فرادرسمولکول تک اتمی چیست؟ — به زبان ساده
«مولکول تک اتمی» (Monoatomic Molecule) یعنی مولکولی که تنها از یک اتم تشکیل شده باشد. این عبارت هم در شیمی و هم در فیزیک استفاده می‌شود و همان‌طور که گفتیم در هر دو آنها به مولکولی اشاره دارد که در آن یک اتم وجود دارد. گازهای هلیم، رادون، نئون، زنون، آرگون، کریپتون و اوگانسون همگی مولکول تک اتمی هستند. این نوع از مولکول در مقابل مولکلول‌های دو اتمی و چند اتمی قرار دارد. هیدروژن نمونه‌ای از مولکول دو اتمی است که در آن دو اتم هیدروژن وجود دارد. همچنین مولکول سدیم کربنات به عنوان مولکول چنداتمی از سه نوع اتم سدیم، کربن و اکسیژن تشکیل می‌شود که به آن، ترکیب نیز می‌گویند.
مولکول تک اتمی چیست ؟
مولکولها بر اساس تعداد و نوع اتم‌های تشکیل‌دهنده به سه دسته کلی تک اتمی، دو و چند اتمی تقسیم‌بندی میشوند. مولکولهای تک اتمی به آن دسته از مولکول‌هایی می‌گویند که تنها سازنده‌های آن یک اتم است.
گازهای نجیب نیز از این نوع مولکولها هستند، به همین دلیل به مولکولهای تک اتمی، گاز تک اتمی نیز می‌گویند. از آنجا که این مولکولها پایدار هستند به آسانی با هیچ یک از مواد شیمیایی، ترکیب تشکیل نمی‌دهند و پیوندی را برقرار نمی‌کنند.
عناصر تک اتمی و دو اتمی
بسیاری از افراد گاهی تصور می‌کنند که مولکول تک اتمی یعنی مولکولی که تنها از یک نوع اتم تشکیل شده باشد. گاز هیدروژن را در نظر بگیرید $$(H_2)$$ این مولکول از یک نوع اتم تشکیل شده اما مولکول تک اتمی نیست زیرا مولکول تک اتمی همان‌طور که از نام آن مشخص است یعنی مولکولی که یک اتم داشته باشد. در حالی‌که مولکول هیدروژن دو اتم دارد پس مولکول دو اتمی است. در مولکولهای دو اتمی بین اتمها پیوند شیمیایی برقرار است و به راحتی با سایر عناصر جدول تناوبی به منظور ایجاد ترکیب شیمیایی پیوند برقرار می‌کنند.
عناصر دو اتمی جدول تناوبی
مولکول یا عناصر دو اتمی به عنصرهایی گفته می‌شود که از دو اتم همسان تشکیل شده باشند در واقع یک نوع اتم، سازنده این عناصر است. هفت عنصر در جدول تناوبی، به شکل مولکولهای دو اتمی یافت میشوند که عبارتند از:
- هیدروژن $$(H_2)$$
- نیتروژن $$(N_2)$$
- اکسیژن $$(O_2)$$
- فلوئور $$(F_2)$$
- کلر $$(F_2)$$
- ید $$(I_2)$$
- برم $$(Br_2)$$
همه این ۷ عنصر نافلز بوده و اکثر آنها در گروه هالوژن قرار دارند. برم در دمای اتاق، مایع است که در حالی که بقیه عناصر حالت گازی دارند. با کاهش دما یا افزایش فشار سایر عناصر به مایعات دو اتمی تبدیل میشوند که از لحاظ ترمودینامیکی پایدار نیستند. در حالت عادی تنها این ۷ عنصر هستند که می‌توانند مولکولهای دو اتمی را تشکیل دهند. عناصر دیگر تحت دما و فشارهای خاصی می‌توانند به مولکولهای دو اتمی تبدیل شوند اما پایداری بالایی ندارند. به همین دلیل پیوند میان آنها و با صرف کمترین انرژی شکسته می‌شود.
عناصر دو اتمی می‌توانند در حالت‌های خالص دیگری نیز وجود داشته باشند، به عنوان مثال اکسیژن به صورت مولکول سه اتمی یعنی اوزون $$(O_3)$$ نیز وجود دارد.
