Ատոմ, տարր, միացություն

Ատոմն հանդիսանում է քիմիայի հիմնական միավորը: Այն բաղկացած է խիտ միջուկից (ատոմի միջուկ), որը շրջապատված է էլեկտրոնային ամպով զբաղեցրած տարածքով: Միջուկը բաղկացած է դրականապես լիցքավորված պրոտոններով և չեզոք նեյտրոններով (միասին անվանում են նուկլոններ): Իսկ էլեկտրոնային ամպը բաղկացած է բացասականապես լիցքավորված էլեկտրոններով, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջը: Չեզոք ատոմում բացասականապես լիցքավորված էլեկտրոնները հավասարակշռում են պրոտոնների դրական լիցքը: Միջուկը շատ խիտ է, նուկլոնի զանգվածը մոտավորապես 1836 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից, բայց ատոմի շառավիղը մոտ 10 000 անգամ ավելի մեծ է միջուկի շառավղից^[16][17]:

Ատոմը նաև ամենափոքր մասնիկն է, որը կարելի է դիտարկել որպես տարրի քիմիական հատկությունների կրողը, ինչպիսիք են էլեկտրաբացասականությունը, իոնացման պոտենցիալը, օքսիդացման գերադասելի աստիճանը, կոորդինացիոն թիվը և առաջացրած կապերի գերադասելի տեսակները, օրինակ՝ մետաղական, իոնական, կովալենտային կապեր:

Քիմիական տարրն իրենից ներկայացնում է մաքուր նյութ՝ բաղկացած նույն տիպի ատոմներից, որոնք բնութագրվում են իրենց միջուկում պրոտոնների որոշոկի քանակով, այն անվանում են ատոմային համար և նշանակվում է Z տառով: Ատոմի զանգվածային թիվն իրենից ներկայացնում է միջուկում եղած պրոտոնների և նեյտրոնների հանրագումարը: Չնայած միևնույն տարրին պատկանող բոլոր ատոմների բոլոր միջուկները կունենան միևնույն ատոմային համարը, բայց պարտադիր չէ, որ նրանք ունենան նույն զանգվածային համարը: Զանգվածային համարներով տարբերվող միևնույն տարրի ատոմներին անվանում են իզոտոպներ: Օրինակ՝ միջուկում 6 պրոտոն պարունակող բոլոր ատոմները ներկայացնում են ածխածին քիմիական տարրը, բայց ածխածնի ատոմները կարող են ունենալ նաև 12 կամ 13 զանգվածային թիվ^[17]:

Քիմիական տարրերի ստանդարտ ներկայացումը պարբերական աղյուսակն է, որտեղ տարրերը դասավորված են ատոմային համարի աճման կարգով: Այն կազմված է խմբերից (կամ սյունակներ) և պարբերություններից (կամ շարքեր)^[18]:

Միացությունը մեկից ավելի տարրերից բաղկացած մաքուր քիմիական նյութ է: Միացության հատկությունները քիչ են նման նրա բաղադրության մեջ մտնող տարրերի հատկություններին^[19]: Միացությունների ստանդարտ անվանակարգումը սահմանվում է Տեսական և կիրառական քիմիայի միջազգային միության կողմից (IUPAC): Օրգանական միացություններն անվանակարգվում են օրգանական ^[20], իսկ անօրգանականները՝ անօրգանական անվանակարգման համակարգերին համապատասխան: Երբ միացությունն ունի մեկից ավելի բաղադրիչ, ապա դրանք բաժանվում են երկու դասի՝ էլեկտրադրական և էլեկտրաբացասական: Բացի դրանից Chemical Abstracts Service (CAS) ծառայությունը մշակել է քիմիական նյութերի ինդեքսավորման մեթոդ: Այդ սխեմայում յուրաքանչյուր քիմիական նյութի նույնացվում է որոշակի համարանիշ, որը հայտնի է որպես CAS գրանցման համարանիշ:

