Définition et exemples de molécules

Une molécule peut être définie comme un groupe de deux atomes ou plus reliés par des liaisons covalentes, formant ainsi des unités discrètes électriquement neutres de composition constante qui constituent les plus petites unités possibles qui maintiennent la composition et les propriétés d’une substance chimique pure. .

Les molécules peuvent être composées d’une même classe d’atomes, formant ainsi des espèces homonucléaires correspondant aux différents allotropes des éléments chimiques. Par exemple, l’oxygène gazeux est un allotrope de l’oxygène constitué de molécules d’O ₂ (c’est-à-dire des molécules de deux atomes d’oxygène), tandis que les molécules d’ozone (O ₃ ) sont constituées de trois atomes d’oxygène et représentent un autre allotrope naturel dudit élément. .

Les molécules peuvent également être constituées d’atomes de plus d’un élément, donnant naissance à des composés chimiques moléculaires. L’exemple le plus simple est l’eau, qui est constituée de molécules d’H ₂ O, constituées de deux atomes d’hydrogène liés à un atome d’oxygène.

Les molécules peuvent varier de très petites, composées d’aussi peu que deux atomes (la plus petite de toutes est la molécule d’hydrogène, H ₂ ) à très grandes, composées de milliers d’atomes (tels que l’ADN, les protéines et les polysaccharides).

Molécules et composés ioniques

Bien que nous représentions généralement les composés ioniques tels que les sels et certains oxydes avec des formules similaires à celles que nous utilisons pour les molécules, il est très important de préciser que les composés ioniques ne sont généralement pas considérés comme des molécules . En effet, un cristal d’un composé ionique tel que le chlorure de sodium (NaCl ou sel de table commun) n’est pas constitué d’unités discrètes dans lesquelles chaque ion (par exemple, un cation sodium) est lié à un seul contre-ion (par exemple, un anion chlorure) comme sa formule semble le suggérer.

Dans la liaison ionique, les ions chargés de manière opposée sont maintenus ensemble par attraction électrostatique, de sorte qu’un seul cation (ion chargé positivement) attire de manière égale tous les anions de charge opposée qui l’entourent. Cela revient à dire que chaque cation est simultanément lié à tous les anions qui l’entourent dans la structure cristalline et, en même temps, chaque anion est lié à tous les cations qui l’entourent.

Pour cette raison, un cristal ionique pourrait en fait être considéré comme un agrégat de millions d’ions, tous liés entre eux par des liaisons ioniques, plutôt que comme des particules distinctes et séparées composées de groupes d’atomes liés entre eux.

Pourquoi beaucoup de gens se réfèrent-ils aux sels en tant que molécules ?

La confusion peut provenir de l’erreur très courante de se référer aux formules avec lesquelles on représente les composés ioniques (NaCl, KBr, NaNO ₃ , par exemple) comme des formules moléculaires, alors qu’il s’agit en réalité de formules empiriques.

La même chose peut être dite pour les poids moléculaires. Seuls les composés et éléments moléculaires (ceux constitués de molécules) ont un poids moléculaire. Il est incorrect de désigner le poids de NaCl comme le poids moléculaire du chlorure de sodium (puisque le NaCl n’est pas une molécule). Au lieu de cela, il devrait être appelé le poids de la formule, car ce n’est rien de plus que le poids ajouté des atomes dans la formule empirique.

Molécules et solides du réseau covalent

Enfin, il convient également de préciser que toutes les substances dans lesquelles les atomes sont liés au moyen de liaisons covalentes ne sont pas considérées comme des molécules. Un exemple de ceci est les solides covalents (ou solides de réseau covalent). Ces substances sont constituées de réseaux bidimensionnels (feuillets) ou d’atomes tridimensionnels liés entre eux par des liaisons covalentes.

