Molécula , um grupo de dois ou mais átomos que formam a menor unidade identificável em que uma substância pura pode ser dividida e ainda reter o composição e propriedades químicas dessa substância.
Vários métodos de representação da estrutura de uma molécula. Nas estruturas de Lewis, os símbolos dos elementos representam átomos e os pontos representam os elétrons que os cercam. Um par de elétrons compartilhados (ligação covalente) também pode ser mostrado como um único traço. O modelo ball-and-stick ilustra melhor o arranjo espacial dos átomos. Para compostos aromáticos, a estrutura de Kekulé é comum, em que cada ligação é representada por um traço, os átomos de carbono estão implícitos onde duas ou mais linhas se encontram e os átomos de hidrogênio geralmente são omitidos. Fórmulas de linha de ligação, semelhantes à estrutura Kekulé, são freqüentemente usadas para compostos orgânicos não aromáticos complexos. Os açúcares são frequentemente desenhados como projeções de Fischer, nas quais a espinha dorsal do carbono é desenhada como uma linha vertical reta, com átomos de carbono implícitos onde as linhas horizontais se cruzam com a vertical. Merriam-Webster Inc.
A divisão de uma amostra de uma substância em partes progressivamente menores não produz nenhuma mudança em sua composição ou em suas propriedades químicas até que partes consistindo de moléculas únicas sejam alcançadas. A subdivisão posterior da substância leva a partes ainda menores que geralmente diferem da substância original na composição e sempre diferem dela nas propriedades químicas. Neste último estágio de fragmentação, as ligações químicas que mantêm os átomos unidos na molécula são quebradas.
molécula de cafeína Molécula de cafeína. Encyclopædia Britannica, Inc.
Átomos consistem em um único núcleo com uma carga positiva rodeada por uma nuvem de carga negativa elétrons . Quando os átomos se aproximam uns dos outros, as nuvens de elétrons interagem entre si e com os núcleos. Se esta interação é tal que o total energia do sistema é reduzido, então os átomos se unem para formar uma molécula. Assim, do ponto de vista estrutural, uma molécula consiste em uma agregação de átomos mantidos juntos por forças de valência. As moléculas diatômicas contêm dois átomos quimicamente ligados. Se os dois átomos são idênticos, como em, por exemplo, o oxigênio molécula (Odois), eles compõem uma molécula diatômica homonuclear, enquanto se os átomos são diferentes, como na molécula de monóxido de carbono (CO), eles formam uma molécula diatômica heteronuclear. Moléculas contendo mais de dois átomos são denominadas moléculas poliatômicas, por exemplo, dióxido de carbono (O QUEdois) e água (HdoisOU). Polímero as moléculas podem conter muitos milhares de átomos componentes.
molécula de água Uma molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Um único átomo de oxigênio contém seis elétrons em sua camada externa, que pode conter um total de oito elétrons. Quando dois átomos de hidrogênio estão ligados a um átomo de oxigênio, a camada externa de elétrons de oxigênio é preenchida. Encyclopædia Britannica, Inc.
A proporção do número de átomos que podem ser unidos para formar moléculas é fixa; por exemplo, cada molécula de água contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. É esse recurso que distingue os compostos químicos de soluções e outras misturas mecânicas. Assim, o hidrogênio e o oxigênio podem estar presentes em quaisquer proporções arbitrárias nas misturas mecânicas, mas quando acionados irão se combinar apenas em proporções definidas para formar o composto químico água (HdoisO). É possível que os mesmos tipos de átomos se combinem em proporções diferentes, mas definidas, para formar moléculas diferentes; por exemplo, dois átomos de hidrogênio irão se ligar quimicamente a um átomo de oxigênio para produzir uma molécula de água, enquanto dois átomos de hidrogênio podem se ligar quimicamente a dois átomos de oxigênio para formar uma molécula de peróxido de hidrogênio (HdoisOUdois) Além disso, é possível que os átomos se liguem em proporções idênticas para formar moléculas diferentes. Essas moléculas são chamadas de isômeros e diferem apenas no arranjo dos átomos dentro das moléculas. Por exemplo, Álcool etílico (CH3CHdoisOH) e éter metílico (CH3E3) ambos contêm um, dois e seis átomos de oxigênio, carbono e hidrogênio, respectivamente, mas esses átomos estão ligados de maneiras diferentes.
