Definición de molécula en química: una molécula es una entidad eléctricamente neutra compuesta de dos o más átomos del mismo elemento o elementos diferentes, unidos por un enlace químico covalente.
Normalmente las moléculas aparecen interactuando entre ellas a excepción de los gases enrarecidos y en los gases nobles. De esta forma podemos encontrarlas en redes cristalinas o con interacciones intensas. Las fuerzas más relevantes que interactúan entre las moléculas son las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno.
En química orgánica y bioquímica, el concepto de molécula a veces también identifica iones poliatómicos. Por otro lado, en la teoría cinética de los gases a menudo se usa para cada partícula gaseosa.
Una molécula puede estar compuesta de múltiples átomos de un solo elemento químico o átomos de diferentes elementos. Las familias de moléculas formadas por los mismos átomos dispuestos en el espacio de manera diferente se llaman isómeros, y la disposición afecta las propiedades físicas de la sustancia.
Tipos de moléculas
Podemos clasificar las moléculas en dos tipos dependiendo de cómo se forman:
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Moléculas discretas: las moléculas pueden estar formadas por un número bien definido de átomos unidos por enlaces covalentes.
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Moléculas gigantes: son cadenas moleculares de gran tamaño que también se conocen como macromoléculas o polímeros. Estas estructuras moleculares se extienden indefinidamente en el espacio.
Energía de las moléculas
Las estructuras moleculares poseen energía. Esta energía cuantificable se manifiesta en energía cinética (rotacionales, vibracional) y energía electrónica.
La energía total de las moléculas depende de la temperatura. Al aumentar la temperatura los movimientos de vibración de los átomos internos aumentan. Cuando la temperatura es lo bastante alta, las vibraciones son de tal amplitud que las moléculas se disocian en los átomos que las componen.
Aunque las moléculas son eléctricamente neutras, las moléculas están formadas por átomos (electrones, protones y neutrones), es decir, por partículas cargadas eléctricamente.
Características y modelos de las molécula
El número de elementos químicos descubiertos y representados en la tabla periódica es de 116. Sin embargo, existen dos millones de sustancias químicas identificadas.
Por este motivo es importante la definición de los parámetros característicos de las moléculas como la energía de sus enlaces, la reactividad de las moléculas, sus longitudes, sus ángulos y el momento dieléctrico además de la geometría molecular.
La formación de moléculas se puede ilustrar con una serie de modelos.
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La estructura de Lewis es el modelo más antiguo para representar una estructura molecular. Un diagrama de Lewis explica la formación de enlaces y estructuras moleculares por la necesidad de obtener por cada átomo una configuración electrónica de gas noble.
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El modelo molecular de enlace de valencia considera la superposición de orbitales atómicos de diferentes átomos. Esta teoría se complementa con la introducción de la hibridación de orbitales, que permite explicar las configuraciones espaciales de las moléculas.
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Según el modelo de los orbitales moleculares, los orbitales atómicos se enlazan entre ellos para formar orbitales moleculares compartidos por los dos átomos que forman los enlaces. Los electrones situados en los orbitales pertenecen a los núcleos de ambos átomos.
Ejemplos de molécula
Algunos ejemplos de moléculas importantes son:
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El agua (H2O) es un compuesto esencial para la vida que está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
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El dióxido de carbono (CO2), compuesto por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno que, está relacionado con el efecto invernadero.
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El Metano (CH4) es una molécula orgánica compuesta por carbono e hidrógeno. Se trata del compuesto mayoritario del gas natural.
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El dioxígeno (O2) tiene una estructura diatómica formada por dos átomos de oxígeno. En ocasiones también se conoce simplemente como molécula de oxígeno. Existe otra variedad formada por tres átomos: O3, denominada ozono. El ozono se encuentra abundantemente en la atmósfera terrestre.