โมเลกุล

โมเลกุล คือ อะตอมมากกว่า 1 ตัว ที่ยึดกันด้วยพันธะเคมี โดยอาจรวมถึงกรณีที่มีอะตอม 1 ตัวของก๊าซเฉื่อยด้วย

พันธะเคมี คือ การแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างอะตอม ที่ทำให้ระดับพลังงานรวมต่ำลงมากกว่า 1 eV

แรงระหว่างโมเลกุล คือ แรงระหว่างอะตอมหรือโมเลกุล ที่ทำให้ระดับพลังงานรวมต่ำลงน้อยกว่า 1 eV

สารประกอบ คือ สิ่งที่ประกอบด้วยโมเลกุลชนิดเดียวที่ประกอบด้วยอะตอมหลายชนิด

ธาตุ คือ สิ่งที่ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียว (โมเลกุลชนิดเดียว)

โมเลกุลจากธาตุชนิดเดียว

H								He
Li	Be		B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg		Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	*	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn

36 ธาตุ แบ่งได้เป็น 4 กลุ่ม ได้แก่

1. อะตอมเดี่ยว: ไม่สร้างพันธะ ได้แก่ ธาตุหมู่ 8 (ก๊าซเฉื่อย)
   1. He
   2. Ne
   3. Ar
   4. Kr
2. อะตอมคู่: แต่ละโมเลกุลมี 2 อะตอมมีพันธะกัน ที่อุณหภูมิห้องความดันบรรยากาศ มีสถานะเป็นก๊าซหรือของเหลว ได้แก่ ธาตุหมู่ 7, ไนโตรเจน, ออกซิเจน, แกลเลียม
   1. H₂
   2. N₂
   3. O₂, O₃
   4. F₂
   5. Cl₂
   6. Br₂ จุดหลอมเหลว -7°C จุดเดือด 59°C
   7. Ga₂ จุดหลอมเหลว 30°C จุดเดือด 2204°C
3. โลหะ: อะตอมจำนวนมากสร้างพันธะกัน และอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ข้ามอะตอมได้อิสระ ได้แก่ ธาตุหมู่ 1, หมู่ 2, อลูมิเนียม, และโลหะทรานซิชัน
   1. Li
   2. Be
   3. Na
   4. Mg
   5. Al
   6. K
   7. Ca
   8. Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
4. อโลหะ: อะตอมจำนวนมากสร้างพันธะกัน แต่อิเล็กตรอนไม่สามารถเคลื่อนที่ข้ามอะตอมได้อิสระ ได้แก่ ธาตุหมู่ 4 และอื่นๆ
   1. B (α-rhombohedral, β-rhombohedral, γ-orthorhombic, α-tetragonal, β-tetragonal)
   2. C (เพชร, แกรไฟต์, แกรฟีน, ฟูเลอร์รีน, อมอฟัส)
   3. Si (โครงสร้างเพชร, อมอฟัส, ซิลิซีน)
   4. P (ขาว,แดง,ม่วง,ดำ)
   5. S (α-S₈, β-S₈, γ-S₈, S_n)
   6. Ge (α,β)
   7. As (เหลือง,เทา,ดำ)
   8. Se (แดง Se₈,เทา,ดำ)

โมเลกุลจาก 2 ธาตุ

อะตอมต่างชนิดกันสามารถสร้างพันธะกันได้เป็นโมเลกุล จาก 36 ธาตุไม่รวมก๊าซเฉื่อย สามารถจับคู่ได้ 32*31/2 = 496 คู่ เกือบทุกคู่มีโมเลกุลได้และมักมีแบบเดียว แต่บางคู่ก็มีได้หลายแบบ เช่น H₂O, H₂O₂, CH₄, C₂H₆, C₂H₄

สิ่งที่มีโมเลกุลชนิดเดียวเรียกว่าสารประกอบ คุณสมบัติของสารประกอบที่ได้อาจแตกต่างไปจากธาตุอย่างสิ้นเชิง เช่น น้ำ H₂O, เกลือแกง NaCl

สัดส่วนของอะตอมแต่ละชนิดในสารประกอบ มักมีสัดส่วนเฉพาะสำหรับแต่ละสารประกอบ แต่สารประกอบของโลหะหลายชนิดมักมีสัดส่วนที่ปรับได้ต่อเนื่อง เรียกว่า อัลลอย เช่น ทองเหลือง Cu_1-xZn_x โดยทั่วไป x~35% แต่เป็นได้ตั้งแต่ 0~100%, เหล็กกล้า(steel) ที่มักถูกเรียกว่าเหล็ก เป็นสารประกอบของเหล็ก (iron) และคาร์บอน 0.05-2.1% หากมีคาร์บอนต่ำ 0.01-0.05% เรียกว่าเหล็กดัด ดัดได้ง่ายแต่ดัดได้น้อยกว่าเหล็กกล้า หากมีคาร์บอนสูง 2.1-4.5% เรียกว่าเหล็กหล่อ ดัดได้ยากแต่เปราะกว่าเหล็กกล้า

โมเลกุลจากหลายธาตุ

โมเลกุลสามารถประกอบจากอะตอมหลายชนิดที่ต่างกัน เช่น ไฮโดรเจนไซยาไนด์ HCN, แคลเซียมคาบอเนต CaCO₃, โพแทสเซียมเฟลดสปาร์ KAlSi₃O₈

จำนวนธาตุในโมเลกุลที่รู้จักมักประกอบด้วย 3-4 ธาตุ แต่มีมากกว่านั้นได้ เช่น 5 ธาตุ (H,C,N,O,P) ในดีเอ็นเอ C₅H₈O₂+H₂PO₄+C₅H₄N₅ หรือ 10 ธาตุ (H,C,O,Na,Si,Ca,Mn,Zr,Ce,Nd) ในแร่เซอสิไลต์ Na₁₂(Ce,Na)₃Ca₆Mn₃Zr₃Nb(Si₁₉O₅₅)(Si₃O₉)₂(CO₃)(OH)₃(H₂O)

โมเลกุลจากหลายธาตุสามารถมีอะตอมจำนวนมากได้ โดยเฉพาะไฮโดรคาร์บอน C_xH_y มีความหลากหลายและเป็นส่วนประกอบหลักของสิ่งมีชีวิต จึงถูกใช้เป็นเกณฑ์แยกโมเลกุลออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

1. สารอินทรีย์ คือ สารที่มีคาร์บอนและไฮโดรเจน
2. สารอนินทรีย์ คือ สารที่ไม่ใช่สารอินทรีย์

โลกประกอบด้วยสารอนินทรีย์เป็นส่วนใหญ่และมีคาร์บอนเพียง 0.02% โดยมวล แต่จำนวนชนิดของสารอนินทรีย์ที่รู้จักมีสัดส่วนเพียง 0.2% จากทั้งหมด โดยมี 0.3 ล้านชนิดในปี 2025 (0.2 ล้านชนิดในปี 2015) เทียบกับสารอินทรีย์ที่รู้จักกว่า 200 ล้านชนิดในปี 2025 (100 ล้านชนิดในปี 2015)