Fyysinen aine koostuu atomista ja molekyyleistä. Atomi on molekyylin alikomponentti tai pienin aineyksikkö. Se on pienin osa, johon elementti voidaan jakaa. Molekyyli koostuu atomista, jotka ovat sitoutuneet ioniseen, kovalenttiseen tai metalliseen sidokseen.
Ominaisuudet
Atomi esiintyy joko neutraalina komponenttina (yhtä monilla protoneilla ja elektroneilla) tai ionina (a positiivisella ionilla on enemmän protoneja kuin elektronilla, ja negatiivisella ionilla on enemmän elektroneja kuin protonit. Atomissa olevien protonien lukumäärää kutsutaan sen atomiluvuksi (Z) ja atomin neutronien lukumäärää sen neutroniluvuksi (N). Atomin massanumero (A) on protonien ja neutronien summa (Z + N). Molekyyli on neutraalisti varautunut ja esiintyy yhdessä kahdesta tilasta: stabiili tai epävakaa. Sen massa voidaan laskea sen molekyylikaavasta.
Komponentit
Atomi koostuu subatomisista hiukkasista (elektroni, neutroni ja protoni), ytimestä ja elektronipilvestä. Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita hiukkasia, jotka asuvat elektronipilvessä, joka pyörii keskeisen ytimen ympärillä. Elektronin massa on noin 0,0005 kertaa protonin massa. Protonit ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia, jotka asuvat atomituumassa. Ydin on neutraali hiukkanen, jonka osuus on lähes 99,9 prosenttia atomin kokonaismassasta. Molekyyli koostuu kahdesta tai useammasta atomista, joita pitää yhdessä voimakas kemiallinen sidos.
Koko
Atomin halkaisija on noin 0,2 nanometriä. Nanometri on 0,0000000001 metriä. Luonnon pienin molekyyli on piimaa-vetymolekyyli (H2), jonka pituus on 0,74 angströmiä. Angströmi on yhtä suuri kuin 0,1 nanometriä tai 1,0 x 10-10 metriä.
Muoto
Atomeilla ei ole kiinteää muotoa, ja ne esiintyvät renkaina, lohkoina tai palloina. Molekyylin muoto riippuu sen muodostavien atomien järjestelystä. Molekyylit voivat olla lineaarisia, trigonaalisia tasomaisia, tetraedraalisia, trigonaalisia pyramidisia, trigonaalisia bipyramidaalisia ja oktaedrisiä riippuen niiden atomikoostumuksesta. Diatominen molekyyli on muodoltaan lineaarinen, kun taas kolmesta sidosparista (BF3) valmistettu molekyyli on trigonaalinen tasomainen, sen F-B-F-sidosten ollessa 120 astetta toistensa suhteen.
Tyypit
On olemassa lukuisia atomeja, joista jokaisella on eri koko, molekyylipaino ja nimi. Esimerkkejä tavallisista atomeista ovat vetyatomi, rikkiatomi, happiatomi ja typpiatomi. Erilaisia molekyylejä ovat: piimaa-, homoatomiset ja hetroatomiset molekyylit. Diatominen molekyyli koostuu kahdesta atomista; homoatominen molekyyli koostuu kahdesta (tai useammasta) saman elementin (tai aineen) atomista; ja hetroatominen molekyyli koostuu kahdesta tai useammasta eri alkuaineen atomista. Kemian perustusten mukaan molekyylit ovat joko yksinkertaisia ja monimutkaisia. Yksinkertaiset molekyylit koostuvat yhdestä atomista, kun taas monimutkaiset molekyylit koostuvat kahdesta tai useammasta atomista.