Wat is een molecuul?

Wat is een molecuul?:in de biologie, in de chemie, in de wetenschap, bijvoorbeeld. Moleculen bestaan uit twee of meer atomen van dezelfde of verschillende elementen die elkaar vervangen. In molecuulvorm kunnen atomen homonucleair zijn, dat is samengesteld uit een element van één type, zoals zuurstof (O2), of heteronucleair is samengesteld uit een element van meer dan één type element, zoals water (H2O).

Elk molecuul kan worden gecategoriseerd op basis van zijn grootte, complexiteit en vorm. Helium bestaat bijvoorbeeld uit slechts één atoom. Een molecuul wordt gevormd wanneer twee atomen van hetzelfde element samenkomen. Op aarde komt bijvoorbeeld het zuurstofmolecuul O2 het meest voor; het bestaat uit twee zuurstofatomen.

Een paar zuurstofatomen kan echter onder bepaalde omstandigheden een triplet (O3) vormen, dat het molecuul ozon vormt. Daarentegen bestaat koolstofdioxide (CO2) uit één koolstofatoom dat is verbonden met twee zuurstofatomen, terwijl water (H2O) twee waterstofatomen en één zuurstofatoom bevat. In zwavelzuur vormen vier zuurstofatomen de structuur (H2SO4), met twee waterstofatomen en één zwavelatoom.

Het is onmogelijk om de beweging van moleculen te stoppen. Alle vaste stoffen en vloeistoffen bevatten moleculen die stevig op elkaar zijn gepakt. De mobiliteit van moleculen in een vaste stof kan worden vergeleken met snelle trillingen. In een vloeistof kunnen moleculen vrij bewegen in een glijdend patroon.

De dichtheid van moleculen in een gas is vaak lager dan die van dezelfde chemische samenstelling in een vloeistof of vaste stof, en ze bewegen zelfs vrijer dan in een vloeistof. De snelheid van moleculaire beweging neemt toe naarmate de absolute temperatuur stijgt voor een bepaald molecuul in een bepaalde toestand (vast, vloeibaar of gas).

Inhoud

in de biologie

Wat is een molecuul?,Een stof is samengesteld uit de kleinste deeltjes met alle fysische en chemische eigenschappen van die stof. Een of meer atomen vormen elk molecuul.

Als ze meer dan één atoom bevatten, kan het hetzelfde atoom zijn (het zuurstofmolecuul bevat twee zuurstofatomen) of een ander atoom (het watermolecuul bevat twee waterstofatomen en één zuurstofatoom). Het is gebruikelijk dat biologische moleculen zoals eiwitten en DNA honderdduizenden atomen bevatten.

Eiwitmoleculen kunnen bijvoorbeeld honderden of zelfs duizenden atomen bevatten die in lange ketens met elkaar verbonden kunnen zijn. De moleculen kunnen zich soms vreemd gedragen in vloeistoffen die ze bevatten. Zelfs nadat de kolf weer rechtop is gezet, kan er vloeistof uit een kolf stromen waaruit een deel ervan is gegoten.

in de scheikunde

Een stof die bestaat uit de kleinste deeltjes die al zijn fysische en chemische eigenschappen bezitten. Atomen zijn de basisbouwstenen van moleculen.

Moleculaire moleculen hebben een gelijke positieve en negatieve lading als ze elektrisch neutraal zijn. Dit molecuul ervaart krachten afhankelijk van hoe zijn positieve en negatieve ladingen zijn gerangschikt en verdeeld in de ruimte.

Als de rangschikking van de moleculen bolsymmetrisch is, wordt het molecuul als niet-polair beschouwd. In de setting van een elektrisch of magnetisch veld heeft een molecuul een dipoolmoment, waarbij de hoeveelheid overtollige positieve lading aan het ene uiteinde van het molecuul groter is dan de hoeveelheid overtollige negatieve lading aan de andere.

Om de polariteit aan te geven, is de overtollige positieve lading aan het ene uiteinde groter dan de hoeveelheid negatieve lading aan het andere uiteinde. De moleculen hebben de neiging om naar oriëntaties te trekken die aantrekkende krachten produceren wanneer ze de vrijheid hebben om te roteren.

Polaire stoffen (waterminnend) zijn hydrofiel (houden van water), terwijl niet-polaire stoffen (liefhebbers van lipiden) lipofiel zijn (zoals lipiden). Dientengevolge stromen vetoplosbare, niet-polaire verbindingen vrij door celmembranen omdat ze oplossen in de hydrofobe, niet-polaire component van de lipidedubbellaag.

In een celmembraan laten niet-polaire lipidedubbellagen water (een polair molecuul) door, maar veel andere polaire moleculen zijn ondoordringbaar, zoals geladen ionen of moleculen met veel polaire zijketens. Lipidemembranen zijn in staat om polaire verbindingen via specifieke transportmethoden te laten reizen.

Moleculen kunnen worden gevormd uit elke combinatie van atomen met een vooraf bepaalde verhouding; elk watermolecuul heeft bijvoorbeeld twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. De eigenschap van chemische verbindingen maakt ze anders dan oplossingen en andere mechanische mengsels.

In mechanische combinaties kunnen waterstof en zuurstof in willekeurige verhoudingen aanwezig zijn, maar wanneer ze worden ontstoken, zullen deze ingrediënten alleen in specifieke verhoudingen combineren om water (H2O) te produceren.

Een molecuul kan worden gevormd door hetzelfde type atomen op verschillende maar even proportionele manieren te koppelen; twee waterstofatomen geven bijvoorbeeld samen met één zuurstofatoom een watermolecuul, terwijl twee waterstofatomen samen met twee zuurstofatomen een waterstofperoxidemolecuul (H2O2) opleveren. Bovendien kunnen atomen in identieke hoeveelheden aan elkaar binden om verschillende moleculen te creëren.

