Cos'è una molecola?

Cos’è una molecola: in biologia, in chimica, in scienza, esempio. Le molecole sono costituite da due o più atomi degli stessi o elementi diversi che si sostituiscono l’uno con l’altro. In forma molecolare, gli atomi possono essere omonucleari, che sono composti da un elemento di un tipo, come l’ossigeno (O2), o eteronucleari è composto da un elemento di più di un tipo di elementi, come l’acqua (H2O).

Ogni molecola può essere classificata in base alla sua dimensione, complessità e forma. Ad esempio, l’elio è costituito da un solo atomo. Una molecola si forma quando due atomi dello stesso elemento si combinano. Ad esempio, la molecola di ossigeno O2 si trova più frequentemente sulla terra; è composto da due atomi di ossigeno.

Una coppia di atomi di ossigeno può, tuttavia, legarsi in una tripletta (O3) in determinate condizioni, che forma la molecola di ozono. Al contrario, l’anidride carbonica (CO2) è costituita da un atomo di carbonio collegato a due atomi di ossigeno, mentre l’acqua (H2O) contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Nell’acido solforico, quattro atomi di ossigeno costituiscono la struttura (H2SO4), con due atomi di idrogeno e un atomo di zolfo.

È impossibile fermare il movimento delle molecole. Tutti i solidi e liquidi contengono molecole strettamente impacchettate insieme. La mobilità delle molecole in un solido può essere paragonata alla vibrazione veloce. In un liquido, le molecole possono muoversi liberamente in uno schema strisciante.

La densità delle molecole in un gas è spesso inferiore a quella della stessa composizione chimica in un liquido o in un solido e si muovono anche più liberamente che in un liquido. La velocità del movimento molecolare aumenta all’aumentare della temperatura assoluta per una certa molecola in un dato stato (solido, liquido o gas).

Contenuti

In biologia

Una sostanza è composta dalle particelle più piccole con tutte le caratteristiche fisiche e chimiche di quella sostanza. Uno o più atomi costituiscono ciascuna molecola.

Se contengono più di un atomo, può essere lo stesso atomo (la molecola di ossigeno contiene due atomi di ossigeno) o un atomo diverso (la molecola d’acqua contiene due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno). È comune che molecole biologiche come proteine e DNA contengano centinaia di migliaia di atomi.

Le molecole proteiche, ad esempio, possono contenere centinaia o addirittura migliaia di atomi che possono essere collegati in lunghe catene. Le molecole a volte possono comportarsi in modo strano nei liquidi che le contengono. Anche dopo che il pallone è stato riportato in posizione verticale, un liquido può fuoriuscire da un pallone da cui ne è stata versata una parte.

In chimica

Una sostanza costituita dalle particelle più piccole che possiedono tutte le sue proprietà fisiche e chimiche. Gli atomi sono gli elementi costitutivi di base delle molecole.

Le molecole molecolari hanno una carica positiva e negativa uguali se sono elettricamente neutre. Questa molecola sperimenta le forze in base a come le sue cariche positive e negative sono disposte e distribuite nello spazio.

Se la disposizione delle molecole è sfericamente simmetrica, la molecola è considerata non polare. Nell’impostazione di un campo elettrico o magnetico, una molecola ha un momento di dipolo, in cui la quantità di carica positiva in eccesso su un’estremità della molecola è maggiore della quantità di carica negativa in eccesso sull’altra.

Per indicare la sua polarità, la carica positiva in eccesso su un’estremità è maggiore della quantità di carica negativa sull’altra estremità. Le molecole tendono a gravitare verso orientamenti che producono forze attrattive quando hanno la libertà di ruotare.

Le sostanze polari (amanti dell’acqua) sono idrofile (amanti dell’acqua) mentre i composti non polari (amanti dei lipidi) sono lipofili (come i lipidi). Di conseguenza, i composti liposolubili e non polari fluiscono liberamente attraverso le membrane cellulari poiché si dissolvono nella componente idrofobica e non polare del doppio strato lipidico.

In una membrana cellulare, i doppi strati lipidici non polari consentono il passaggio dell’acqua (una molecola polare), ma molte altre molecole polari sono impermeabili, come ioni carichi o molecole con molte catene laterali polari. Le membrane lipidiche sono in grado di consentire ai composti polari di viaggiare attraverso metodi di trasporto specifici.

Le molecole possono essere formate da qualsiasi combinazione di atomi con un rapporto predeterminato; per esempio, ogni molecola d’acqua ha due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. La proprietà dei composti chimici li rende diversi dalle soluzioni e da altre miscele meccaniche.

Nelle combinazioni meccaniche, idrogeno e ossigeno possono essere presenti in qualsiasi rapporto arbitrario, ma quando vengono accesi, questi ingredienti si combinano solo secondo proporzioni specifiche per produrre acqua (H2O).

Una molecola può essere formata accoppiando lo stesso tipo di atomi in modi distinti ma ugualmente proporzionali; per esempio, due atomi di idrogeno, insieme a un atomo di ossigeno, producono una molecola d’acqua, mentre due atomi di idrogeno, insieme a due atomi di ossigeno, producono una molecola di perossido di idrogeno (H2O2). Inoltre, gli atomi possono legarsi insieme in quantità identiche per creare molecole diverse.

Una molecola è un isomero quando i suoi atomi sono disposti in modo diverso all’interno della molecola. Ad esempio, un etere metilico (CH3OCH3) e un etanolo (CH3CH2OH) contengono la stessa quantità di ossigeno, carbonio e idrogeno, nonché lo stesso numero di atomi di idrogeno. Tuttavia, i loro atomi sono collegati in modi diversi.

I composti non sono tutti costituiti dalla stessa unità molecolare. Ad esempio, il cloruro di sodio (sale da cucina ordinario) è composto da ioni sodio e ioni cloro disposti in una struttura reticolare, ogni ione sodio circondato da sei ioni cloro ortogonali e ogni ione sodio ortogonale da sei ioni sodio ortogonali.

Uno ione di sodio o di cloro nelle vicinanze esercita le stesse forze di qualsiasi ione di sodio. L’aggregazione non può essere riconosciuta come cloruro di sodio perché non c’è aggregazione distinta. Di conseguenza, il cloruro di sodio e altre sostanze di natura simile non hanno il concetto di molecola chimica. Pertanto, la formula per un tale composto è scritta in base al rapporto più semplice degli atomi, a volte indicato come unità di formula – in questo caso, cloruro di sodio, NaCl.

Le molecole sono legate da legami covalenti, che sono coppie di elettroni condivisi. I legami con una struttura diretta hanno atomi orientati in modo specifico l’uno rispetto all’altro per aumentare la loro forza.

Pertanto, la struttura di ciascuna molecola è definita e relativamente rigida perché i suoi atomi sono disposti in modo fisso. Conosciuto come valenza nella chimica strutturale, questo concetto descrive come gli atomi si combinano in rapporti specifici e come questo influisca sulla lunghezza e sulla direzione dei legami.

Le proprietà delle molecole sono legate alle loro strutture; per esempio, le molecole d’acqua hanno momenti di dipolo a causa della flessione strutturale, mentre le molecole di anidride carbonica sono lineari e mancano di momenti di dipolo.

Nella scienza

Il significato dei termini scientifici spesso deriva dal loro uso piuttosto che dalla loro definizione, come accade con il significato delle parole di tutti i giorni. Nel descrivere specie e potere, l’imprecisione non è un problema. Lo stesso si può dire per descrivere le molecole.

Un composto chimico può essere costituito da non più di due o più atomi legati tra loro da un legame chimico, ad esempio, che è stato definito come l’unità più semplice di un composto.

Una particella è un insieme di due o più atomi che è composto dalle proprietà chimiche e fisiche della sostanza. Secondo un’altra definizione, è un insieme di atomi che sono legati chimicamente tra loro.

Al contrario, il secondo significato, “la particella più minuscola di una sostanza in cui sono conservate le sue qualità”, è essenzialmente privo di significato. Descrivi le proprietà delle particelle.

Poiché il punto di fusione e altre proprietà di massa sono gli attributi più significativi, possiamo concludere che la maggior parte sono attributi di massa. È anche interessante notare che l’idea che le molecole siano composte da due o più atomi legati tra loro da legami chimici solleva spinosi interrogativi sulla definizione dei legami (comprese le forze di van der Waals e i legami meccanici) e sulla distinzione tra molecole e cristalli ionici (come Gilbert Lewis ha fatto un secolo fa).

Secondo l’editore di Nature Chemistry Stuart Cantrill, catenani e rotaxani, che sono composti da insiemi legati in modo covalente meccanicamente collegati tra loro (anelli filettati, per esempio), devono essere classificati come molecole, non supramolecolari. I chimici di altri college hanno aggiunto i loro punti di vista, provocando una tempesta su Twitter (bonaria).

Caratteristiche

Dividi un campione di una sostanza in parti progressivamente più piccole e non ne cambierai le proprietà chimiche o la composizione fino a quando non saranno raggiunte porzioni costituite da singole molecole.

Le successive suddivisioni di una sostanza si traducono tipicamente in porzioni più piccole con caratteristiche chimiche e composizioni diverse dall’originale. Quando gli atomi nella molecola sono frammentati, i legami chimici che li tengono insieme si rompono.

Durante la formazione di un atomo, un singolo nucleo con carica positiva è circondato da un disco di elettroni con carica negativa. Quando gli atomi sono molto vicini l’uno all’altro, le nubi di elettroni interagiscono tra loro e con i nuclei.

Gli atomi si collegano tra loro per formare molecole quando l’energia del sistema viene ridotta da questa interazione. Le molecole, da un punto di vista strutturale, sono costituite da una disposizione di atomi tenuti insieme da forze di valenza.

Due atomi sono legati insieme per formare una molecola biatomica. Le molecole biatomiche hanno costruzioni omonucleari, come le molecole di ossigeno (O2), mentre le molecole biatomiche eteronucleari hanno due atomi distinti l’uno dall’altro, come le molecole di monossido di carbonio (CO). Le molecole con più di due atomi (H2O) sono molecole poliatomiche come l’anidride carbonica (CO2) e l’acqua. Nelle molecole polimeriche ci sono spesso una grande quantità di atomi componenti.