Definizione ed esempi di molecola

Una molecola può essere definita come un gruppo di due o più atomi uniti tra loro da legami covalenti, formando così unità discrete elettricamente neutre di composizione costante che costituiscono le unità più piccole possibili che mantengono la composizione e le proprietà di una sostanza chimica pura. .

Le molecole possono essere composte dalla stessa classe di atomi, formando così specie omonucleari corrispondenti ai diversi allotropi degli elementi chimici. Ad esempio, l’ossigeno gassoso è un allotropo dell’ossigeno costituito da molecole di O ₂ (cioè molecole di due atomi di ossigeno), mentre le molecole di ozono (O ₃ ) sono costituite da tre atomi di ossigeno e rappresentano un altro allotropo naturale di detto elemento .

Le molecole possono anche essere costituite da atomi di più di un elemento, dando origine a composti chimici molecolari. L’esempio più semplice è l’acqua, che è costituita da molecole di H ₂ O, formate da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno.

Le molecole possono variare da molto piccole, costituite da un minimo di due atomi (la più piccola di tutte è la molecola di idrogeno, H ₂ ) a molto grandi, costituite da migliaia di atomi (come DNA, proteine ​​e polisaccaridi).

Molecole e composti ionici

Sebbene di solito rappresentiamo composti ionici come sali e alcuni ossidi con formule simili a quelle che usiamo per le molecole, è molto importante chiarire che i composti ionici non sono generalmente considerati molecole . Questo perché un cristallo di un composto ionico come il cloruro di sodio (NaCl o comune sale da tavola) non è costituito da unità discrete in cui ogni ione (ad esempio un catione di sodio) è legato a un singolo controione (ad esempio un anione cloruro) come sembrerebbe suggerire la sua formula.

Nel legame ionico, gli ioni con carica opposta sono tenuti insieme dall’attrazione elettrostatica, quindi un singolo catione (ione con carica positiva) attrae ugualmente tutti gli anioni con carica opposta che lo circondano. È come dire che ogni catione è legato contemporaneamente a tutti gli anioni che lo circondano nella struttura cristallina e, allo stesso tempo, che ogni anione è legato a tutti i cationi che lo circondano.

Per questo motivo, un cristallo ionico potrebbe effettivamente essere visto come un aggregato di milioni di ioni, tutti legati tra loro da legami ionici, piuttosto che come particelle distinte e separate costituite da gruppi di atomi legati tra loro.

Perché molte persone si riferiscono ai sali come molecole?

La confusione può derivare dall’errore molto comune di riferirsi alle formule con cui rappresentiamo i composti ionici (NaCl, KBr, NaNO ₃ , per esempio) come formule molecolari, quando in realtà si tratta di formule empiriche.

Lo stesso si può dire per i pesi molecolari. Solo i composti e gli elementi molecolari (quelli costituiti da molecole) hanno peso molecolare. Non è corretto riferirsi al peso di NaCl come al peso molecolare del cloruro di sodio (poiché NaCl non è una molecola). Invece, dovrebbe essere chiamato il peso della formula, poiché non è altro che il peso aggiunto degli atomi nella formula empirica.

Molecole e solidi di rete covalente

Infine, va anche chiarito che non tutte le sostanze in cui gli atomi sono legati mediante legami covalenti sono considerate molecole. Un esempio di ciò sono i solidi covalenti (o solidi di rete covalenti). Queste sostanze sono costituite da reti bidimensionali (fogli) o atomi tridimensionali legati tra loro da legami covalenti.

