Definició de molècula en química: una molècula és una entitat elèctricament neutra composta de dos o més àtoms del mateix element o elements diferents, units per un enllaç químic covalent.
Normalment les molècules apareixen interactuant entre elles a excepció dels gasos enrarits i als gasos nobles. D'aquesta manera les podem trobar en xarxes cristal·lines o amb interaccions intenses. Les forces més rellevants que interactuen entre les molècules són les forces de Van der Waals i els ponts d'hidrogen.
En química orgànica i bioquímica, el concepte de molècula de vegades també identifica ions poliatòmics. D'altra banda, en la teoria cinètica dels gasos sovint es fa servir per a cada partícula gasosa.
Una molècula pot estar composta de múltiples àtoms dun sol element químic o àtoms de diferents elements. Les famílies de molècules formades pels mateixos àtoms disposats a l'espai de manera diferent s'anomenen isòmers, i la disposició afecta les propietats físiques de la substància.
Tipus de molècules
Podem classificar les molècules en dos tipus depenent de com es formen:
-
Molècules discretes: les molècules poden estar formades per un nombre ben definit d'àtoms units per enllaços covalents.
-
Molècules gegants: són cadenes moleculars de grans dimensions que també es coneixen com a macromolècules o polímers. Aquestes estructures moleculars s'estenen indefinidament a l'espai.
Energia de les molècules
Les estructures moleculars tenen energia. Aquesta energia quantificable es manifesta en energia cinètica (rotacionals, vibracional) i energia electrònica.
L'energia total de molècules depèn de la temperatura. En augmentar la temperatura, els moviments de vibració dels àtoms interns augmenten. Quan la temperatura és prou alta, les vibracions són de tal amplitud que les molècules es dissocien als àtoms que les componen.
Tot i que les molècules són elèctricament neutres, les molècules estan formades per àtoms (electrons, protons i neutrons), és a dir, per partícules carregades elèctricament.
Característiques i models de les molècula
El nombre d'elements químics descoberts i representats a la taula periòdica és de 116. No obstant això, hi ha dos milions de substàncies químiques identificades.
Per aquest motiu és important la definició dels paràmetres característics de les molècules com l'energia dels seus enllaços, la reactivitat de les molècules, les longituds, els angles i el moment dielèctric a més de la geometria molecular.
La formació de molècules es pot il·lustrar amb una sèrie de models.
-
L´estructura de Lewis és el model més antic per representar una estructura molecular. Un diagrama de Lewis explica la formació d‟enllaços i estructures moleculars per la necessitat d‟obtenir per cada àtom una configuració electrònica de gas noble.
-
El model molecular d‟enllaç de valència considera la superposició d‟orbitals atòmics de diferents àtoms. Aquesta teoria es complementa amb la introducció de la hibridació d'orbitals que permet explicar les configuracions espacials de les molècules.
-
Segons el model dels orbitals moleculars, els orbitals atòmics s'enllacen entre ells per formar orbitals moleculars compartits pels dos àtoms que formen els enllaços. Els electrons situats als orbitals pertanyen als nuclis dels dos àtoms.
Exemples de molècula
Alguns exemples de molècules importants són:
-
L'aigua (H2O ) és un compost essencial per a la vida que està composta per dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen.
-
El diòxid de carboni (CO 2 ), compost per un àtom de carboni i dos àtoms d'oxigen que està relacionat amb l'efecte hivernacle.
-
El Metà (CH 4 ) és una molècula orgànica composta per carboni i hidrogen. Es tracta del compost majoritari del gas natural.
-
El dioxigen (O 2 ) té una estructura diatòmica formada per dos àtoms d'oxigen. De vegades també es coneix simplement com a molècula d'oxigen. Hi ha una altra varietat formada per tres àtoms: O 3 , anomenada ozó. L'ozó es troba abundantment a l'atmosfera terrestre.