Moleküldefinition und Beispiele

Ein Molekül kann als eine Gruppe von zwei oder mehr Atomen definiert werden , die durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind und so diskrete elektrisch neutrale Einheiten konstanter Zusammensetzung bilden, die die kleinstmöglichen Einheiten bilden, die die Zusammensetzung und Eigenschaften einer reinen chemischen Substanz beibehalten.

Moleküle können aus derselben Klasse von Atomen bestehen und so homonukleare Spezies bilden, die den verschiedenen Allotropen chemischer Elemente entsprechen. Beispielsweise ist gasförmiger Sauerstoff ein Sauerstoffallotrop, das aus O ₂ -Molekülen (dh Molekülen aus zwei Sauerstoffatomen) besteht, während Ozon (O ₃ )-Moleküle aus drei Sauerstoffatomen bestehen und ein weiteres natürliches Allotrop dieses Elements darstellen .

Moleküle können auch aus Atomen von mehr als einem Element bestehen, wodurch molekulare chemische Verbindungen entstehen. _{Das einfachste Beispiel ist Wasser, das aus H 2} O-Molekülen besteht , die aus zwei Wasserstoffatomen bestehen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind.

Moleküle können von sehr klein, bestehend aus nur zwei Atomen (das kleinste von allen ist das Wasserstoffmolekül H ₂ ), bis zu sehr groß, bestehend aus Tausenden von Atomen (wie DNA, Proteine ​​und Polysaccharide), reichen.

Moleküle und ionische Verbindungen

Obwohl wir ionische Verbindungen wie Salze und einige Oxide normalerweise mit Formeln darstellen, die denen ähneln, die wir für Moleküle verwenden, ist es sehr wichtig klarzustellen, dass ionische Verbindungen im Allgemeinen nicht als Moleküle betrachtet werden . Dies liegt daran, dass ein Kristall einer ionischen Verbindung wie Natriumchlorid (NaCl oder gewöhnliches Kochsalz) nicht aus diskreten Einheiten besteht, in denen jedes Ion (z. B. ein Natriumkation) an ein einzelnes Gegenion gebunden ist (z. B. a Chloridanion), wie seine Formel vermuten lässt.

Bei der Ionenbindung werden entgegengesetzt geladene Ionen durch elektrostatische Anziehung zusammengehalten, sodass ein einzelnes Kation (positiv geladenes Ion) alle entgegengesetzt geladenen Anionen um sich herum gleichermaßen anzieht. Es ist so, als würde man sagen, dass jedes Kation gleichzeitig an alle Anionen um es herum in der Kristallstruktur gebunden ist und gleichzeitig jedes Anion an alle Kationen um es herum gebunden ist.

Aus diesem Grund könnte ein Ionenkristall tatsächlich als eine Ansammlung von Millionen von Ionen angesehen werden, die alle durch Ionenbindungen miteinander verbunden sind, und nicht als diskrete, separate Partikel, die aus Gruppen von miteinander verbundenen Atomen bestehen.

Warum bezeichnen viele Menschen Salze als Moleküle?

Die Verwirrung kann von dem sehr verbreiteten Fehler herrühren, die Formeln, mit denen wir ionische Verbindungen darstellen (z. B. NaCl, KBr, NaNO ₃ ), als Summenformeln zu bezeichnen, obwohl es sich in Wirklichkeit um empirische Formeln handelt.

Dasselbe gilt für Molekulargewichte. Nur molekulare Verbindungen und Elemente (die aus Molekülen bestehen) haben ein Molekulargewicht. Es ist falsch, das Gewicht von NaCl als Molekulargewicht von Natriumchlorid zu bezeichnen (da NaCl kein Molekül ist). Stattdessen sollte es das Formelgewicht heißen, da es nichts anderes ist als das hinzugefügte Gewicht der Atome in der empirischen Formel.

Moleküle und Festkörper des kovalenten Netzwerks

Abschließend sei noch klargestellt, dass nicht alle Stoffe, bei denen die Atome durch kovalente Bindungen verbunden sind, als Moleküle gelten. Ein Beispiel hierfür sind kovalente Festkörper (oder kovalente Netzwerkfestkörper). Diese Substanzen bestehen aus zweidimensionalen Netzwerken (Blättern) oder dreidimensionalen Atomen, die durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind.

Bei kovalenten Gitterfestkörpern passiert das Gleiche wie bei ionischen Festkörpern: Es gibt keine diskrete Einheit (außer einzelnen Atomen), die ein Molekül darstellen kann. Aus diesem Grund werden Substanzen wie Graphit und Diamant, die aus Netzwerken von miteinander verbundenen Kohlenstoffatomen bestehen, nicht als molekulare Substanzen betrachtet.

