Phân tử là gì?
Phân tử là hạt đại diện cho chất, gồm hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau và thể hiện đầy đủ tính chất hoá học cơ bản của chất đó trong nhiều trường hợp. Ví dụ, phân tử nước H2O gồm 2 nguyên tử Hidro và 1 nguyên tử Oxi; phân tử oxygen O2 gồm 2 nguyên tử Oxi; phân tử carbon dioxide CO2 gồm 1 nguyên tử Cacbon và 2 nguyên tử Oxi.
Phân tử là khái niệm quan trọng sau khi học nguyên tử. Nếu nguyên tử là đơn vị cơ bản của nguyên tố, thì phân tử là hạt tạo nên nhiều chất quen thuộc như nước, khí oxi, khí nitơ, khí carbon dioxide, methane, ammonia và nhiều hợp chất hữu cơ.
Khi học bảng tuần hoàn hóa học, bạn sẽ biết các nguyên tố như Hidro, Oxi, Cacbon, Nitơ, Clo. Khi các nguyên tử của các nguyên tố này liên kết với nhau, chúng có thể tạo ra phân tử với công thức và tính chất riêng.
Phân tử được tạo thành như thế nào?
Phân tử được tạo thành khi các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hoá học. Thường gặp nhất là liên kết cộng hoá trị giữa các nguyên tử phi kim. Các nguyên tử dùng chung electron để đạt cấu hình bền hơn, từ đó tạo thành phân tử.
Ví dụ, trong phân tử H2, hai nguyên tử Hidro dùng chung một cặp electron. Trong phân tử H2O, nguyên tử Oxi dùng chung electron với hai nguyên tử Hidro. Trong phân tử CO2, nguyên tử Cacbon tạo liên kết đôi với hai nguyên tử Oxi.
Liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử quyết định hình dạng, độ bền, tính phân cực và nhiều tính chất của chất. Bạn có thể đọc thêm bài Liên kết cộng hoá trị là gì?.
Ví dụ về phân tử thường gặp
| Chất | Công thức phân tử | Thành phần nguyên tử |
|---|---|---|
| Khí hidro | H2 | 2 nguyên tử Hidro |
| Khí oxi | O2 | 2 nguyên tử Oxi |
| Nước | H2O | 2 H và 1 O |
| Carbon dioxide | CO2 | 1 C và 2 O |
| Methane | CH4 | 1 C và 4 H |
| Ammonia | NH3 | 1 N và 3 H |
Nhìn vào công thức phân tử, người học có thể biết phân tử gồm những nguyên tố nào và số nguyên tử của từng nguyên tố. Đây là nền tảng để học công thức hoá học, phân tử khối và phương trình hoá học.
Phân tử đơn chất là gì?
Phân tử đơn chất là phân tử được tạo nên từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoá học. Ví dụ, H2, O2, N2, Cl2 là các phân tử đơn chất vì mỗi phân tử chỉ chứa một loại nguyên tố.
Khí oxi O2 là phân tử đơn chất gồm hai nguyên tử Oxi. Khí nitơ N2 là phân tử đơn chất gồm hai nguyên tử Nitơ. Khí clo Cl2 là phân tử đơn chất gồm hai nguyên tử Clo.
Cần lưu ý rằng không phải mọi đơn chất đều tồn tại dưới dạng phân tử nhỏ. Kim loại như sắt Fe, đồng Cu, nhôm Al thường tồn tại dưới dạng mạng tinh thể kim loại chứ không phải phân tử riêng lẻ.
Phân tử hợp chất là gì?
Phân tử hợp chất là phân tử được tạo nên từ nguyên tử của hai hoặc nhiều nguyên tố hoá học khác nhau. Ví dụ, H2O, CO2, NH3, CH4 là các phân tử hợp chất.
Trong H2O, phân tử gồm Hidro và Oxi. Trong CO2, phân tử gồm Cacbon và Oxi. Trong NH3, phân tử gồm Nitơ và Hidro. Các nguyên tố khác nhau liên kết với nhau theo tỉ lệ xác định, tạo nên chất có tính chất riêng.
Khái niệm này liên hệ với bài Hợp chất là gì?. Hợp chất có thể tồn tại dưới dạng phân tử hoặc dạng mạng tinh thể tuỳ bản chất liên kết.
Phân tử và nguyên tử khác nhau thế nào?
Nguyên tử là hạt cơ bản của nguyên tố, còn phân tử là hạt gồm các nguyên tử liên kết với nhau. Một phân tử có thể gồm các nguyên tử cùng loại hoặc khác loại.
| Tiêu chí | Nguyên tử | Phân tử |
|---|---|---|
| Cấu tạo | Gồm hạt nhân và electron | Gồm hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau |
| Đại diện cho | Nguyên tố hoá học | Nhiều chất phân tử |
| Ví dụ | H, O, C, Na | H2, O2, H2O, CO2 |
Ví dụ, O là một nguyên tử Oxi, còn O2 là một phân tử khí oxi gồm hai nguyên tử Oxi liên kết với nhau. H là nguyên tử Hidro, còn H2 là phân tử khí hidro.
Phân tử và hợp chất có giống nhau không?
Phân tử và hợp chất không hoàn toàn giống nhau. Phân tử là một hạt gồm các nguyên tử liên kết với nhau. Hợp chất là chất được tạo nên từ hai hoặc nhiều nguyên tố hoá học khác nhau.
