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Molécula

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3D (esquerda e centro) e 2D (à direita) representações da terpenoid molécula atisane.

Em química , uma molécula é definido como um nível suficientemente estável electricamente neutra grupo de pelo menos dois átomos numa disposição definitiva mantidos juntos por fortes ligações químicas . Em química orgânica e a bioquímica , a molécula termo é usado menos estritamente e é também aplicada a carregadas moléculas orgânicas e biomoléculas. As moléculas são distinguidos de íons poliatómicos neste sentido estrito.

Esta definição evoluiu como o conhecimento da estrutura de moléculas tem aumentado. Definições anteriores eram moléculas que definem menos precisas quanto as menores partículas de pura substâncias químicas que ainda mantêm as suas composição e propriedades e químicos. Esta definição, muitas vezes quebra uma vez que muitas substâncias em experiência comum, tais como rochas , e sais, metais , são compostos de átomos ou iões , mas não são feitos de moléculas.

No teoria cinética dos gases da molécula termo é frequentemente utilizado para qualquer partícula gasoso, independentemente da sua composição. De acordo com esta definição gases nobres também seriam consideradas moléculas, apesar do facto de que elas são compostas por um único átomo de não-ligado.

História

O termo "molécula", a partir da molécula francesa que significa "partícula extremamente minuto", foi cunhado pelo filósofo francês René Descartes na década de 1620. Embora a existência de moléculas foi aceito por muitos químicos desde o início do século 19, como resultado de Dalton leis das proporções definidas e Múltipla (1803-1808) e lei de Avogadro (1811), houve uma certa resistência entre positivistas e físicos, tais como Mach, Boltzmann, Maxwell , e Gibbs , que viu moléculas meramente como convenientes construções matemáticas. O trabalho de Perrin em movimento Browniano (1911) é considerado como sendo a prova final da existência de moléculas.

Em uma molécula, pelo menos dois átomos estão ligados por pares compartilhados de electrões numa ligação covalente. Pode ser constituída por átomos do mesmo elemento químico , como com oxigénio (O2), ou de diferentes elementos, como com água (H2O). ?tomos e complexos ligados por ligações não covalentes, tais como ligações de hidrogênio ou ligações iônicas geralmente não são considerados moléculas individuais.

Nenhuma molécula típica pode ser definido para iónicos ( sais ) e cristais (covalentes redes de sólidos) que são compostos de repetição células unitárias, que se estendem quer num plano (tal como em grafite) ou tridimensionalmente (por exemplo, em diamante ou cloreto de sódio ).

A ciência da química de moléculas é chamado molecular ou física molecular , dependendo do foco. Química Molecular lida com as leis que regem a interação entre moléculas que resulta na formação e quebra de ligações químicas , enquanto física promoções moleculares com as leis que regem a sua estrutura e propriedades. Na prática, contudo, esta distinção é vago. Em ciências moleculares, uma molécula que consiste num sistema estável ( Estado ligado) compreendendo dois ou mais átomos . ?ons poliatômicos às vezes pode ser utilmente pensado como moléculas eletricamente carregadas. A molécula instável termo é usado por muito espécies reativas, ou seja, conjuntos de curta duração ( ressonâncias) de electrões e os núcleos , como o radicais, molecular íons , Moléculas de Rydberg, estados de transição, de van der Waals complexos , ou sistemas de colidir átomos como em Bose-Einstein.

Tamanho molecular

A maioria das moléculas são demasiado pequenas para serem vistas a olho nu, mas há excepções. ADN , uma macromolécula, pode chegar tamanhos macroscópicos, como moléculas podem de muitos polímeros. A molécula é a menor diatómico hidrogénio (H2), com um comprimento total de cerca de duas vezes a 74 picômetros (0.74 Å) comprimento de ligação. Moléculas comumente usados como blocos de construção para a síntese orgânica tem uma dimensão de alguns Å para várias dezenas Å. Moléculas individuais não podem geralmente ser observado pela luz (como mencionado acima), mas as moléculas pequenas e até mesmo os contornos dos átomos individuais podem ser rastreados em algumas circunstâncias, por utilização de um microscópio de força atômica. Algumas das moléculas maiores são ou macromoléculas supermoléculas.

Raio

Raio molecular eficaz é o tamanho de uma molécula apresenta em solução. . O mesa de permeabilidade selectiva de diferentes substâncias contém exemplos.

