בטבע, אטומים רבים קיימים בצורה קשורה, ויוצרים אסוציאציות מיוחדות הנקראות מולקולות. עם זאת, גזים אינרטיים, המצדיקים את שמם, יוצרים יחידות מונטומיות. המבנה המולקולרי של חומר מרמז בדרך כלל על קשרים קוולנטיים. אבל יש גם מה שנקרא אינטראקציות חלשות על תנאי בין אטומים. מולקולות יכולות להיות ענקיות, המורכבות ממיליוני אטומים. היכן נמצא מבנה מולקולרי כה מורכב? דוגמאות לכך הן חומרים אורגניים רבים כגון חלבונים רבעוניים ו-DNA.
ללא כימיקלים
הקשרים הקוולנטיים שמחזיקים אטומים יחד חזקים ביותר. אבל התכונות הפיזיקליות של חומר אינן תלויות בכך, הן תלויות בכוחות ואן דר ואלס וקשרי מימן, המבטיחים את האינטראקציה של שברי מבנים שכנים זה עם זה. המבנה המולקולרי של נוזל, גז או חומרים מוצקים בעלי התכה נמוכה מסבירים גם את מצב הצבירה שבו אנו צופים בהם בטמפרטורה מסוימת. כדילשנות את מצב החומר, פשוט לחמם אותו או לקרר אותו. קשרים קוולנטיים אינם נשברים.
גבולות לתחילת תהליכים
כמה גבוהות או נמוכות יהיו נקודות הגז וההתכה? זה תלוי בחוזק של אינטראקציות בין-מולקולריות. קשרי מימן בחומר מעלים את הטמפרטורה של השינוי במצב הצבירה. ככל שהמולקולות גדולות יותר, יש להן יותר אינטראקציות של ואן דר ואלס, כך קשה יותר להפוך חומר מוצק לנוזל או נוזלי לגזי.
תכונות של אמוניה
רוב החומרים המוכרים אינם מסיסים במים כלל. ואלה שכן מתמוססים, מקיימים אינטראקציה, לעתים קרובות עם היווצרות של קשרי מימן חדשים. דוגמה לכך היא אמוניה. הוא מסוגל לשבור קשרי מימן בין מולקולות מים ולהצליח לבנות את שלו. במקביל, מתרחשת תגובה של חילופי יונים, אך אין לה תפקיד גדול בהמסה של אמוניה. אמוניה חייבת תהליך זה בעיקר לקשרי מימן. התגובה הולכת לשני הכיוונים, התהליך יכול להיות בדרך כלל בשיווי משקל בטמפרטורות ולחצים מסוימים. חומרים מסיסים אחרים, כגון אתנול וסוכרים, נקשרים היטב גם למים באמצעות אינטראקציות בין-מולקולריות.
סיבות אחרות
המסיסות בנוזלים אורגניים מסופקת על ידי היווצרות של קשרי ואן דר ואלס. במקרה זה, האינטראקציות הפנימיות של הממס נהרסות. המומס נקשר למולקולות שלו, ויוצר תערובת הומוגנית למראה. תהליכי חיים רבים הפכואפשרי בשל תכונות אלו של חומרים אורגניים.
טוקו - לא
למה רוב החומרים לא מוליכים חשמל? המבנה המולקולרי אינו מאפשר! הזרם מצריך תנועה בו-זמנית של מספר רב של אלקטרונים, מעין "חווה קולקטיבית" שלהם. זה קורה עם מתכות, אבל זה כמעט אף פעם לא קורה עם לא מתכות. על הגבול ביחס למאפיין זה נמצאים חומרים מוליכים למחצה בעלי מוליכות חשמלית תלויה בינונית.
הרבה מאוד תהליכים פיזיקליים ניתנים להסבר בקלות אם יש מידע על המבנה המולקולרי של חומר נתון. מצבים מצטברים נחקרים היטב על ידי הפיזיקה המודרנית.
