Molecola, un gruppo di due o più atomi che formano la più piccola unità identificabile in cui una sostanza pura può essere divisa e conserva ancora la composizione e le proprietà chimiche di quella sostanza.
Diversi metodi per rappresentare la struttura di una molecola. Nelle strutture di Lewis, i simboli degli elementi rappresentano gli atomi e i punti rappresentano gli elettroni che li circondano., Una coppia di elettroni condivisi (legame covalente) può anche essere mostrata come un singolo trattino. Il modello ball-and-stick illustra meglio la disposizione spaziale degli atomi. Per i composti aromatici, la struttura Kekulé è comune, in cui ogni legame è rappresentato da un trattino, gli atomi di carbonio sono impliciti dove due o più linee si incontrano e gli atomi di idrogeno sono solitamente omessi. Le formule bond-line, simili alla struttura Kekulé, sono spesso utilizzate per composti organici complessi non aromatici., Gli zuccheri sono spesso disegnati come proiezioni di Fischer, in cui la “spina dorsale” del carbonio è disegnata come una linea verticale retta, con gli atomi di carbonio implicati dove le linee orizzontali intersecano quella verticale.
Si può sapere che gli elementi che rendono l’aria che respiriamo e l’acqua che beviamo, ma non si sa più su di loro? Quale elemento è quasi leggero come l’idrogeno?, Come si chiama una miscela di due elementi chimici? Scopri le risposte in questo quiz.
La divisione di un campione di una sostanza in parti progressivamente più piccole non produce alcun cambiamento nella sua composizione o nelle sue proprietà chimiche fino a quando non vengono raggiunte parti costituite da singole molecole. Un’ulteriore suddivisione della sostanza porta a parti ancora più piccole che di solito differiscono dalla sostanza originale nella composizione e differiscono sempre da essa nelle proprietà chimiche., In quest’ultima fase di frammentazione si rompono i legami chimici che tengono insieme gli atomi nella molecola.
molecola di caffeina
Molecola di caffeina.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Gli atomi sono costituiti da un singolo nucleo con una carica positiva circondato da una nuvola di elettroni caricati negativamente. Quando gli atomi si avvicinano l’un l’altro da vicino, le nuvole di elettroni interagiscono tra loro e con i nuclei., Se questa interazione è tale che l’energia totale del sistema viene abbassata, allora gli atomi si legano insieme per formare una molecola. Quindi, da un punto di vista strutturale, una molecola consiste in un’aggregazione di atomi tenuti insieme da forze di valenza. Le molecole biatomiche contengono due atomi che sono legati chimicamente. Se i due atomi sono identici, come ad esempio nella molecola di ossigeno (O2), compongono una molecola biatomica omonucleare, mentre se gli atomi sono diversi, come nella molecola di monossido di carbonio (CO), costituiscono una molecola biatomica eteronucleare., Le molecole contenenti più di due atomi sono definite molecole poliatomiche, ad esempio anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O). Le molecole polimeriche possono contenere molte migliaia di atomi componenti.
molecola d’acqua
Una molecola d’acqua è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Un singolo atomo di ossigeno contiene sei elettroni nel suo guscio esterno, che può contenere un totale di otto elettroni. Quando due atomi di idrogeno sono legati a un atomo di ossigeno, il guscio esterno dell’elettrone di ossigeno viene riempito.,
Encyclopædia Britannica, Inc.
Il rapporto tra il numero di atomi che possono essere legati insieme per formare molecole è fisso; ad esempio, ogni molecola d’acqua contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. È questa caratteristica che distingue i composti chimici dalle soluzioni e da altre miscele meccaniche. Così idrogeno e ossigeno possono essere presenti in qualsiasi proporzioni arbitrarie in miscele meccaniche, ma quando innescato si combinano solo in proporzioni definite per formare l’acqua composto chimico (H2O)., È possibile che gli stessi tipi di atomi si combinino in proporzioni diverse ma definite per formare molecole diverse; ad esempio, due atomi di idrogeno si legheranno chimicamente con un atomo di ossigeno per produrre una molecola d’acqua, mentre due atomi di idrogeno possono legarsi chimicamente con due atomi di ossigeno per formare una molecola di perossido di idrogeno (H2O2). Inoltre, è possibile che gli atomi si leghino insieme in proporzioni identiche per formare molecole diverse. Tali molecole sono chiamate isomeri e differiscono solo nella disposizione degli atomi all’interno delle molecole., Ad esempio, l’alcol etilico (CH3CH2OH) e l’etere metilico (CH3OCH3) contengono rispettivamente uno, due e sei atomi di ossigeno, carbonio e idrogeno, ma questi atomi sono legati in modi diversi.
