Uma molécula é uma estrutura básica da matéria pertencente à família dos compostos covalentes . A União Internacional de Química Pura e Aplicada define a molécula como "uma entidade eletricamente neutra que compreende mais de um átomo " . É o conjunto químico eletricamente neutro de pelo menos dois átomos, diferentes ou não, que podem existir no estado livre, e que representa a menor quantidade de matéria possuindo as propriedades características da substância considerada. As moléculas são agregados atômicos ligados por forças de valência ( ligações covalentes ) e mantêm sua individualidade física. Forças mais fracas, como as ligações de hidrogênio e as do tipo van der Waals , mantêm-nas próximas umas das outras no estado líquido e / ou sólido .
A montagem dos átomos que constituem uma molécula não é definitiva, podendo sofrer modificações, ou seja, transformar-se em uma ou mais outras moléculas; tal transformação é chamada de reação química . Por outro lado, os átomos que o constituem são conjuntos de ( partículas ) muito mais estáveis, que são conservadas durante uma reacção química porque a transformação de átomos, chamado transmutação , requer entradas de energia muito mais importantes. Reacções nucleares .
A composição química de uma molécula é dada por sua fórmula química . Exemplos:
O nome “molécula” vem do latim científico molecula , diminutivo do nome latino moles , que se traduz em “massa”.
O conceito de molécula, na sua forma atual, foi apresentado pela primeira vez em 1811 por Avogadro , que conseguiu superar a confusão que se fazia então entre átomos e moléculas, devido às leis de proporções definidas e múltiplas de John Dalton (1803 - 1808).
A análise de Avogadro foi aceita por muitos químicos , com notáveis exceções ( Boltzmann , Maxwell , Gibbs ). Mas a existência de moléculas permaneceu em discussão aberta na comunidade científica até o trabalho de Jean Perrin ( 1911 ) que então confirmou experimentalmente a explicação teórica do movimento browniano em termos de átomos proposta por Einstein ( 1905 ). Jean Perrin também recalculou o número de Avogadro por vários métodos.
As moléculas de um corpo estão em agitação permanente (exceto no zero absoluto ). Essa agitação, chamada de movimento browniano , foi descrita pela primeira vez por Robert Brown em 1821 em líquidos (mas explicada quase 100 anos depois).
A temperatura de um corpo dá uma indicação do grau de agitação das moléculas.
As forças de interação muito fracas que agem à distância entre as moléculas, chamadas forças de van der Waals , condicionam esses arranjos e, portanto, as propriedades físicas dos compostos moleculares.
Assim, por exemplo, as propriedades físicas excepcionais da água são em grande parte devidas às ligações de hidrogênio .
As moléculas são a priori electricamente neutras conjuntos , em que os átomos estão ligados em conjunto principalmente por ligações covalentes (existem muitos exemplos de supra-molecular conjuntos de van der Waals , de hidrogénio ou iónicas ligações tipo ), onde aparecem dissimetrias vezes electrónicos que podem ir tão tanto quanto dar íons por solvatação (solventes polares). Portanto, devemos concluir que o dihidrogênio (H 2), cloro, difluoreto e tantos outros gases diatômicos são eletricamente neutros. Isso sugere que quando estão isolados, são zerovalentes, para respeitar a equivalência que deve haver em qualquer equação balanceada em cargas e globalmente neutras como: 2 H 2 + O 2= 2H 2 O. Aqui, na parte dos reagentes, o hidrogênio e o dioxigênio são moléculas isoladas e, portanto, não possuem carga própria, como o H 2 O(embora uma molécula polar). A equação química, portanto, verifica a neutralidade da carga geral.
A forma e o tamanho de uma molécula (ou parte dela) podem desempenhar um papel importante em sua capacidade de reação. A presença de certos átomos ou grupos de átomos dentro de uma molécula desempenha um papel importante em sua capacidade de quebrar ou anexar outros átomos de outros corpos, ou seja, de se transformar para dar origem a outras moléculas.
Os diferentes modos de representação das moléculas pretendem explicar os diferentes sítios reativos; certas cadeias de átomos, chamadas grupos funcionais , produzem semelhanças nas propriedades, especialmente em compostos orgânicos .
Moléculas com pelo menos várias dezenas de átomos são chamadas de macromoléculas ou polímeros .
Exemplos:
Existem quatro categorias de substâncias não moleculares:
Em regiões entre sistemas solares, a probabilidade de um encontro entre átomos é muito baixa, mas existem conjuntos moleculares, como dihidrogênio , monóxido de carbono ou mesmo certos fulerenos . Os cometas e as atmosferas gasosas dos planetas contêm uma grande variedade de moléculas.
A estrutura dos organismos biológicos que constituem a biosfera pode ser decomposta em vários níveis de organização: atômico , molecular, celular , tecidual , orgânico , sistema nervoso e, finalmente, do organismo em sua totalidade funcional.
O estudo científico da vida é realizado pesquisando os elementos de cada um desses níveis e, em seguida, entendendo as interações entre esses diferentes níveis (ver o artigo Método Científico ).
O estudo do nível das moléculas permite compreender o funcionamento da célula , que é a unidade funcional elementar dos seres vivos.