Fórmula molecular

O fórmula empírica de uma molécula é a mais simples inteiro proporção dos elementos químicos que constituem o composto. Por exemplo, nas suas formas puras, a água é sempre constituído por uma proporção de 2: 1 de hidrogénio para oxigénio , e acetato de álcool ou etanol é sempre constituído por carbono , hidrogénio , e oxigénio em uma proporção de 2: 1: 6. No entanto, este não determina o tipo de molécula exclusivamente - éter dimetílico tem a mesma proporção como etanol, por exemplo. As moléculas com os mesmos átomos em diferentes arranjos são chamados isómeros. A fórmula empírica é muitas vezes o mesmo que a fórmula molecular, mas não sempre. Por exemplo, a molécula de acetileno tem a fórmula molecular C 2 H 2, mas a relação de número inteiro mais simples dos elementos é CH. A fórmula molecular reflecte o número exacto de átomos que formam uma molécula.

A massa molecular pode ser calculado a partir da fórmula química, e é expressa em convencional unidades de massa atómica igual a 1/12 da massa de uma ligação carbono-12 (12 neutro C isótopo ) átomo. Para redes de sólidos, o termo unidade de fórmula é usada em cálculos estequiométricos.

Geometria Molecular

Moléculas fixaram comprimentos de equilíbrio geometrias-obrigações e angles- sobre o qual eles continuamente oscilar através de movimentos vibracionais e rotacionais. Uma substância pura é composto de moléculas com a mesma estrutura geométrica média. A fórmula química e a estrutura de uma molécula são os dois factores importantes que determinam as suas propriedades, em particular a sua reatividade. Isômeros compartilhar uma fórmula química, mas normalmente têm muito diferentes propriedades por causa de suas diferentes estruturas. Os estereoisómeros, um tipo particular de isómeros, pode ter propriedades físico-químicas muito semelhantes e ao mesmo tempo muito diferentes bioquímicos actividades.

Espectroscopia Molecular

Espectroscopia molecular trata da resposta ( espectro) de moléculas interagindo com sinais de conhecido sondagem energia (ou frequência, de acordo com a Fórmula de Planck). Espalhando teoria fornece a base teórica para a espectroscopia.

O sinal de sondagem usada em espectroscopia pode ser uma onda electromagnética ou um feixe de partículas ( elétrons , pósitrons, etc.) A resposta molecular pode consistir de absorção do sinal ( espectroscopia de absorção), a emissão de um outro sinal ( espectroscopia de emissão), a fragmentação, ou mudanças químicas.

Espectroscopia é reconhecida como uma ferramenta poderosa para investigar a propriedades microscópicas de moléculas, em particular a sua os níveis de energia. A fim de extrair o máximo de informação a partir dos resultados experimentais microscópica, espectroscopia está muitas vezes associada com computações químicos .

Aspectos teóricos

O estudo de moléculas de física molecular e química teórica é largamente baseada na mecânica quântica e é essencial para a compreensão da ligação química . O mais simples é a de moléculas hidrogênio molécula-ion, H + 2, eo mais simples de todas as ligações químicas é a ligação de um elétron . H2 + é composto por dois carregados positivamente protões e um com carga negativa de electrões ligado por fotões de troca, o que significa que o Schrödin equação para o sistema podem ser resolvidos mais facilmente devido à falta de repulsão de electrões-electrões. Com o desenvolvimento dos computadores digitais rápidos, soluções aproximadas para moléculas mais complexas tornou-se possível e são um dos principais aspectos da química computacional .

Durante a tentativa de definir com rigor se um arranjo de átomos é "suficientemente estável" deve ser considerada uma molécula, IUPAC sugere que "deve corresponder a uma depressão na superfície de energia potencial que é suficientemente profundo para limitar, pelo menos, um estado de vibração ". Esta definição não dependem da natureza da interacção entre os átomos, mas apenas com a força da interacção. Na verdade, ele inclui espécies fracamente ligados que moléculas não seria tradicionalmente ser consideradas, tais como o hélio dímero, Ele 2, que tem uma vibracional estado ligado, mas é tão frouxamente ligados que só é susceptível de ser observada a temperaturas muito baixas.

Etimologia

Conforme Merriam-Webster eo Dicionário Online etimologia, a palavra "molécula" deriva do latim " moles "ou pequena unidade de massa.

  • Molecule (1794) - "partícula extremamente minuto", do Pe molécule (1678), a partir Mod.L. molecula, dim. de L. moles "massa, barreira". Um significado vago no início; a moda para a palavra (usada até o final do século 18 só na forma latina) podem ser rastreados para a filosofia de Descartes .

A maioria das moléculas são compostas de vários átomos; por exemplo, uma molécula de água é uma combinação de dois de hidrogénio e átomos de um oxigénio átomo. O termo "molécula" em gases tem sido utilizado como um sinónimo para as partículas fundamentais do gás, independentemente da sua estrutura. Esta definição resulta em alguns tipos de gases (por exemplo, elementos inerte que não formam compostos, tais como néon ), que contém moléculas de '' consistem em apenas um único átomo.

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