Մոլեկուլն հանդիսանում է մաքուր քիմիական նյութի ամենափոքր անբաժանելիմասնիկը, որն ունի միայն իրեն յուրահատուկ որոշակի քիմիական հատկություններ, այսինքն՝ պոտենցիալ, որը հնարավորություն է տալիս որոշ ռեակցիաների մեջ մտնել այլ նյութերի հետ: Բայց այս բնորոշումն աշխատում է միայն այն նյութերի դեպքում, որոնք բաղկացած են մոլեկուլներից (նայել ներքևում): Որպես կանոն, մոլեկուլներն իրենցից ներկայացնում են ատոմների համակցություն, որոնք իրար հետ կապված են կովալենտային կապերով: Այնպես, որ այդ կառուցվածքը էլեկտրականապես չեզոք է, և բոլոր վալենտային էլեկտրոնները զույգված են այլ էլեկտրոնների հետ կամ կապերի մեջ, կամ առանձին էլեկտրոնային զույգերով:

Այսպիսով, մոլեկուլները էլեկտրականապես չեզոք միավորներ են, ի տարբերություն իոնների: Երբ այդ կանոնը խախտվում է և մոլեկուլն ստանում է լիցք, ապա այդ մասնիկին անվանում են մոլեկուլային իոն կամ բազմատոմ իոն: Բայց մոլեկուլ հասկացությունը սովորաբար պահանջում է, որ մոլեկուլային իոնները լինեն լավ առանձնացված, այնպիսին, ինչպիսին է վակուումում ուղղորդված փունջը մասս-սպեկտրաչափում: Լիցքավորված բազմատոմ մասնիկները, որոնք գտնվում են պինդ մարմիններում (օրինակ՝ սուլֆատ կամ նիտրատ իոնները), քիմիայում չեն համարվում մոլեկուլներ: Որոշ մոլեկուլներ պարունակում են մեկ կամ մի քանի չզույգված էլեկտրոններ, որոնք առաջացնում են ռադիկալներ: Ռադիկալների մեծ մասը համեմատաբար ավելի ռեակցիոնունակ են, բայց որոշները, ինչպիսին է ազոտի օքսիդը (NO), կարող են լինել նաև ստաբիլ:

Իներտ տարրերի, կամ ազնիվ գազերի մոտ (հելիում, նեոն, արգոն, կրիպտոն, քսենոն և ռադոն) ամենափոքր առանձին մասնիկները ատոմներն են, բայց մյուս քիմիական տարրերը բաղկացած են մոլեկուլներից, կամ ատոմների ցանցից, որոնք միմյանց հետ կապված են որևէ ձևով: Միանման մոլեկուլները կազմում են ծանոթ նյութեր, ինչպիսիք են ջուրը, օդը և շատ ուրիշ օրգանական միացություններ՝ սպիրտ, շաքար, բենզին և տարբեր դեղանյութեր:

Բայց ոչ բոլոր նյութերն ու քիմիական միացություններն են բաղկացած առանձին մոլեկուլներից, պինդ նյութերի մեծ մասը, որոնք կազմում են Երկրի կեղևը, վերին մանթիան և միջուկը, իրենցից ներկայացնում են քիմիական միացություններ առանց մոլեկուլների: Այս նյութերը իոնական միացություններ և պինդ նյութերի ցանցեր են, որոնցում, ըստ էության, առանձին մոլեկուլներ հնարավոր չէ առանձնացնել: Դրա փոխարեն այդ նյութերը դիտարկվում են կառուցվածքային միավորներով, կամ տարրական բջիջներով՝ որպես ամենափոքր կրկնվող կառուցվածքային միավոր: Այդպիսի նյութերի օրինակներ են հանքային աղերը (օրինակ՝ կերակրի աղը), պինդ նյութերը (ածխածին, ալմաստ), մետաղները, հանրաճանաչ սիլիցիումի երկօքսիդը և սիլիկատային միներալները (քվարց, գրանիտ):

Մոլեկուլի հիմնական բնութագրերից մեկը նրա երկրաչափությունն է, որն հաճախ անվանում են նրա կառուցվածք: Երկատոմ, եռատոմ, կամ քառատոմ մոլեկուլների կառուցվածքը կարող է լինել պարզ (գծային, անկյունային, բրգաձև և այլն): Վեցից ավելի ատոմներից բաղկացած բազմատոմ մոլեկուլների կառուցվածքը կարող է վճռական նշանակություն ունենալ քիմիական հատկությունների համար: