Molekyldefinition och exempel

En molekyl kan definieras som en grupp av två eller flera atomer sammanfogade av kovalenta bindningar, och bildar på så sätt diskreta elektriskt neutrala enheter med konstant sammansättning som utgör de minsta möjliga enheterna som upprätthåller sammansättningen och egenskaperna hos en ren kemisk substans.

Molekyler kan vara sammansatta av samma klass av atomer och bilda homonukleära arter som motsvarar de olika allotroperna av kemiska grundämnen. Till exempel är gasformigt syre en allotrop av syre som består av O ₂ -molekyler (det vill säga molekyler med två syreatomer), medan ozon (O ₃ )-molekyler är uppbyggda av tre syreatomer och representerar en annan naturlig allotrop. .

Molekyler kan också bestå av atomer av mer än ett grundämne, vilket ger upphov till molekylära kemiska föreningar. Det enklaste exemplet är vatten, som består av H ₂ O-molekyler, som består av två väteatomer bundna till en syreatom.

Molekyler kan variera från mycket små, uppbyggda av så få som två atomer (den minsta av alla är vätemolekylen, H 2 ) _till mycket stora, uppbyggda av tusentals atomer (som DNA, proteiner och polysackarider).

Molekyler och joniska föreningar

Även om vi vanligtvis representerar joniska föreningar som salter och vissa oxider med formler som liknar dem vi använder för molekyler, är det mycket viktigt att klargöra att joniska föreningar generellt sett inte anses vara molekyler . Detta beror på att en kristall av en jonisk förening som natriumklorid (NaCl eller vanligt bordssalt) inte är uppbyggd av diskreta enheter där varje jon (till exempel en natriumkatjon) är bunden till en enda motjon (till exempel en kloridanjon) som dess formel verkar antyda.

Vid jonbindning hålls motsatt laddade joner samman av elektrostatisk attraktion, så en enda katjon (positivt laddad jon) attraherar lika mycket alla motsatt laddade anjoner runt den. Det är som att säga att varje katjon samtidigt är bunden till alla anjoner runt den i den kristallina strukturen och samtidigt är varje anjon bunden till alla katjoner runt den.

Av denna anledning kan en jonkristall faktiskt ses som ett aggregat av miljontals joner, alla sammanlänkade av jonbindningar, snarare än som diskreta, separata partiklar som består av grupper av atomer kopplade till varandra.

Varför hänvisar många till salter som molekyler?

Förvirringen kan komma från det mycket vanliga misstaget att hänvisa till formlerna med vilka vi representerar jonföreningar (till exempel NaCl, KBr, NaNO ₃ ) som molekylformler, när de i verkligheten är empiriska formler.

Detsamma kan sägas om molekylvikter. Endast molekylära föreningar och grundämnen (de som består av molekyler) har molekylvikt. Det är felaktigt att referera till vikten av NaCl som molekylvikten för natriumklorid (eftersom NaCl inte är en molekyl). Istället bör det kallas formelvikten, eftersom det inte är något annat än den tillsatta vikten av atomerna i den empiriska formeln.

Molekyler och fasta ämnen i kovalenta nätverk

Slutligen bör det också klargöras att inte alla ämnen där atomerna är sammanlänkade med hjälp av kovalenta bindningar anses vara molekyler. Ett exempel på detta är kovalenta fasta ämnen (eller kovalenta nätverksfasta ämnen). Dessa ämnen är uppbyggda av tvådimensionella nätverk (ark) eller tredimensionella atomer sammanlänkade med kovalenta bindningar.