Một số hợp chất tồn tại dưới dạng phân tử, như H2O, CO2, NH3, CH4. Nhưng một số hợp chất ion như NaCl, MgO, CaCl2 thường tồn tại dưới dạng mạng tinh thể ion, không phải phân tử riêng lẻ đơn giản.
Vì vậy, không nên gọi mọi hợp chất là phân tử. Ví dụ, nói “phân tử NaCl” ở mức cơ bản có thể gây hiểu nhầm, vì NaCl rắn là mạng tinh thể gồm rất nhiều ion Na+ và Cl–.
Phân tử khối là gì?
Phân tử khối là khối lượng tương đối của một phân tử, được tính bằng tổng nguyên tử khối của các nguyên tử trong phân tử. Ví dụ, phân tử nước H2O có phân tử khối là 2 × 1 + 16 = 18 nếu dùng H = 1 và O = 16.
Phân tử khối giúp giải các bài toán hoá học liên quan đến khối lượng mol, số mol và phương trình hoá học. Đây là phần rất quan trọng trong chương trình hoá học phổ thông.
Bài nên đọc tiếp: Phân tử khối là gì?.
Công thức phân tử cho biết điều gì?
Công thức phân tử cho biết phân tử gồm những nguyên tố nào và số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một phân tử. Ví dụ, H2O cho biết một phân tử nước gồm 2 nguyên tử Hidro và 1 nguyên tử Oxi. CO2 cho biết một phân tử carbon dioxide gồm 1 nguyên tử Cacbon và 2 nguyên tử Oxi.
Chỉ số nhỏ ở dưới bên phải ký hiệu nguyên tố cho biết số nguyên tử của nguyên tố đó trong phân tử. Nếu không có chỉ số, hiểu là có 1 nguyên tử.
Ví dụ, trong NH3, không có chỉ số sau N nên có 1 nguyên tử Nitơ; chỉ số 3 sau H cho biết có 3 nguyên tử Hidro.
Có phải chất nào cũng được tạo từ phân tử không?
Không. Nhiều chất được tạo từ phân tử, nhưng không phải tất cả. Các chất phân tử như H2O, CO2, O2, N2, CH4 có các phân tử riêng lẻ. Nhưng kim loại thường tạo mạng tinh thể kim loại, còn hợp chất ion thường tạo mạng tinh thể ion.
Ví dụ, sắt Fe không tồn tại dưới dạng phân tử Fe2 trong miếng sắt thông thường. NaCl rắn không gồm các phân tử NaCl riêng lẻ mà gồm mạng ion. Kim cương là mạng cộng hoá trị khổng lồ của nguyên tử Cacbon.
Điều này rất quan trọng khi học liên kết hoá học và cấu trúc chất. Không nên áp dụng khái niệm phân tử cho mọi chất một cách máy móc.
Phân tử có vai trò gì trong hoá học?
Phân tử giúp giải thích thành phần, công thức và tính chất của nhiều chất. Khi biết một chất có phân tử gồm những nguyên tử nào, ta có thể hiểu phần nào tính chất của chất đó, tính phân cực, khả năng phản ứng và cách chất tham gia liên kết.
Ví dụ, phân tử nước có hai liên kết O-H phân cực và cấu trúc gấp khúc, làm nước là phân tử phân cực. Tính phân cực góp phần giải thích vì sao nước là dung môi tốt cho nhiều chất ion và chất phân cực.
Phân tử carbon dioxide có hai liên kết C=O phân cực nhưng phân tử có dạng thẳng và đối xứng, nên toàn phân tử gần như không phân cực. Điều này cho thấy cấu trúc phân tử ảnh hưởng mạnh đến tính chất.
Những lỗi thường gặp khi học phân tử
Lỗi đầu tiên là nhầm nguyên tử với phân tử. H là nguyên tử Hidro, còn H2 là phân tử Hidro. O là nguyên tử Oxi, còn O2 là phân tử Oxi.
Lỗi thứ hai là nghĩ mọi chất đều có phân tử riêng lẻ. Kim loại, hợp chất ion và mạng cộng hoá trị không nhất thiết tồn tại dưới dạng phân tử nhỏ riêng lẻ.
Lỗi thứ ba là đọc sai công thức phân tử. Ví dụ, H2O có 2 nguyên tử Hidro và 1 nguyên tử Oxi, không phải 2 nguyên tử nước hoặc 2 phân tử Hidro.
Kết luận
Phân tử là hạt gồm hai hoặc nhiều nguyên tử liên kết với nhau, đại diện cho nhiều chất phân tử. Phân tử có thể được tạo từ các nguyên tử cùng loại như O2, N2, Cl2, hoặc từ các nguyên tử khác loại như H2O, CO2, NH3.
Hiểu phân tử giúp học tốt công thức hoá học, phân tử khối, liên kết cộng hoá trị, chất tinh khiết, đơn chất, hợp chất và phản ứng hoá học. Đây là kiến thức nền tảng quan trọng sau khi học nguyên tử.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Molecule: https://goldbook.iupac.org/terms/view/M04002
- Royal Society of Chemistry – Periodic Table: https://periodic-table.rsc.org/
- PubChem – Periodic Table: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/
- Chemistry LibreTexts – Molecules and Compounds: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