Een molecuul is een isomeer wanneer de atomen binnen het molecuul anders zijn gerangschikt. Een methylether (CH3OCH3) en een ethanol (CH3CH2OH) bevatten bijvoorbeeld dezelfde hoeveelheid zuurstof, koolstof en waterstof en hetzelfde aantal waterstofatomen. Hun atomen zijn echter op verschillende manieren met elkaar verbonden.

Verbindingen bestaan niet allemaal uit dezelfde moleculaire eenheid. Natriumchloride (gewoon keukenzout) is bijvoorbeeld samengesteld uit natriumionen en chloorionen gerangschikt in een roosterstructuur, elk natriumion omgeven door zes orthogonale chloorionen en elk orthogonaal natriumion door zes orthogonale natriumionen.

Een ion van natrium of chloor in de buurt oefent dezelfde krachten uit als elk natriumion. De aggregatie kan niet worden herkend als natriumchloride omdat er geen duidelijke aggregatie is. Als gevolg hiervan hebben natriumchloride en andere vergelijkbare stoffen niet het concept van een chemisch molecuul. De formule voor zo’n verbinding wordt dus geschreven op basis van de eenvoudigste verhouding van de atomen, ook wel een formule-eenheid genoemd – in dit geval natriumchloride, NaCl.

Moleculen zijn gebonden door covalente bindingen, die gedeelde elektronenparen zijn. Bindingen met een gerichte structuur hebben atomen die op een specifieke manier ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd om hun sterkte te vergroten.

De structuur van elk molecuul is dus gedefinieerd en relatief rigide omdat de atomen op een vaste manier zijn gerangschikt. Dit concept, dat in de structurele chemie bekend staat als valentie, beschrijft hoe atomen in specifieke verhoudingen combineren en hoe dit de lengte en richting van bindingen beïnvloedt.

Molecuuleigenschappen zijn gebonden aan hun structuren; watermoleculen hebben bijvoorbeeld dipoolmomenten vanwege structurele verbuiging, terwijl koolstofdioxidemoleculen lineair zijn en dipoolmomenten missen.

In de wetenschap

De betekenis van wetenschappelijke termen komt vaak voort uit hun gebruik in plaats van hun definitie, zoals bij de betekenis van alledaagse woorden. Bij het beschrijven van soorten en kracht is onnauwkeurigheid geen probleem. Hetzelfde kan gezegd worden voor het beschrijven van moleculen.

Een chemische verbinding kan bestaan uit niet meer dan twee of meer atomen die bijvoorbeeld aan elkaar zijn gebonden door een chemische binding, die is gedefinieerd als de eenvoudigste eenheid van een verbinding.

Een deeltje is een verzameling van twee of meer atomen die is samengesteld uit de chemische en fysische eigenschappen van de stof. Volgens een andere definitie is het een verzameling atomen die chemisch aan elkaar zijn gebonden.

Daarentegen is de tweede betekenis, ‘het kleinste deeltje van een stof waarin zijn eigenschappen behouden blijven’, in wezen zinloos. Beschrijf de eigenschappen van de deeltjes.

Aangezien smeltpunt en andere bulkeigenschappen de belangrijkste attributen zijn, kunnen we concluderen dat de meerderheid bulkattributen zijn. Het is ook opmerkelijk dat het idee dat moleculen zijn samengesteld uit twee of meer atomen die met elkaar zijn verbonden door chemische bindingen, netelige vragen oproept over de definitie van bindingen (inclusief van der Waals-krachten en mechanische bindingen) en het onderscheid tussen moleculen en ionische kristallen (zoals Gilbert Lewis een eeuw geleden deed).

Volgens Stuart Cantrill, redacteur van Nature Chemistry, moeten catenanen en rotaxanen, die zijn samengesteld uit covalent verbonden samenstellingen die mechanisch met elkaar zijn verbonden (ringen met schroefdraad), worden geclassificeerd als moleculen, niet als supramoleculaire. Chemici van andere hogescholen voegden hun standpunten toe, wat een (goedmoedige) Twitterstorm veroorzaakte.

Eigenschappen

Verdeel een monster van een stof in steeds kleinere delen en je zult de chemische eigenschappen of samenstelling niet veranderen totdat er delen zijn bereikt die uit afzonderlijke moleculen bestaan.

Daaropvolgende onderverdelingen van een stof resulteren doorgaans in kleinere porties met andere chemische kenmerken en samenstellingen dan het origineel. Wanneer de atomen in het molecuul worden gefragmenteerd, worden de chemische bindingen die ze bij elkaar houden verbroken.

Tijdens de vorming van een atoom wordt een enkele positief geladen kern omgeven door een schijf van negatief geladen elektronen. Wanneer atomen dicht bij elkaar zijn, interageren elektronenwolken tussen hen en met de kernen.

De atomen worden aan elkaar gekoppeld om moleculen te vormen wanneer de energie van het systeem door deze interactie wordt verminderd. Moleculen bestaan, vanuit structureel oogpunt, uit een rangschikking van atomen die bij elkaar worden gehouden door valentiekrachten.

Twee atomen zijn aan elkaar gebonden om een diatomisch molecuul te vormen. Diatomische moleculen hebben homonucleaire constructies, zoals zuurstofmoleculen (O2), terwijl heteronucleaire diatomische moleculen twee atomen hebben die van elkaar verschillen, zoals koolmonoxidemoleculen (CO). Moleculen met meer dan twee atomen (H2O) zijn polyatomaire moleculen zoals koolstofdioxide (CO2) en water. In polymeermoleculen zitten vaak veel samenstellende atomen.