Samma sak händer med kovalenta gitterfasta ämnen som med joniska fasta ämnen: det finns ingen diskret enhet (annat än enskilda atomer) som kan representera en molekyl. Av denna anledning betraktas inte ämnen som grafit och diamant, som består av nätverk av kolatomer sammanlänkade, som molekylära ämnen.

typer av molekyler

Molekyler kan klassificeras på flera sätt beroende på deras sammansättning, storlek och ursprung:

Typer av molekyler enligt deras sammansättning

• Homonukleära molekyler: de är de som bildas av en enda typ av atomer eller, vad som är samma, av atomer av samma grundämne. Dessa är molekylerna från vilka molekylära element som molekylärt väte, syre och kväve tillverkas.
• Heteronukleära molekyler: de är de mest talrika och bildas genom föreningen av två eller flera typer av atomer. Detta betyder att de representerar de diskreta enheterna av molekylära föreningar. Exempel inkluderar vatten (H ₂ O), koldioxid (CO ₂ ), metan (CH ₄ ), bland andra.

Typer av molekyler efter deras storlek

• Diatomiska molekyler: är de som bildas av endast två atomer, oavsett om de är lika eller olika varandra.
• Triatomära molekyler: är de som bildas av tre atomer, oavsett om de är lika eller olika varandra, till exempel ozon, vatten och koldioxid.
• Små polyatomära molekyler: består av mer än 3 atomer. Det finns ingen skarp gräns mellan små och stora molekyler, men de flesta enkla molekyler som glukos (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), metan (CH ₄ ), och ännu större komplex med upp till hundratals atomer, anses fortfarande vara molekyler lite.
• Stora molekyler eller makromolekyler: Termen makromolekyl är nästan alltid reserverad för att hänvisa till molekyler som innehåller tusentals atomer, och som också bildas av föreningen av flera mindre molekyler som kallas monomerer, en efter en. Så är fallet med både naturliga och syntetiska polymerer. Exempel inkluderar DNA, RNA och polypeptidkedjorna av proteiner.

Typer av molekyler efter deras ursprung

• Organiska molekyler: dessa är de kolbaserade molekyler som också kan innehålla väte, syre, kväve, fosfor, halogener och svavel, bland annat, och som kommer från levande varelser, såsom kolväten, alkoholer och aromatiska föreningar.
• Oorganiska molekyler: De är motsatsen till organiska molekyler. De har sitt ursprung i atmosfären, i marken och i vattendrag, men utan inblandning av levande varelser.
• Biologiskt viktiga molekyler: Inom organiska molekyler finns en grupp molekyler som är särskilt viktiga för liv och cellulära processer. Dessa molekyler inkluderar bland annat vatten, kolhydrater, aminosyror och proteiner, nukleinsyror och lipider.

Typer av molekyler efter deras polaritet

• Polära molekyler: är de som har ett nettodipolmoment, det vill säga de har polära bindningar vars dipolmoment inte upphäver varandra.
• Opolära molekyler: Dessa är molekyler som antingen inte har några polära bindningar, eller så upphäver dipolmomenten för alla deras bindningar varandra på grund av molekylär symmetri.

Exempel på stora och små molekyler

Ozon (O ₃ )

Ozon är ett exempel på en oorganisk homonukleär, triatomisk molekyl.

The bucky ball eller fulleren (C ₆₀ )

_{C 60} fulleren är en av de molekylära allotroperna av kol. Den består av molekyler med 60 kolatomer som bildar en sfär som liknar en fotboll, så det är en homonukleär molekyl.

Dinkvävetetroxid (N ₂ O ₄ )

Denna bruna gas består av N ₂ O ₄ molekyler , som är små heteronukleära oorganiska molekyler.

Aceton ((CH3 ₎ 2C ₌ O)

Aceton är ett exempel på en polär organisk molekyl.

Sackaros ( _{C12H22O11 )} _ _{_} _

Denna kolhydrat är en disackarid (bildad av två sockermolekyler kopplade samman) och representerar en organisk molekyl av biologisk betydelse.

Globulärt aktin (G-aktin)

Globulärt aktin är ett exempel på ett protein, det vill säga en biologisk makromolekyl, i detta fall bildad av föreningen av 374 aminosyror som bildar en globulär struktur.

Referenser

Brown, T. (2021). Kemi: Centralvetenskapen. (11:e upplagan). London, England: Pearson Education.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10:e upplagan). New York, NY: MCGRAW-HILL.

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