I.2 Đồng vị:
Mặc dù tất cả các nguyên tử của một nguyên tố giống nhau số protons nhưng có thể khác nhau số neutrons. Các nguyên tử khác nhau này của cùng một nguyên tố gọi là đồng vị.
Ví dụ:
Hình 1.1: Các đồng vị của nguyên tố Helium (He)
Tất cả các nguyên tử Chlorine đều chứa 17 protons, nhưng các đồng vị của Chlorine chứa từ 15 – 23 neutrons. Chỉ có 2 loại đồng vị của Chlorine chiếm số lượng đáng kể trong môi trường tự nhiên, đó là đồng vị chlorine chứa 18 neutrons (chiếm 75,53%) và đồng vị chlorine chứa 20 neutrons (chiếm 24,47%).
Để viết ký hiệu của một đồng vị, vị trí nguyên tử số xem như chỉ số dưới, vị trí số khối (số protons cộng với số neutrons) xem như chỉ số trên, 2 chỉ số này được bố trí bên trái của ký hiệu nguyên tử.
Ví dụ:
Bảng 1.2: Cấu trúc của các nguyên tử và Ion điển hình
I.3 Phân tử:
Các nguyên tử được cấu tạo từ các hạt cơ sở, đó là những đơn vị nhỏ nhất trong cấu trúc của vật liệu. Khi khoảng cách của một nguyên tử này đủ gần một nguyên tử khác thì các electron ngoài cùng của hai nguyên tử sẽ tương tác với nhau, khi đó lực hút được hình thành giữa hai nguyên tử và nếu lực hút đó đủ mạnh để liên kết chúng với nhau trong bất kỳ điều kiện thì gọi là liên kết hóa học.
Trường hợp đơn giản nhất, liên kết được hình thành từ 2 electron, với mỗi electron do mỗi nguyên tử góp chung sẽ hình thành nên một liên kết gọi là liên kết cộng hóa trị. Khi đó, hai hay nhiều nguyên tử kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị thì gọi là phân tử.
Một trong những thành công chính của thuyết cơ học lượng tử trong hóa học (Chương 8) là khả năng dự đoán các loại nguyên tử sẽ liên kết với nhau, cấu trúc 3 chiều và kết quả phản ứng của các phân tử.
Trong sơ đồ phân tử, một liên kết cộng hóa trị được biểu thị bằng một đường thẳng nối liền hai nguyên tử.
Ví dụ: Trong phân tử nước, thì một nguyên tử Oxigen sẽ liên kết với hai nguyên tử Hydrogen, khi đó sơ đồ phân tử nước sẽ có dạng sau:
Một dạng sơ đồ thứ hai thừa nhận cấu trúc của phân tử nước không nằm trên một đường thẳng mà liên kết H – O tạo thành một góc 105o với một liên kết khác.
Sau đây là một số sơ đồ phân tử của một số chất:
Hình 1.2: Hình dạng và kích thước của một vài phân tử đơn giản
Những sơ đồ này chỉ thể hiện được liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử nhưng không thể hiện được cấu trúc 3D của phân tử (Hình 1.2). Lưu ý, góc liên kết trong phân tử có nhiều hơn 2 nguyên tử có thể khác nhau. Góc liên kết trong phân tử nước là 105o, trong phân tử H2S là 92o; 4 nguyên tử Hydrogen kết nối với nguyên tử carbon trung tâm trong phân tử methanol và methyl alcohol tạo thành 4 góc của hình tứ diện. Cấu trúc liên kết trong chuỗi thẳng của octane, một thành phần của khí đốt
Mỗi sơ đồ phân tử có thể được tóm gọn lại thành công thức phân tử, cách này rút gọn các nguyên tử của cùng một nguyên tố nhưng không thể hiện hoặc rất ít thông tin về liên kết giữa các nguyên tử.
Ví dụ: Công thức phân tử của Hydrogen là H2
Công thức phân tử của nước là H2O
Công thức phân tử của Hydrogen sulfide là H2S, …
Công thức phân tử của Octane được viết như sau:
Tổng khối lượng của tất cả các nguyên tử trong phân tử gọi là khối lượng phân tử
Ví dụ: Tính khối lượng phân tử của C8H8
M = (8 x 12,011) + (8 x 1,008) = 114,23 (amu)
“Nguồn: Chemical Principles/Richard-Harry-Gibert
Dịch: Shymart”