Molekula

Molekula (nga lat. "molecula", prej fjalës moles - masë, madhësi, "sasi e vogël") është njësia (grimca) më e vogël përbërëse e një elementi kimik të pa jonizuar që mund të ekzistojë në gjëndje të lirë dhe që ruan vetitë e elementit kimik përkatës. Mund të jetë një atomike, që d.t.th. se është e përbërë nga një atom (si tek heliumi, argoni, neoni, kseni), ose shumë atomike, që përbëhet nga shumë atome, të njëjtë ose të ndryshëm. Një molekule shumë atomike (poli atomike) është e pa elektrizuar (asnjanëse, neutrale) dhe është e formuar nga atome të bashkuar nga lidhje kovalente (njëvlerëshe); për shkak të ndërsjellës (raportit) mes numrit të atomeve të elementeve që e përbëjnë, shprehen nga numra të plotë. Formula kimike e një përbërjeje molekulare nuk është gjë tjetër veç se renditja e elementeve që formojnë molekulën dhe të teprisë së përkohshme të çdonjërës prej tyre. Molekulat e përbëra nga atome të njëjtë, por të lidhur në hapësirë në mënyra të ndryshme quhen izomere.

Përkufizimet themelore të molekulave

jTë gjithë trupat përbëhen nga molekulat. Këto janë grimca me përmasa të madhësise $\,10^{-10}m$ , prandaj veprimi i tyre i veçuar është shumë i vogël. Zakonisht, diktohet vetëm veprimi i përbashkët i numrit të madh të molekulave nga cilat është i ndërtuar trupi. Pa marrë parasysh a lëviz apo nuk lëviz trupi, molekulat përbërëse të tij gjenden në lëvizje të vazhdueshme kaotike, duke përshkruar rrugë zigzage. Rruga zigzage përbëhet nga numër pambarim segmentesh, gjatësia e të cilëve është 100-1000 herë më e madhe se përmasat e molekulës. Prandaj, molekula edhe pas një kohe të gjatë do të gjendet në afërsi të pozitës fillestare të lëvizjes së vet. Trupi si tërësi nuk lëviz ndaj rrethinës, ashtu që kjo lëvizje kaotike e molekulave të tij nuk mund të shkaktojë ndonjë lëvizje mekanike. Prandaj, veprimi kaotik i lëvizjes së molekulave duhet të diktohet në ndonjë mënyrë tjetër. Është vërtetuar se ndërrimet të cilat janë në lidhje me temperaturën janë rezultat i lëvizjes kaotike të tyre. Kjo do të thotë se dukuritë e nxehtësisë mund të shpjegohen me ndihmën e kësaj lëvizje kaotike.

Madhësia dhe masa e molekulave

Në përgjithësi, molekulat dallojnë në mes vete nga: madhësia, masa, forma dhe ndërtimi. Këtu do të bëhet fjalë vetëm për madhësinë dhe masën e tyre. Edhe pse janë tepër të vogla dhe nuk mund të shihen me sy, megjithatë numri, madhësia dhe masa e tyre mund të përcaktohen në një vëllim të caktuar. Madhësia e molekulave është e rendit të nanometrit $\,(1nm=10^{-9}m$ . Për shembull është vërtetuar se molekula e $\,O_{2}$ ka diametin 0.3 nm, e $\,H_{2}O$ -0.26 nm, e $\,H_{2}$ - 0.23 nm, kurse ndër molekulat më të mëdha çmohen molekulat e albumineve me diametër 4.3 nm.
Meqenëse molekulat janë të ndërtuara prej atomeve, atëherë masa e tyre mund të përcaktohet me ndihmën e masës së ndonjërit prej atomeve. Njësi atomike e masë merret $\,{\frac {1}{12}}$ pjesë e masës së izotopit $\,_{6}C^{12}$ . Kjo njqsi shënohet me u (që rrjedhë nga fjala latine unit - njësi) dhe vlera e saj është

\,1u=1.660\cdot 10^{-27}kg

Por, që të dihet masa atomike $\,m_{a}$ apo ajo molekulare $\,m_{m}$ të ndonjë elementi, së pari duhet të dihet masa atomike relative $\,A_{r}$ e atij elementi dhe masa molekulare relative $\,M_{r}e$ molekulës së dhënë, ku $\,A_{r}$ dhe $\,M_{r}$ dhe janë numra pa njësi dhe përkufizohen.
Numri i cili tregon se sa herë, masa e ndonjë atomi apo molekule, është më e madhe se $\,{\frac {1}{12}}$ e masës së atomit $\,_{6}C^{12}$ (pra më e madhe se 1 u) quhet masë atomike relative $\,A_{r}$ e elementit të dhënë, apo masë molekulare relative $\,M_{r}e$ molekulës së dhënë.
Prandaj, masa atomike dhe molekulare njehsohen me formulat

\,m_{a}=u\cdot A_{r}=1.66\cdot 10^{-27}\cdot A_{r}kg,

\,m_{a}=u\cdot M_{r}=1.66\cdot 10^{-27}\cdot M_{r}kg.

Masa atomike relative $\,A_{r}$ lexohet drejtpërdrejt në sistemin periodik të elementeve.