علاوه بر این هفت مولکول دو اتمی، مولکولهای دو اتمی دیگری نیز وجود دارند اما در آنها دو اتم متفاوت هستند. ازجمله این مولکولها میتوان به کربن مونواکسید $$(CO)$$ و هیدروکسید $$(OH)$$ اشاره کرد. جدول زیر تفاوت بین عناصر تک اتمی و دو اتمی را نشان می‌دهد.
| مولکولهای تک اتمی | مولکولهای دو اتمی |
| ذرات تک اتم | مولکول‌هایی با دو اتم |
| بدون پیوند شیمیایی | پیوند یونی یا کووالانسی میان دو اتم |
| گازهای نجیب و برخی از یون‌ها مانند $$Na^+$$ | گازهایی مانند هیدروژن، اکسیژن و ترکیباتی مانند $$HCl$$ |
| فقط گازهای نجیب پایدار هستند | همه مولکولهای دو اتمی پایدار هستند |
بنابراین با توجه به جدول میتوان نتیجه گرفت که مولکولهای تک اتمی و دو اتمی در تعداد اتمها، پیوند شیمیایی و پایداری با هم تفاوت دارند.
یون تک اتمی چیست ؟
یون تک اتمی به یون‌هایی گفته می‌شود که تنها از یک نوع اتم تشکیل شده باشد. به عبارتی دیگر، یون تک اتمی، اتم منفردی است که پروتون و الکترون‌های نابرابری دارد. بار یون، تفاوت بین تعداد الکترون‌ها و پروتون‌هاست. اگر تعداد پروتون بیشتر باشد بار یون مثبت و اگر تعداد الکترون‌های اطراف هسته اتم بیشتر باشد بار اتم، منفی خواهد بود. فلزات اغلب و نافلزات برای رسیدن به آرایش الکترونی پایدار به ترتیب کاتیون و آنیون تشکیل می‌دهند.
به عنوان مثال با حل شدن پتاسیم کلرید در آب، یون‌های تشکیل دهنده این جامد بلوری یعنی $$K^+$$ و $$Cl^-$$ از هم تفکیک میشوند. توجه داشته باشید که منظور از یون تک اتمی یونی است که یک نوع باشد و نه اینکه بار آن $$+1$$ یا $$-1$$ باشد. برای مثال اکسیژن تحت یونش به $$O^{2-}$$ تبدیل می‌شود که این یون نیز یک یون تک اتمی است. یون هیدروژن $$(H^+)$$یک نوع یون تک اتمی است که برخی مواقع به آنیون $$H^-$$ تبدیل می‌شود.
مولکول تک اتمی و یون تک اتمی
اصولا یون تک اتمی حالتی از مولکول تک اتمی است و خود مولکول تک اتمی معمولا به اتم‌های خنثی مربوط می‌شود. برای مثال اتم‌های کریپتون، نئون و سایر گازهای نجیب به عنوان مولکولهای تک اتمی به ندرت (گاهی هیچ وقت) به یون‌های باردار تبدیل میشوند.
سوالات متداول با مولکول تک اتمی
در این قسمت قصد داریم با آوردن سوالات متداول در رابطه با مولکول تک اتمی به یادگیری بیشتر و برطرف کردن اشکالات در این زمینه کمکی کرده باشیم.
مولکول تک اتمی به چه معناست؟
مولکول تک اتمی یعنی مولکولی که یک اتم دارد و تنها سازنده آن یک اتم است.
۷ عنصر تک اتمی کدام عناصر هستند؟
این عناصر، گازهای گروه ۱۸ جدول تناوبی هستند که عبارتند از: هلیم $$(He)$$، نئون $$(Ne)$$، آرگون $$(Ar)$$، کریپتون $$(Kr)$$، زنون $$(Xe)$$، رادون $$(Rn)$$ و اوگانسون $$(Og)$$.
آیا فلزات تک اتمی هستند؟
خیر. مواد جامد و مایع سیستمهایی تودهای هستند که در آنها اتمها/مولکولها باهم برهمکنش دارند. بنابراین مواد جامد و مایع نمیتوانند مولکول تک اتمی باشند. از اینرو، فلزات از آنجا که جامد هستند نمیتوانند مولکول تک اتمی باشند. البته در وضعیتی که یک اتم از فلز بتواند در محیط خلا جدا شود میتوان آن را گاز نامید هر چند این حالت اغلب فرضی بوده و عملی کردن این کار امری بسیار دشوار است.
آیا کلسیم یون تک اتمی است ؟
بله. یون کلسیم $$(Ca^ {2+})$$ از یک یون تشکیل شده به همین دلیل یک یون تک اتمی است.
تفاوت میان مولکولهای تک و دو اتمی چیست ؟
مولکولهای تک اتمی از یک اتم تشکیل شدهاند و فقط گازهای نجیب که به طور ذاتی تک اتمی بوده از پایداری برخوردارند. در این گونه از مولکولها هیچ پیوند شیمیایی تشکیل نمیشود. در صورتی که مولکولهای دو اتمی از دو اتم تشکیل میشوند و همه آنها پایدار هستند. در آنها پیوند شیمیایی نیز از نوع یونی یا کوالانسی است.