Arten von Molekülen

Moleküle können je nach Zusammensetzung, Größe und Herkunft auf verschiedene Weise klassifiziert werden:

Arten von Molekülen nach ihrer Zusammensetzung

• Homonukleare Moleküle: Sie bestehen aus einer einzigen Art von Atomen oder, was dasselbe ist, aus Atomen desselben Elements. Dies sind die Moleküle, aus denen molekulare Elemente wie molekularer Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff hergestellt werden.
• Heteronukleare Moleküle: Sie sind am zahlreichsten und werden durch die Vereinigung von zwei oder mehr Arten von Atomen gebildet. Das bedeutet, dass sie die diskreten Einheiten molekularer Verbindungen darstellen. Beispiele umfassen unter anderem Wasser (H ₂ O), Kohlendioxid (CO ₂ ), Methan (CH _{4 ).}

Arten von Molekülen nach ihrer Größe

• Zweiatomige Moleküle: sind solche, die aus nur zwei Atomen bestehen, unabhängig davon, ob sie gleich oder voneinander verschieden sind.
• Dreiatomige Moleküle: sind solche, die aus drei Atomen bestehen, unabhängig davon, ob sie gleich oder voneinander verschieden sind, z. B. Ozon, Wasser und Kohlendioxid.
• Kleine mehratomige Moleküle: bestehen aus mehr als 3 Atomen. Es gibt keine scharfe Grenze zwischen kleinen und großen Molekülen, aber die meisten einfachen Moleküle wie Glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), Methan (CH ₄ ) und sogar größere Komplexe mit bis zu Hunderten von Atomen werden immer noch als Moleküle betrachtet … wenig.
• Große Moleküle oder Makromoleküle: Der Begriff Makromolekül bezieht sich fast immer auf Moleküle, die Tausende von Atomen enthalten und die auch durch die Vereinigung mehrerer kleinerer Moleküle, sogenannter Monomere, nacheinander gebildet werden. Dies ist sowohl bei natürlichen als auch bei synthetischen Polymeren der Fall. Beispiele umfassen DNA, RNA und die Polypeptidketten von Proteinen.

Arten von Molekülen nach ihrer Herkunft

• Organische Moleküle: Dies sind Moleküle auf Kohlenstoffbasis, die unter anderem auch Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Halogene und Schwefel enthalten können und die von Lebewesen stammen, wie Kohlenwasserstoffe, Alkohole und aromatische Verbindungen.
• Anorganische Moleküle: Sie sind das Gegenteil von organischen Molekülen. Sie entstehen in der Atmosphäre, im Boden und in Gewässern, jedoch ohne das Eingreifen von Lebewesen.
• Biologisch wichtige Moleküle: Innerhalb der organischen Moleküle gibt es eine Gruppe von Molekülen, die für das Leben und zelluläre Prozesse besonders wichtig sind. Zu diesen Molekülen gehören unter anderem Wasser, Kohlenhydrate, Aminosäuren und Proteine, Nukleinsäuren und Lipide.

Arten von Molekülen nach ihrer Polarität

• Polare Moleküle: sind solche, die ein Netto-Dipolmoment haben, das heißt, sie haben polare Bindungen, deren Dipolmomente sich nicht gegenseitig aufheben.
• Unpolare Moleküle: Dies sind Moleküle, die entweder keine polaren Bindungen haben oder die Dipolmomente all ihrer Bindungen aufgrund molekularer Symmetrie aufheben.

Beispiele für große und kleine Moleküle

Ozon (O ₃ )

Ozon ist ein Beispiel für ein anorganisches homonukleares dreiatomiges Molekül.

Der Buckyball oder Fulleren (C ₆₀ )

_{C 60} -Fulleren ist eines der molekularen Allotrope des Kohlenstoffs. Es besteht aus Molekülen mit 60 Kohlenstoffatomen, die eine Kugel ähnlich einem Fußball bilden, also ist es ein homonukleares Molekül.

Distickstofftetroxid (N ₂ O ₄ )

Dieses braune Gas besteht aus N ₂ O ₄ -Molekülen , bei denen es sich um kleine heteronukleare anorganische Moleküle handelt.

Aceton ((CH ₃ ) ₂ C=O)

Aceton ist ein Beispiel für ein polares organisches Molekül.

Saccharose (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ )

Dieses Kohlenhydrat ist ein Disaccharid (gebildet aus zwei miteinander verbundenen Zuckermolekülen) und stellt ein organisches Molekül von biologischer Bedeutung dar.

Globuläres Aktin (G-Aktin)

Globuläres Aktin ist ein Beispiel für ein Protein, dh ein biologisches Makromolekül, das in diesem Fall durch die Vereinigung von 374 Aminosäuren gebildet wird, die eine globuläre Struktur bilden.

Verweise

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