La stessa cosa accade con i solidi reticolari covalenti come con i solidi ionici: non esiste unità discreta (diversa dai singoli atomi) che possa rappresentare una molecola. Per questo motivo sostanze come la grafite e il diamante, che consistono in reti di atomi di carbonio legati tra loro, non sono considerate sostanze molecolari.

tipi di molecole

Le molecole possono essere classificate in diversi modi a seconda della loro composizione, delle loro dimensioni e della loro origine:

Tipi di molecole secondo la loro composizione

• Molecole omonucleari: sono quelle formate da un solo tipo di atomi o, che è lo stesso, da atomi dello stesso elemento. Queste sono le molecole da cui vengono prodotti elementi molecolari come l’idrogeno molecolare, l’ossigeno e l’azoto.
• Molecole eteronucleari: sono le più numerose e si formano dall’unione di due o più tipi di atomi. Ciò significa che rappresentano le unità discrete dei composti molecolari. Gli esempi includono acqua (H ₂ O), anidride carbonica (CO ₂ ), metano (CH ₄ ), tra gli altri.

Tipi di molecole in base alla loro dimensione

• Molecole biatomiche: sono quelle formate da due soli atomi, siano essi uguali o diversi tra loro.
• Molecole triatomiche: sono quelle formate da tre atomi, uguali o diversi tra loro, ad esempio ozono, acqua e anidride carbonica.
• Piccole molecole poliatomiche: sono costituite da più di 3 atomi. Non esiste un confine netto tra molecole piccole e grandi, ma la maggior parte delle molecole semplici come il glucosio (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), il metano (CH ₄ ) e complessi ancora più grandi fino a centinaia di atomi, sono ancora considerate molecole poco.
• Grandi molecole o macromolecole: il termine macromolecola è quasi sempre riservato per riferirsi a molecole che contengono migliaia di atomi e che sono formate anche dall’unione di più molecole più piccole chiamate monomeri, una dopo l’altra. Questo è il caso dei polimeri naturali e sintetici. Gli esempi includono DNA, RNA e le catene polipeptidiche delle proteine.

Tipi di molecole secondo la loro origine

• Molecole organiche: sono quelle molecole a base di carbonio che possono contenere anche idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, alogeni e zolfo, tra gli altri, e che provengono da esseri viventi, come idrocarburi, alcoli e composti aromatici.
• Molecole inorganiche: Sono l’opposto delle molecole organiche. Hanno origine nell’atmosfera, nel suolo e nei corpi idrici, ma senza l’intervento di esseri viventi.
• Molecole biologicamente importanti: all’interno delle molecole organiche, esiste un gruppo di molecole particolarmente importanti per la vita e i processi cellulari. Queste molecole includono acqua, carboidrati, amminoacidi e proteine, acidi nucleici e lipidi, tra gli altri.

Tipi di molecole secondo la loro polarità

• Molecole polari: sono quelle che hanno un momento di dipolo netto, cioè hanno legami polari i cui momenti di dipolo non si annullano a vicenda.
• Molecole non polari: sono molecole che non hanno legami polari o che i momenti di dipolo di tutti i loro legami si annullano a vicenda a causa della simmetria molecolare.

Esempi di molecole grandi e piccole

Ozono (O ₃ )

L’ozono è un esempio di molecola inorganica omonucleare, triatomica.

Il bucky ball o fullerene (C ₆₀ )

Il fullerene C ₆₀ è uno degli allotropi molecolari del carbonio. È formato da molecole di 60 atomi di carbonio che formano una sfera simile ad un pallone da calcio, quindi è una molecola omonucleare.

Tetrossido di diazoto (N ₂ O ₄ )

Questo gas marrone è costituito da molecole di N ₂ O ₄ , che sono piccole molecole inorganiche eteronucleari.

Acetone ((CH ₃ ) ₂ C=O)

L’acetone è un esempio di molecola organica polare.

Saccarosio (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ )

Questo carboidrato è un disaccaride (formato da due molecole di zucchero legate tra loro) e rappresenta una molecola organica di importanza biologica.

Actina globulare (actina G)

L’actina globulare è un esempio di proteina, cioè di macromolecola biologica, in questo caso formata dall’unione di 374 aminoacidi che formano una struttura globulare.

Riferimenti

Marrone, T. (2021). Chimica: la scienza centrale. (11a ed.). Londra, Inghilterra: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS e Herranz, ZR (2020). Chimica (10a ed.). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K. e Langley, R. (2019). Chimica: Atoms First 2e . Estratto da https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction