O que é uma molécula?

O que é uma molécula: em biologia, em química, em ciências, exemplo. As moléculas consistem em dois ou mais átomos do mesmo ou de elementos diferentes substituindo um ao outro. Na forma molecular, os átomos podem ser homonucleares, que é composto por um elemento de um tipo, como o oxigênio (O2), ou heteronuclear é composto por um elemento de mais de um tipo de elemento, como a água (H2O).

Cada molécula pode ser categorizada com base em seu tamanho, complexidade e forma. Por exemplo, o hélio consiste em apenas um átomo. Uma molécula é formada quando dois átomos do mesmo elemento se combinam. Como exemplo, a molécula de oxigênio O2 ocorre com mais frequência na Terra; é formado por dois átomos de oxigênio.

Um par de átomos de oxigênio pode, no entanto, se ligar em um tripleto (O3) sob certas condições, que forma a molécula de ozônio. Em contraste, o dióxido de carbono (CO2) consiste em um átomo de carbono conectado a dois átomos de oxigênio, enquanto a água (H2O) contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. No ácido sulfúrico, quatro átomos de oxigênio compõem a estrutura (H2SO4), com dois átomos de hidrogênio e um átomo de enxofre.

É impossível impedir o movimento das moléculas. Todos os sólidos e líquidos contêm moléculas firmemente embaladas. A mobilidade das moléculas em um sólido pode ser comparada à vibração rápida. Em um líquido, as moléculas podem se mover livremente em um padrão de deslizamento.

A densidade das moléculas em um gás é muitas vezes menor do que a da mesma composição química em um líquido ou sólido, e elas se movem ainda mais livremente do que em um líquido. A velocidade do movimento molecular aumenta à medida que a temperatura absoluta aumenta para uma determinada molécula em um determinado estado (sólido, líquido ou gás).

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Em biologia

Uma substância é composta pelas menores partículas com todas as características físicas e químicas dessa substância. Um ou mais átomos compõem cada molécula.

Se eles contiverem mais de um átomo, pode ser o mesmo átomo (a molécula de oxigênio contém dois átomos de oxigênio) ou um átomo diferente (a molécula de água contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio). É comum que moléculas biológicas, como proteínas e DNA, contenham centenas de milhares de átomos.

Moléculas de proteínas, por exemplo, podem conter centenas ou mesmo milhares de átomos que podem estar conectados em longas cadeias. As moléculas às vezes podem se comportar de forma estranha em líquidos que as contêm. Mesmo depois que o frasco foi restaurado à sua posição vertical, um líquido pode fluir de um frasco do qual parte dele foi derramado.

Em química

Uma substância que consiste nas menores partículas que possuem todas as suas propriedades físicas e químicas. Os átomos são os blocos de construção básicos das moléculas.

As moléculas moleculares têm uma carga positiva e negativa iguais se forem eletricamente neutras. Essa molécula experimenta forças de acordo com a forma como suas cargas positivas e negativas estão dispostas e distribuídas no espaço.

Se o arranjo das moléculas é esfericamente simétrico, a molécula é considerada apolar. No cenário de um campo elétrico ou magnético, uma molécula tem um momento de dipolo, no qual a quantidade de excesso de carga positiva em uma extremidade da molécula é maior do que a quantidade de excesso de carga negativa na outra.

Para indicar sua polaridade, o excesso de carga positiva em uma extremidade é maior que a quantidade de carga negativa na outra extremidade. As moléculas tendem a gravitar em direção a orientações que produzem forças atrativas quando têm a liberdade de girar.

Substâncias polares (amantes de água) são hidrofílicas (amam água), enquanto compostos apolares (amantes de lipídios) são lipofílicos (como lipídios). Consequentemente, os compostos apolares solúveis em lipídios fluem livremente através das membranas celulares, uma vez que se dissolvem no componente hidrofóbico não polar da bicamada lipídica.

Em uma membrana celular, as bicamadas lipídicas apolares permitem que a água (uma molécula polar) passe, mas muitas outras moléculas polares são impermeáveis, como íons carregados ou moléculas com muitas cadeias laterais polares. As membranas lipídicas são capazes de permitir que compostos polares viajem através de métodos de transporte específicos.

As moléculas podem ser formadas a partir de qualquer combinação de átomos com uma proporção predeterminada; por exemplo, cada molécula de água tem dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. A propriedade dos compostos químicos os diferencia das soluções e outras misturas mecânicas.

Em combinações mecânicas, hidrogênio e oxigênio podem estar presentes em quaisquer proporções arbitrárias, mas quando são inflamados, esses ingredientes só se combinam de acordo com proporções específicas para produzir água (H2O).

Uma molécula pode ser formada emparelhando o mesmo tipo de átomos de maneiras distintas, mas igualmente proporcionais; por exemplo, dois átomos de hidrogênio, juntamente com um átomo de oxigênio, produzem uma molécula de água, enquanto dois átomos de hidrogênio, juntamente com dois átomos de oxigênio, produzem uma molécula de peróxido de hidrogênio (H2O2). Além disso, os átomos podem se unir em quantidades idênticas para criar moléculas diferentes.