Energjia e brendshme e trupave dhe ndryshimi i saj

Molekulat e çfarëdo trupi janë në lëvizje të vazhdueshme kaotike dhe rezultat i kësaj lëvizje është energjia kinetike e tyre. Molekulat bashkëveprojnë me njëra-tjetrën me forca të adezionit.Ato bëjnë lëvizje pra në mënyre kaotike nga lart posht dhe anasjelltas por jo vetëm lart posht por edhe majtas-djathtas njejt siç ësht pra lëvizja kaotike dhe si rrjedhim i kësaj lëvizje fitohet energji kinetike(pasiqë molekulat po lëvizin),dhe energji potenciale(pasiqë ngritën dhe ulen gjatë lëvizjes së tyre kaotike). Energji kimike quhet energjia kinetike dhe potenciale e atomeve brenda molekulave dhe e elektroneve brenda atomeve. Energji shumë të madhe kanë bërthamat e atomeve që njihet si energji bërthamore. energji e brendshme e trupit quhet shuma e të gjitha llojeve të energjisë kinetike dhe potenciale të molekulave, të atomeve dhe të elektroneve të një trupi. Nëse energjia kinetike e të gjitha grimcave të trupit shënohet me $\,E_{k}$ , energjia potenciale e bashkëveprimit të tyre me $\,E_{p}$ , kurse me $\,U$ energjia e brendshme, atëherë ka vend shprehja:

\,U=E_{k+}E_{p}

Me fjalë të tjera, energjia e brendshme e trupit përbëhet nga:

Energjia kinetike e atomeve dhe molekulave të tij
Energjia potenciale e bashkëveprimit të atomeve dhe të molekulave
Energjia kinetike dhe potenciale e elektroneve në atome
Energjia bërthamore

Ekzisojnë dy mënyra për ndryshim të energjisë së brendshme të trupit.

Kur mbi trup kryhet punë mekanike, atij do t'i rrihet energjia e brendshme.
Kur trupi nuk kryen punë mekanike, por vihet në kontakt me ndonjë trup tjetër që ka temperaturë të ndryshme nga temperatura e vet.

Gazi i përsosur dhe real

Me qëllim studimi më të lehtë të gazeve, bëhen thjeshtësime deri në atë nivel i cili ende mbetet në pajtim me eksperimentin. Kësisoji më së lehti studiohet gazi i përsosur, i cili në pikëpamje mikroskopike duhet të kënaqë disa kushte:

Nuk përfillen forcat e bashkëveprimit molekular në mes të molekulave të gazit e as bashkëveprimi me molekulat e enës në të cilën gjendet.
Molekulat e gazit të përsosur mendohen të jenë të formës sferike me permasa të papërfillshme dhe në procesin e goditjes reciproke apo me muret e enën goditjet janë elastike.
Vëllimi i të gjitha molekulave të gazit është i papërfillshën në krahasim me vëllimin e enës ku gjendet.

Duke bërë këto supozime, rrjedhimet e të cilave janë në pajtim me eksperimentin, mund të përfundohet se në pikëpamje makroskopike gazi i përsosur është gaz i rralluar me molekula larg njëra-tjetrës, me shtypje të ulët dhe me temperaturë shumë më të lartë se temperatura e lëngëzimit. konkretisht, gazet e përsosura nuk e kanë shtypjen shumë më të madhe se shtypja normale, kurse temperatura nuk është shumë më e ulët se 0 °C. Prandaj, në shtypje të ulëta dhe në temperatura të larta gazet në mënyrë të kënaqshme mund të përshkruhen me ligje të gazeve të përosura, por mospërputhja e vlerave ekperimentale me ato teorike të gazeve të përsosura është shumë e madhe, kur gazi i afrohet pikës së kondenzimit. Gazet e këtilla quhen reale. Për gaze reale duhet të përfillet vëllimi i masës së gazit dhe forcat ndërmolekulare. Te gazet e përsosura vëllimi i enës është njëkohësisht edhe vëllim i gazit. Meqenëse molekulat mendohen si pika, ato mund të lëvizin pa pengesa nëpër tërë vëllimin ku gjenden. Përkundrazi, te gazet reale molekulae gazit, meqë ka përmasa, e zë një pjesë të hapësirës në të cilën nuk mund të hyjnë molekulat e tjera. Prandaj, hapësira në dispozicion e çdo molekule nuk është i gjithë vëllimi i enës ku ndodhet ai gaz, por një vëllim më i vogël qëgjendet duke zbitur nga vëllimi i enës vëllimin që zënë molekulat. Ky vëllim që zënë molekulat quhet kovolum. Kuptohet, kovolumi është më i madh se shum e vëllimeve të të gjitha molekulave të paqetuara pa kurrfarë zbraztësie, sepse, nëse pranohet se molekulat kanë formë sferike, atëherë vëllimit që zë çdo molekulë është sa katërfishi i vëllimit të saj. Ky është korrigjimi i parë i gazeve reale në raport me gazet e përsosura.

Meqenëse në gaze të përsosura nuk përfillen forcat reciproke ndërmolekulare, këto gaze bëjne shtypje vetëm në muret e enës ku gjenden. Në gaze reale forcat e bashkëveprimit duhet të përfillen, prandaj këto gazee ushtrojnë shtypje jo vetëm në muret e enës, por edhe ndërmjet vete. Prandaj, duhet bërë edhe korrigjimi i tytë, duko i shtuar shtypjes së gazeve të përsosura edhe një shtypje shtesë si rezultat i bashkëveprimit të molekulave.

Artikuj ndërlidhës