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Non tutte le sostanze sono costituite da unità molecolari distinte., Il cloruro di sodio (sale da cucina comune), ad esempio, è costituito da ioni sodio e ioni cloro disposti in un reticolo in modo che ogni sodium sodio sia circondato da sei ioni cloro equidistanti e ogni chlorine cloro sia circondato da sei ioni sodio equidistanti. Le forze che agiscono tra qualsiasi sodio e qualsiasi chlorine cloro adiacente sono uguali. Quindi, non esiste un aggregato distinto identificabile come molecola di cloruro di sodio. Di conseguenza, nel cloruro di sodio e in tutti i solidi di tipo simile, il concetto di molecola chimica non ha alcun significato., Pertanto, la formula per un tale composto è data come il rapporto più semplice degli atomi, chiamato unità di formula—nel caso del cloruro di sodio, NaCl.
Le molecole sono tenute insieme da coppie di elettroni condivisi, o legami covalenti. Tali legami sono direzionali, il che significa che gli atomi adottano posizioni specifiche l’uno rispetto all’altro in modo da massimizzare le forze di legame. Di conseguenza, ogni molecola ha una struttura definita, abbastanza rigida, o distribuzione spaziale dei suoi atomi., La chimica strutturale si occupa della valenza, che determina come gli atomi si combinano in rapporti definiti e come questo è correlato alle direzioni di legame e alle lunghezze di legame. Le proprietà delle molecole sono correlate con le loro strutture; ad esempio, la molecola d’acqua è piegata strutturalmente e quindi ha un momento di dipolo, mentre la molecola di anidride carbonica è lineare e non ha momento di dipolo. La delucidazione del modo in cui gli atomi vengono riorganizzati nel corso delle reazioni chimiche è importante., In alcune molecole la struttura non può essere rigida; per esempio, in etano (H3CCH3) c’è rotazione virtualmente libera circa il legame singolo carbonio-carbonio.
legame ionico: cloruro di sodio o sale da cucina
Legame ionico in cloruro di sodio. Un atomo di sodio (Na) dona uno dei suoi elettroni ad un atomo di cloro (Cl) in una reazione chimica, e lo resulting positivo risultante (Na+) e lo ion negativo (Cl−) formano un composto ionico stabile (cloruro di sodio; sale da tavola comune) basato su questo legame ionico.,
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molecular structure
A ball-and-stick model of molecular structure, showing atoms bonded together.
Ascoltare ricercatori parlando di modalità di imaging presso il Center for Advanced Imaging Molecolare
Esplorare Northwestern university’s Center for Advanced Imaging Molecolare, che ha aperto nel 2010.,
Courtesy of Northwestern University (A Britannica Publishing Partner)Vedi tutti i video per questo articolo
Le posizioni nucleari in una molecola sono determinate dagli spettri di vibrazione-rotazione delle microonde o dalla diffrazione dei neutroni. La nube di elettroni che circonda i nuclei in una molecola può essere studiata mediante esperimenti di diffrazione a raggi X. Ulteriori informazioni possono essere ottenute mediante risonanza di spin di elettroni o tecniche di risonanza magnetica nucleare., I progressi nella microscopia elettronica hanno permesso di produrre immagini visive di singole molecole e atomi. Teoricamente la struttura molecolare è determinata risolvendo l’equazione meccanica quantistica per il moto degli elettroni nel campo dei nuclei (chiamata equazione di Schrödinger). In una struttura molecolare le lunghezze di legame e gli angoli di legame sono quelli per i quali l’energia molecolare è il minimo. La determinazione delle strutture mediante soluzione numerica dell’equazione di Schrödinger è diventata un processo altamente sviluppato che comporta l’uso di computer e supercomputer.,
Il peso molecolare di una molecola è la somma dei pesi atomici dei suoi atomi componenti. Se una sostanza ha peso molecolare M, allora M grammi della sostanza è definita una talpa. Il numero di molecole in una talpa è lo stesso per tutte le sostanze; questo numero è noto come numero di Avogadro (6.022140857 × 1023). I pesi molecolari possono essere determinati dalla spettrometria di massa e da tecniche basate sulla termodinamica o sui fenomeni di trasporto cinetico.
