Phân tử là kiến thức chúng ta được học ở bậc THCS. Đây là một phần kiến thức vô cùng quan trọng. Bài viết này sẽ tổng hợp lại các kiến thức về phân tử là gì? Công thức tính và cấu tạo phân tử khối, phân biệt nguyên tử và phân tử? 

1. Khái niệm phân tử? Một số khái niệm liên quan

1.1. Phân tử là gì? Ví dụ

Phân tử là một nhóm trung hòa điện tích, có nhiều hơn 2 nguyên tử, được kết hợp với nhau bằng các liên kết hóa học. Các phân tử sẽ được phân biệt với các ion do thiếu điện tích. Thế nhưng, trong vật lý lượng tử, hóa học hữu cơ và hóa sinh, khái niệm phân tử được sử dụng nghiêm ngặt hơn, áp dụng cho các ion đa nguyên tử. 

Khái niệm phân tử là gì? được học ở hóa học lớp 8 
Khái niệm phân tử là gì? được học ở hóa học lớp 8

Trong lý thuyết động học của chất khí, định nghĩa phân tử được sử dụng cho bất kỳ hạt khí nào bất kể thành phần của nó. Theo khái niệm này, các nguyên tử khí trơ được coi là các phân tử vì chúng là các phân tử của đơn tử.

Vào năm 1811, Avogadro đã lần đầu nói về phân tử. Khi xuất hiện nó đã gây nên nhiều tranh cãi trong cộng đồng hóa học. Phải đến năm 1911, Perrin công khai kết quả quả nghiên cứu của mình thì từ đó thuyết phân từ hiện đại mới được sử dụng phổ biến. Nó được ứng dụng trong ngành hóa học tính toán thời điểm đó.

Ví dụ cụ thể về một phân tử điển hình là phân tử nước. Phân tử nước là gì? Kí hiệu ra sao? Phân tử nước là sự kết hợp hợp của 2 nguyên tử Hydro (H+) cad 1 nguyên tử Oxy (O2-). Công thức hóa học của nước là H2O. 

Kích thước của phân tử này siêu nhỏ, trong đó H+ cũng là nguyên tử nhỏ nhất trong các nguyên tố. Vì vậy, nước thẩm thấu vào da rất dễ dàng. Do điện tích trái dấu giữa nguyên tử Hidro và Oxy, các phân tử nước thường hút nhau bằng liên kết Hidro. Nhưng liên kết này không bền vững, dễ đứt gãy. Ngoài ra, một số phân tử khác cũng rất phổ biến như Nitơ (N2), Canxi Oxit (CaO), Ôzon (O3), Glucozo (C6H12O6), Muối ăn (NaCl).

1.2. Đại phân tử là gì?

Đại phân tử là loại phân tử rất lớn thường được tạo ra bởi phản ứng trùng hợp của các đơn vị nhỏ hơn. Các đại phân tử thường chứa hàng ngàn đến chục ngàn nguyên tử. 

Một số đại phân tử thường gặp trong hóa sinh là polyme sinh học và polyme phi sinh học.Trong đó, polyme sinh học có axit nucleic, protein, cacbohydrat và polyphenol. Polyme phi sinh học điển hình như lipid và macrocycle. Các địa phân tử tổng hợp thường thấy gồm chất dẻo, sợi tổng hợp, vật liệu trong phòng thí nghiệm như ống nano cacbon.

Theo định nghĩa của IUAC, đại phân tử là một thuật ngữ được sử dụng trong khoa học polyme. Đại phân tử nhắc tới một phân tử đơn lẻ. Ví dụ, một phân tử polyme thường được gọi với 2 tên gọi là “đại phân tử” hoặc “Phân tử polyme” hơn là một “Polyme”, mà gợi ý đó là hợp chất của đại phân tử.

1.3. Công thức phân tử là gì?

Công thức phân tử là một biểu thức cho biết số lượng và loại nguyên tử có trong phân tử của một chất. Ví dụ, có 6 nguyên tử C và 14 nguyên tử H trong một phân tử hexan , có công thức phân tử là C 6 H 14.  Công thức và cấu trúc phân tử là hai yếu tố quan trọng quyết định tính chất của nó, nhất là khả năng phản ứng của nó.

2. Phân tử khối và cách tính phân tử khối

2.1. Phân tử khối là gì?

Phân tử khối là khối lượng của 1 nguyên tử được tính theo đơn vị cacbon. Phân tử khối của một chất bằng tổng nguyên tử khối của toàn bộ nguyên tử có trong phân tử chất đó. Ví dụ: Phân tử khối Hidro (H2): 1.2 = 2 (đvC)

2.2. Cách tính phân tử khối

Có 3 bước để tính phân tử khối:

  • Bước 1: Xác định nguyên tử khối dựa vào kí hiệu hóa học.
  • Bước 2: Nhân nguyên tử khối với số nguyên tử của nguyên tố đó.
  • Bước 3: Cộng các số tích của nguyên tử khối làm ở bước 2 lại với nhau 

 Một phân tử được tạo thành từ x nguyên tử A và y nguyên tử B thì

          PTK = a . x + b . y (với a, b là nguyên tử khối của A và B).

– Một phân tử được tạo thành từ x nguyên tử A, y nguyên tử B và z nguyên tử C thì

         PTK = a . x + b . y + c . z ( với a, b, c lần lượt là NTK của A, B và C)

Giờ thì bạn đã nắm được khối lượng phân tử là gì? Cách tính khối lượng phân tử chưa. Hãy đọc đi đọc lại phần này và áp dụng làm bài tập, chắc chắn tính phân tử khối không còn làm khó được bạn.