Nem todas as substâncias são compostas por unidades moleculares distintas. Cloreto de sódio (tabela comum sal ), por exemplo, consiste em sódio íons e cloro íons dispostos em uma rede de modo que cada sódio íon é cercado por seis íons de cloro equidistantes e cada íon de cloro é cercado por seis íons de sódio equidistantes. As forças que agem entre qualquer sódio e qualquer adjacente íons de cloro são iguais. Portanto, nenhum agregar identificável como existe uma molécula de cloreto de sódio. Conseqüentemente, no cloreto de sódio e em todos os sólidos de tipo semelhante, o conceito de molécula química não tem significado. Portanto, a fórmula para tal composto é dado como a razão mais simples dos átomos, chamada de unidade de fórmula - no caso do cloreto de sódio, NaCl.
As moléculas são mantidas juntas por pares de elétrons compartilhados, ou ligações covalentes . Essas ligações são direcionais, o que significa que os átomos adotam posições específicas em relação uns aos outros, de modo a maximizar a força da ligação. Como resultado, cada molécula tem uma estrutura definida e razoavelmente rígida, ou distribuição espacial de seus átomos. A química estrutural está preocupada com a valência, que determina como os átomos se combinam em proporções definidas e como isso está relacionado às direções e comprimentos das ligações. As propriedades das moléculas se correlacionam com suas estruturas; por exemplo, a molécula de água é estruturalmente curvada e, portanto, tem um momento de dipolo, enquanto a molécula de dióxido de carbono é linear e não tem momento de dipolo. A elucidação da maneira pela qual os átomos são reorganizados no curso das reações químicas é importante. Em algumas moléculas, a estrutura pode não ser rígida; por exemplo, em etano (H3SÓ C3) há rotação virtualmente livre em torno da ligação simples carbono-carbono.
ligação iônica: cloreto de sódio ou sal de mesa. Ligação iônica em cloreto de sódio. Um átomo de sódio (Na) doa um de seus elétrons a um átomo de cloro (Cl) em uma reação química, e o íon positivo resultante (Na+) e íon negativo (Cl-) formam um composto iônico estável (cloreto de sódio; sal de mesa comum) com base nesta ligação iônica. Encyclopædia Britannica, Inc.
estrutura molecular Um modelo bola-e-stick de estrutura molecular, mostrando átomos ligados entre si. asiseeit / iStock.com
Ouça pesquisadores falando sobre modalidades de imagem no Center for Advanced Molecular Imaging Explore o Center for Advanced Molecular Imaging da Northwestern University, que foi inaugurado em 2010. Cortesia da Northwestern University (A Britannica Publishing Partner) Veja todos os vídeos para este artigo
As posições nucleares em uma molécula são determinadas por espectros de vibração-rotação de microondas ou por difração de nêutrons. A nuvem de elétrons que envolve os núcleos em uma molécula pode ser estudada por experimentos de difração de raios-X. Mais informações podem ser obtidas pelo spin do elétron ressonância ou técnicas de ressonância magnética nuclear. Os avanços na microscopia eletrônica permitiram a produção de imagens visuais de moléculas e átomos individuais. Teoricamente, a estrutura molecular é determinada resolvendo o mecânica quântica equação para o movimento dos elétrons no campo dos núcleos (chamada de equação de Schrödinger). Em uma estrutura molecular, os comprimentos e ângulos das ligações são aqueles para os quais a energia molecular é mínima. A determinação de estruturas por solução numérica da equação de Schrödinger tornou-se um processo altamente desenvolvido envolvendo o uso de computadores e supercomputadores.
O peso molecular de uma molécula é a soma do pesos atômicos de seus átomos componentes. Se uma substância tem peso molecular M , então M gramas da substância são denominados um mole. O número de moléculas em um mol é o mesmo para todas as substâncias; este número é conhecido como Número de Avogadro (6.022140857 × 102,3) Pesos moleculares podem ser determinados por espectrometria de massa e por técnicas baseadas em termodinâmica ou fenômenos de transporte cinético.