Uma molécula é um isômero quando seus átomos estão organizados de forma diferente dentro da molécula. Por exemplo, um éter metílico (CH3OCH3) e um etanol (CH3CH2OH) contêm a mesma quantidade de oxigênio, carbono e hidrogênio, bem como o mesmo número de átomos de hidrogênio. No entanto, seus átomos estão conectados de maneiras diferentes.

Os compostos não consistem todos da mesma unidade molecular. Por exemplo, o cloreto de sódio (sal de mesa comum) é composto de íons de sódio e íons de cloro dispostos em uma estrutura de rede, cada íon de sódio cercado por seis íons de cloro ortogonais e cada íon de sódio ortogonal por seis íons de sódio ortogonais.

Um íon de sódio ou cloro próximo exerce as mesmas forças que qualquer íon de sódio. A agregação não pode ser reconhecida como cloreto de sódio porque não há agregação distinta. Como resultado, o cloreto de sódio e outras substâncias de natureza semelhante não possuem o conceito de molécula química. Assim, a fórmula para tal composto é escrita com base na razão mais simples dos átomos, às vezes referida como uma unidade de fórmula – neste caso, cloreto de sódio, NaCl.

As moléculas são ligadas por ligações covalentes, que são pares de elétrons compartilhados. As ligações com uma estrutura direcionada têm átomos orientados de uma maneira específica em relação um ao outro para aumentar sua força.

Assim, a estrutura de cada molécula é definida e relativamente rígida porque seus átomos estão dispostos de forma fixa. Conhecido como valência em química estrutural, esse conceito descreve como os átomos se combinam em proporções específicas e como isso afeta os comprimentos e direções das ligações.

As propriedades das moléculas estão ligadas às suas estruturas; por exemplo, as moléculas de água têm momentos de dipolo devido à flexão estrutural, enquanto as moléculas de dióxido de carbono são lineares e carecem de momentos de dipolo.

Em ciência

O significado dos termos científicos muitas vezes vem de seu uso e não de sua definição, como acontece com o significado das palavras cotidianas. Ao descrever espécies e poder, a imprecisão não é um problema. O mesmo pode ser dito para descrever moléculas.

Um composto químico pode consistir em não mais do que dois ou mais átomos unidos por uma ligação química, por exemplo, que foi definida como a unidade mais simples de um composto.

Uma partícula é uma coleção de dois ou mais átomos que é composta pelas propriedades químicas e físicas da substância. De acordo com outra definição, é uma coleção de átomos que estão quimicamente ligados.

Em contraste, o segundo significado, ‘a menor partícula de uma substância na qual suas qualidades são preservadas’, é essencialmente sem sentido. Descreva as propriedades das partículas.

Como o ponto de fusão e outras propriedades do volume são os atributos mais significativos, podemos concluir que a maioria são atributos do volume. Também é digno de nota que a noção de que as moléculas são compostas por dois ou mais átomos ligados entre si por ligações químicas levanta questões espinhosas sobre a definição de ligações (incluindo forças de van der Waals e ligações mecânicas) e a distinção entre moléculas e cristais iônicos (como Gilbert Lewis fez um século atrás).

De acordo com Stuart Cantrill, editor da Nature Chemistry, os catenanos e rotaxanos, que são compostos de conjuntos covalentemente ligados mecanicamente (anéis rosqueados, por exemplo), devem ser classificados como moléculas, não supramoleculares. Químicos de outras faculdades adicionaram seus pontos de vista, causando uma tempestade no Twitter (bem-humorada).

Características

Divida uma amostra de uma substância em partes progressivamente menores e você não mudará suas propriedades químicas ou composição até que as porções consistindo de moléculas únicas sejam alcançadas.

Subdivisões subsequentes de uma substância normalmente resultam em porções menores com diferentes características químicas e composições do original. Quando os átomos da molécula são fragmentados, as ligações químicas que os mantêm juntos são quebradas.

Durante a formação de um átomo, um único núcleo carregado positivamente é cercado por um disco de elétrons carregados negativamente. Quando os átomos estão próximos uns dos outros, as nuvens de elétrons interagem entre eles e com os núcleos.

Os átomos se unem para formar moléculas quando a energia do sistema é diminuída por essa interação. As moléculas, do ponto de vista estrutural, consistem em um arranjo de átomos mantidos juntos por forças de valência.

Dois átomos estão ligados para formar uma molécula diatômica. As moléculas diatômicas possuem construções homonucleares, como as moléculas de oxigênio (O2), enquanto as moléculas diatômicas heteronucleares possuem dois átomos distintos um do outro, como as moléculas de monóxido de carbono (CO). Moléculas com mais de dois átomos (H2O) são moléculas poliatômicas como dióxido de carbono (CO2) e água. Em moléculas de polímeros, muitas vezes há uma grande quantidade de átomos componentes.