3. Liên kết phân tử

Liên kết trong hóa học được hiểu là sự hình thành liên kết giữa hai hay nhiều nguyên tử, phân tử, ion để tạo thành hợp chất hóa học. Các hợp chất hóa học phụ thuộc vào độ bên của các liên kết hóa học giữa các thành phần. Liên kết giữa các thành phần càng mạnh thì hợp chất tạo thành càng bền vững.

Liên kết giữa các phân tử có liên kết cộng hóa trị và liên kết ion. Một số nguyên tố chỉ tồn tại được trong môi trường dưới dạng phân tử. Phân tử của hợp chất được hình thành từ 2 yếu tố trở lên. Ví dụ, Hydro luôn tồn tại dưới dạng phân tử Hydro (H2).

3.1. Liên kết cộng hóa trị

Liên kết cộng hóa trị là một liên kết hóa học được tạo nên bằng việc dùng chung một hay nhiều cặp electron của các nguyên tử. Lực hút, lực đẩy giữa các nguyên tử trong khi chia sẻ các electron được gọi là liên kết cộng hóa trị. Mỗi cặp electron chung sẽ tạo thành 1 liên kết cộng hóa trị. Gồm hai liên kết là liên kết không phân cực và phân cực (có cực):

Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết được tạo thành từ 2 nguyên tử của cùng một nguyên tố. Nó được tạo ra khi các nguyên tử chia sẻ các electron bằng nhau. Ví dụ như H2, N2,…

Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết có cặp electron  chung không bằng nhau, bị lệch về một phía. Nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ có lực hút mạnh hơn. Vì vậy, electron được chia sẻ gần nguyên tử có độ âm điện cao hơn.

Liên kết cộng hóa trị trong phân tử 
Liên kết cộng hóa trị trong phân tử

Đặc điểm của các hợp chất có liên kết cộng hóa trị là các phân tử này có tồn tại được ở thể rắn, lỏng, khí. Các chất có cực tan nhiều trong dung môi có cực, hầu hết các chất không cực tan trong dung môi không cực. Các chất chứa mối liên kết cộng hóa trị không cực đều không dẫn điện.

3.2. Liên kết ion

Liên kết ion là liên kết được tạo thành từ các nguyên tử có độ âm điện khác nhau. Khi các electron được chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Điều kiện cần để tạo nên liên kết ion là hai phân tử khi phản ứng phải trái dấu nhau. 

Liên kết này được tạo thành giữa các nguyên tử nguyên tố kim loại điển hình và nguyên tử nguyên tố phi kim điển hình. Cation là các ion mang điện tích dương, Anion là những ion mang điện tích âm. Đặc điểm của liên kết ion bao gồm:

  • Chất rắn ion là tinh thể tồn tại ở nhiệt độ phòng.
  • Các hợp chất ion cứng, có điểm nóng chảy và điểm sối cao.
  • Các hợp chất ion dễ bị vỡ khi đặt dưới áp lực. Chất rắn ion không dẫn điện, dung dịch ion thì có thể dẫn điện 
Liên kết ion là gì?
Liên kết ion là gì?

4. Sự khác nhau giữa nguyên tử và phân tử

Nguyên tử là hạt siêu nhỏ và trung hòa về điện. Thành phần gồm có hạt nhân nguyên tử (Proton và Notron), vỏ nguyên tử (Electron). Proton và Nơtron có khối lượng nặng hơn Electron. Khối lượng của nguyên tử bằng khối lượng của hạt nhân nguyên tử.

Nhiều bạn vẫn mơ hồ về hai khái niệm nguyên tử và phân tử. Bài viết sẽ phân biệt nguyên tử và phân tử giúp bạn. Nguyên tử và phân tử có những điểm khác biệt sau:

Về định nghĩa, phân tử là tập hợp bao gồm nhiều nguyên tử cấu tạo nên chất. Mặc khác, nguyên tử là đơn vị nhỏ nhất của một nguyên tố cấu tạo nên chất

Về trạng thái tồn tại, phân tử tồn tại ở trạng thái tự do. Nguyên tử có thể tồn tại hoặc không tồn tại ở trạng thái tự do.

Về cấu tạo, nguyên tử bao gồm hạt nhân (Proton, Notron) và Electron. Cấu tạo phân tử gồm hai hoặc nhiều hai nguyên tử giống nhau trong cùng một nguyên tố hoặc nhiều nguyên tố.

Cấu tạo của nguyên tử
Cấu tạo của nguyên tử

Về hình dạng, nguyên tử có hình cầu. Trong khi, phân tử có thể có nhiều hình hình dạng khác nhau như: dạng tuyến tính, dạng góc, dạng hình chữ nhật,…

Về khả năng phản ứng, phân tử ít khả năng phản ứng, chúng không tham gia vào phản ứng hóa học. Ngược lại, nguyên tử có khả năng phản ứng cao, chúng tham gia vào phản ứng hóa học.

Về liên kết, phân tử có liên kết cộng hóa trị bao gồm các liên kết đơn, đôi, ba. Trong khi đó, nguyên tử lại mang liên kết hạt nhân vì nó kéo theo lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân và Electron.

Mặc dù đây đều là những kiến thức đã được học nhưng không phải ai cũng nắm chắc được kiến thức. Hy vọng bài viết này của chúng tôi đã giúp bạn gợi nhớ lại phân tử là gì? Cấu trúc, công thức phân tử.