и тип атомов, соединенных в молекулу, определяется химической формулой, показывающей количественный и качественный состав. Химическое соединение определяется валентностью и окислением химических элементов. Валентность это способность одних химических элементов присоединять к себе других и соответствует номеру группы в таблице Д. И. Менделеева. Например, металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – всегда одновалентны, т. к. принадлежат к главной подгруппе первой группы. Металлы: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – всегда двухвалентны, т. к. принадлежат к главной подгруппе второй группы и т. д. У неметаллов две валентности – высшая и низшая. Например, Cl – главный элемент подгруппы 7-й группы – высшая валентность =7, низшая =8–7=1. Между ними имеются соответствующие валентности. Кроме упомянутых выше правил, существует еще правило построения формулы для элементов, проявляющих переменную валентность: высшую валентность проявляет тот элемент, который находится левее и ниже, а элемент, расположенный правее и выше, проявляет низшую валентность.
Однако химической формулы для характеристики молекулы недостаточно, т. к. существуют молекулы-изомеры, имеющие одинаковые 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,
