, свойственного кристаллам). Кроме того, молекулярные кристаллы металлов (поликристаллы), в той или иной степени — тоже близки к аморфным молекулярным телам, хотя традиционно к ним не относятся (степень кристалличности или аморфности, у металлического поликристалла — зависит от величины разупорядоченности монокристаллов, что отражается в таких его физических свойствах как например: степень прочности, и т. п.).

Далее: Жидкие простые молекулярные тела — это различные молекулярные жидкости, которые могут иметь простой или сложный молекулярный состав. Как пример молекулярной жидкости сложного молекулярного состава, можно назвать океан. В среде океана, как растворе — помимо всего прочего, возможно образование мицелл (= сфер из молекул, обладающих гидрофобной и гидрофильной частью), что могло играть роль в возникновении жизни на Земле (об этом — позже), см. рис. 233. Мицеллы, и т. п. — это явления в среде (океане, в данном случае), т. е. зависят от среды, без которой — не существуют, но среда (океан) — не состоит из них.

Рис. 233 [XXIV]. Мицелла

Далее: Атмосфера планеты — газообразное простое молекулярное тело сложного молекулярного состава. Благодаря гравитации планеты, атмосфера представляет собой сильную систему (= ведущую себя как единое целое, более чем как совокупность элементов (все рассматриваемые уровни вещества — являются сильными системами, в то время как слабые — опускаются)). Благодаря неравномерности распределения энергии (= немаксимальной энтропии), атмосферы планет — включают в себя т. н. атмосферные явления (вихри, облака и т. п.).

К какому уровню вещества отнести вихри, облака, ветры и т. п., т. е. явления в среде? К явлениям в среде, относятся и нелинейные волны (солитоны) в молекулярных кристаллах, и элементарные частицы (нелинейные волны) в среде вакуума, и мицеллы в океане. На неклассическом этапе, все такие объекты, в целом — не считались уровнями вещества, или принадлежащими каким бы то ни было уровням вещества. На постнеклассическом этапе, в связи с дальнейшим изучением этих объектов, и изменением представлений об их роли в окружающем Мире, возникает необходимость определить уровни вещества, которым они соответствуют:

Для явлений в среде вакуума, всё просто: явления (нелинейные волны) — это элементарные частицы, а из-за их неразрывной взаимосвязи со средой вакуума, получается уровень элементарных частиц и вакуума. Для молекулярных кристаллов и солитонов в них, можно, для удобства, продолжать называть уровень, просто, уровнем простых молекулярных тел, подразумевая, при этом, более соответствующее, длинное название: простых молекулярных тел и явлений в них.

Аналогично — и для жидких и газообразных молекулярных тел, включая атмосферы планет и океаны (где среда, и явления в ней — рассматриваются в неразрывной взаимосвязи, образуя т. о. единый уровень вещества). В таком случае, атмосфера, как и океан — принадлежат уровню простых молекулярных тел и явлений в них. Т. е. явления (ветры, мицеллы, облака, водовороты и т. д.), будучи не существующими вне среды — образуют единый уровень вещества со средой.

Далее: О разнообразии простых молекулярных тел, можно сказать, что оно может быть ещё более велико, чем разнообразие молекул. Например, атмосфера каждой известной планеты — уникальна, по составу, температуре, давлению, многим явлениям, и т. п. Для удобства, и отражения общих физических свойств, простые молекулярные тела — могут подвергаться классификации: например, атмосфера — по плотности, может быть плотная, разрежённая или сравнимая с плотностью Земной атмосферы. Так же, по различным общим свойствам — классифицируются и жидкие молекулярные тела, например, по размеру: лужа, озеро, океан, по молекулярному составу: вода, бром и т. д., и по др. свойствам. Аналогично — для твёрдых простых молекулярных тел (их классификация, по геометрической форме кристаллов (типу симметрии кристаллической решётки) и составу, разрабатывается, преимущественно, в рамках науки минералогии).