La même chose se produit avec les solides de réseau covalent comme avec les solides ioniques : il n’y a pas d’unité discrète (autre que des atomes individuels) qui peut représenter une molécule. Pour cette raison, des substances telles que le graphite et le diamant, constitués de réseaux d’atomes de carbone liés entre eux, ne sont pas considérées comme des substances moléculaires.

types de molécules

Les molécules peuvent être classées de plusieurs manières selon leur composition, leur taille et leur origine :

Types de molécules selon leur composition

• Molécules homonucléaires : ce sont celles qui sont formées par un seul type d’atomes ou, ce qui revient au même, par des atomes d’un même élément. Ce sont les molécules à partir desquelles sont fabriqués les éléments moléculaires tels que l’hydrogène moléculaire, l’oxygène et l’azote.
• Molécules hétéronucléaires : elles sont les plus nombreuses et sont formées par l’union de deux ou plusieurs types d’atomes. Cela signifie qu’ils représentent les unités discrètes de composés moléculaires. Les exemples incluent l’eau (H ₂ O), le dioxyde de carbone (CO ₂ ), le méthane (CH ₄ ), entre autres.

Types de molécules selon leur taille

• Molécules diatomiques : sont celles formées par seulement deux atomes, qu’ils soient identiques ou différents l’un de l’autre.
• Molécules triatomiques : sont celles formées par trois atomes, qu’ils soient identiques ou différents les uns des autres, par exemple, l’ozone, l’eau et le dioxyde de carbone.
• Petites molécules polyatomiques : sont composées de plus de 3 atomes. Il n’y a pas de frontière nette entre les petites et les grandes molécules, mais la plupart des molécules simples telles que le glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), le méthane (CH ₄ ) et même des complexes plus grands pouvant contenir jusqu’à des centaines d’atomes, sont toujours considérés comme des molécules. .peu.
• Grosses molécules ou macromolécules : Le terme macromolécule est presque toujours réservé pour désigner des molécules qui contiennent des milliers d’atomes, et qui sont également formées par l’union de plusieurs molécules plus petites appelées monomères, les unes après les autres. C’est le cas des polymères naturels et synthétiques. Les exemples incluent l’ADN, l’ARN et les chaînes polypeptidiques des protéines.

Types de molécules selon leur origine

• Molécules organiques : ce sont ces molécules à base de carbone qui peuvent également contenir de l’hydrogène, de l’oxygène, de l’azote, du phosphore, des halogènes et du soufre, entre autres, et qui proviennent d’êtres vivants, comme les hydrocarbures, les alcools et les composés aromatiques.
• Molécules inorganiques: Elles sont à l’opposé des molécules organiques. Ils prennent naissance dans l’atmosphère, dans le sol et dans les masses d’eau, mais sans l’intervention d’êtres vivants.
• Molécules biologiquement importantes : Au sein des molécules organiques, il existe un groupe de molécules qui sont particulièrement importantes pour la vie et les processus cellulaires. Ces molécules comprennent l’eau, les glucides, les acides aminés et les protéines, les acides nucléiques et les lipides, entre autres.

Types de molécules selon leur polarité

• Molécules polaires : sont celles qui ont un moment dipolaire net, c’est-à-dire qu’elles ont des liaisons polaires dont les moments dipolaires ne s’annulent pas.
• Molécules non polaires: Ce sont des molécules qui n’ont pas de liaisons polaires, ou les moments dipolaires de toutes leurs liaisons s’annulent en raison de la symétrie moléculaire.

Exemples de grandes et petites molécules

Ozone ( _O3 )

L’ozone est un exemple de molécule triatomique homonucléaire inorganique.

Le bucky ball ou fullerène (C ₆₀ )

Le fullerène C ₆₀ est l’un des allotropes moléculaires du carbone. Il est composé de molécules de 60 atomes de carbone qui forment une sphère semblable à un ballon de football, c’est donc une molécule homonucléaire.

Tétroxyde de diazote (N ₂ O ₄ )

Ce gaz brun est constitué de molécules de N ₂ O ₄ , qui sont de petites molécules inorganiques hétéronucléaires.

Acétone ((CH ₃ ) ₂ C=O)

L’acétone est un exemple de molécule organique polaire.

Saccharose (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ )

Ce glucide est un disaccharide (formé de deux molécules de sucre liées entre elles) et représente une molécule organique d’importance biologique.

Actine globulaire (G actine)

L’actine globulaire est un exemple de protéine, c’est-à-dire de macromolécule biologique, dans ce cas formée par l’union de 374 acides aminés qui forment une structure globulaire.

Les références

Brown, T. (2021). Chimie : la science centrale. (11e éd.). Londres, Angleterre : Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS et Herranz, ZR (2020). Chimie (10e éd.). New York, NY : MCGRAW-HILL.

Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K. et Langley, R. (2019). Chimie : Atomes d’abord 2e . Extrait de https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction