Physikalische Materie besteht aus Atomen und Molekülen. Ein Atom ist die Unterkomponente eines Moleküls oder die kleinste Einheit der Materie. Es ist der kleinste Teil, in den sich ein Element teilen kann. Ein Molekül besteht aus Atomen, die durch ionische, kovalente oder metallische Bindungen verbunden sind.
Eigenschaften
Ein Atom existiert entweder als neutrale Komponente (mit gleicher Anzahl von Protonen und Elektronen) oder als Ion (a positives Ion hat mehr Protonen als Elektronen, und ein negatives Ion hat mehr Elektronen als Protonen. Die Anzahl der Protonen in einem Atom wird als Ordnungszahl (Z) bezeichnet, und die Anzahl der Neutronen in einem Atom wird als Neutronenzahl (N) bezeichnet. Die Massenzahl (A) eines Atoms ist die Summe aus Protonen und Neutronen (Z + N). Ein Molekül ist neutral geladen und existiert in einem von zwei Zuständen: stabil oder instabil. Seine Masse kann aus seiner Summenformel berechnet werden.
Komponenten
Ein Atom besteht aus subatomaren Teilchen (Elektron, Neutron und Proton), einem Kern und einer Elektronenwolke. Elektronen sind negativ geladene Teilchen, die sich in einer Elektronenwolke befinden, die sich um den zentralen Kern dreht. Die Masse eines Elektrons beträgt ungefähr das 0,0005-fache der eines Protons. Protonen sind positiv geladene Teilchen, die sich in einem Atomkern befinden. Ein Kern ist ein neutrales Teilchen, das fast 99,9 Prozent der Gesamtmasse eines Atoms ausmacht. Ein Molekül besteht aus zwei oder mehr Atomen, die durch eine starke chemische Bindung zusammengehalten werden.
Größe
Ein Atom hat einen Durchmesser von ungefähr 0,2 Nanometern. Ein Nanometer entspricht 0,0000000001 Meter. Das kleinste Molekül in der Natur ist das zweiatomige Wasserstoffmolekül (H2) mit einer Länge von 0,74 Angström. Ein Angström entspricht 0,1 Nanometer oder 1,0 x 10-10 Meter.
Gestalten
Atome haben keine feste Form und existieren als Ringe, Lappen oder Kugeln. Die Form eines Moleküls hängt von der Anordnung seiner konstituierenden Atome ab. Moleküle können in Abhängigkeit von ihrer atomaren Zusammensetzung linear, trigonal-planar, tetraedrisch, trigonal-pyramidal, trigonal-bipyramidal und oktaedrisch sein. Ein zweiatomiges Molekül hat eine lineare Form, während ein Molekül aus drei Bindungspaaren (BF3) trigonal-planar ist, wobei seine F-B-F-Bindungen um 120 Grad zueinander liegen.
Typen
Es gibt zahlreiche Arten von Atomen, jede mit unterschiedlicher Größe, Molekulargewicht und Name. Beispiele für übliche Atome umfassen Wasserstoffatome, Schwefelatome, Sauerstoffatome und Stickstoffatome. Die verschiedenen Arten von Molekülen umfassen: zweiatomige, homoatomare und hetroatomare Moleküle. Ein zweiatomiges Molekül besteht aus zwei Atomen; ein homoatomares Molekül besteht aus zwei (oder mehr) Atomen desselben Elements (oder derselben Substanz); und ein hetroatomares Molekül besteht aus zwei oder mehr Atomen verschiedener Elemente. Laut „Foundations for Chemistry“ sind Moleküle entweder einfach oder komplex. Einfache Moleküle bestehen aus einem einzigen Atom, während komplexe Moleküle aus zwei oder mehr Atomen bestehen.