1.3.1 分子

两个或多个原子通过吸引力结合在一起形成分子（Molecule）[1]。

一些物质由分子构成，如氧气，水，二氧化碳，氯化氢（盐酸的主要成分），葡萄糖。在由分子构成的物质中，分子是保持其化学性质的最小单位[1]，即，将分子破坏或者重构，由分子构成的物质的化学性质会发生变化。

分子可以用分子式（Molecular formula）来表示。首先，写出分子中出现的各原子，然后将各原子在分子里出现的个数标记在原子的右下角，如分子中某原子只有一个，“1”需省略。比如，一个分子由2个O原子构成，则这个分子的分子式为O₂（氧气分子）。假如一个分子由2个H原子和1个O原子构成，则这个分子的分子式为H₂O（氧化氢分子，即水分子）。

此外，分子式不仅可以表示分子，也可以表示由这个分子组成的物质。

• 思考1：由3个H原子和1个P原子构成的分子的分子式是什么？

以下为一些常见分子的分子式：HCl（氯化氢，盐酸和胃酸的主要成分），CO₂（二氧化碳），CO（一氧化碳），SO₂（二氧化硫），SO₃（三氧化硫），HNO₃（硝酸），CH₄（甲烷），C₂H₆（乙烷），C₃H₈（丙烷），C₂H₄（乙烯），C₃H₆（丙烯），C₆H₆（苯），C₂H₄O₂（乙酸，醋的酸性来源），C₆H₁₂O₆（葡萄糖）。

• 思考2：猜测丁烷和丁烯的分子式。（注：天干顺序为甲乙丙丁戊己庚辛壬癸）

在书写分子式时，通常将正电性的部分写在前面，负电性的部分写在后面。水的分子式通常不会写成OH₂，因为在水分子中，H有正电性（即带正电），O带负电。后续章节将对 如何判断原子的电性 进行更详细的讨论。

• 常见的不符合这个规律的分子式包括CH₄（甲烷，天然气的主要成分），C₂H₆O（乙醇，酒的主要成分（除了水）），NH₃（氨），SiH₄（甲硅烷/四氢化硅），它们往往属于有机物或类有机物。后续章节将对有机物进行更详细的讨论。

两个不同的物质的分子式也可能相同，因为分子式相同仅代表着其组成元素及比例相同，并不意味着其结构也相同。比如葡萄糖和果糖（以及一些其他糖）的分子式都是C₆H₁₂O₆。这种现象叫做同分异构现象，葡萄糖和果糖互为同分异构体（Isomer）。刚才提到的C₃H₆，C₂H₄O₂，C₂H₆O都有同分异构体。后续章节将对同分异构体进行更详细的讨论。

并不是所有的原子搭配都能组合成分子。一些“分子”由于太不稳定，导致其只能在一些极端环境下存在，而在常温常压下会立即解离，或重构，如He₂。而另一些“分子”违背了化学常理，在什么条件下都不可能稳定存在，如CH₁₉。

除了分子式之外，还有一种表示分子的方式：最简式，用元素符号表示分子中各元素的原子个数比。最简式是分子式各下标约分后的化学式。C₆H₆的最简式为CH，C₁₀H₈（萘，早期樟脑丸的主要成分）的最简式为C₅H₄。

• 思考3：C₂H₆的最简式是什么？

• 思考4：CH₂可能是什么分子的最简式？

仅知道物质的最简式，即可计算各元素的质量占该物质的质量比值。以H₂O为例：

H元素占H₂O的质量比为：2×H的相对原子质量/(2×H的相对原子质量+O的相对原子质量) = 2×1.008/(2×1.008+15.999) = 11.19%。

• 思考5：元素分析可测量各元素的质量比。通过元素分析测得某种由分子构成的物质的各元素质量比为：C元素40%，H元素7%，O元素53%。这个分子的最简式是什么？能确定这种分子的分子式吗？

与原子相同，分子的质量也可以用相对分子质量来表示，其数值为分子内各原子的相对原子质量的总和，用M_r表示。

M_r=ΣA_r

比如，H₂O相对分子质量 = 2×H的相对原子质量+O的相对原子质量 = 2×1.008+15.999 = 18.015。

• 思考6：请计算C₂H₂（乙炔）的相对分子质量。

对本节内容有贡献的科学家包括：

阿伏伽德罗：定义分子

拉瓦锡：发明元素分析（注：当时甚至没有“分子”这一概念）