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Molécule

Molécule

Définition de molécule en chimie: une molécule est une entité électriquement neutre composée de deux ou plusieurs atomes du même élément ou d'éléments différents, reliés par une liaison chimique covalente.

En chimie organique et biochimique, le terme molécule identifie parfois aussi les ions polyatomiques, alors que dans la théorie cinétique des gaz il est souvent utilisé pour chaque particule gazeuse, quelle que soit sa composition: avec cette définition, même les atomes individuels de la famille des gaz nobles peuvent être considérés comme des molécules.

Une molécule peut être composée de plusieurs atomes d'un même élément chimique ou d'atomes d'éléments différents. Les familles de molécules formées par les mêmes atomes disposés différemment dans l'espace sont appelées isomères, et l'arrangement affecte les propriétés physiques de la substance.

Types de molécules

Les molécules peuvent être formées de deux manières différentes:

  • Molécules discrètes: les molécules peuvent être formées par un nombre bien défini d' atomes (généralement un petit nombre). Les entités qui constituent dans ce cas sont appelées molécules discrètes. Ces molécules existent généralement à l'état gazeux et à l'état condensé. Un exemple de molécules discrètes sont les molécules d'hydrogène ou de glucose.
  • Molécules géantes. Dans ce deuxième cas, les molécules peuvent être formées par des agrégats d'atomes ou d'ions qui n'existent qu'à l'état condensé. Ces structures s'étendent indéfiniment dans l'espace. Dans ce cas, nous distinguons trois sous-groupes: si elles sont appelées dans une direction les chaînes dites infinies, si elles s'étendent dans deux directions, nous les appelons chaînes infinies), si elles s'étendent dans trois directions, nous les appelons structures tridimensionnelles infinies. Dans ces derniers cas, les molécules sont appelées molécules géantes. Comme exemples de molécules géantes, nous avons un cristal ionique, un sel fondu, un métal solide ou fondu, un solide covalent (comme le diamant ou la silice,

Les doigts moléculaires solides (constitués de cristaux où les molécules occupent les nœuds du réticulum) et les fluides moléculaires, normaux ou associés, sont des agrégats de molécules discrètes. Dans ces types de structures, les forces qui maintiennent la cohésion entre les molécules (forces de van der Waals ou liaisons hydrogène) sont beaucoup plus faibles que les forces de valence qui lient les atomes à l'intérieur de la molécule. Par conséquent, les distances intermoléculaires sont nettement supérieures à celles intramoléculaires.

Que sont les macromolécules?

Les macromolécules sont des molécules géantes où les liaisons entre les atomes sont de nature covalente.

Les molécules discrètes peuvent également être des macromolécules. Dans ce cas, les molécules discrètes ne peuvent être des macromolécules à l'état condensé que lorsqu'elles sont constituées d'un très grand nombre d'atomes. Les macromolécules discrètes peuvent également être regroupées de manière ordonnée pour former des cristaux.

Mouvement des molécules

Dans le cas des gaz, les molécules sont animées à température ambiante avec des mouvements rapides de translation et de rotation. Dans le cas des solides et liquides moléculaires, il y a surtout des oscillations autour des positions d'équilibre.

Les atomes qui composent les molécules sont dans des positions géométriquement définies bien qu'il y ait des mouvements de vibration à l'intérieur des molécules. De cette façon, des molécules discrètes sont façonnées et vous pouvez parler de distances et d'angles de liaison. Cependant, ces distances et ces angles ne sont pas absolument fixes.

Énergie moléculaire

L'énergie cinétique (rotationnelle, vibrationnelle) et l'énergie électronique des molécules peuvent être quantifiées. Les échanges d'énergie avec le rayonnement électromagnétique donnent naissance à des spectres moléculaires. L'énergie totale des molécules dépend de la température (en particulier l'énergie des mouvements de vibration des atomes à l'intérieur). À des températures suffisamment élevées, les vibrations deviennent telles que les molécules se dissocient dans les atomes qui les composent.

Bien que les molécules soient électriquement neutres, les molécules sont constituées d'atomes (électrons, protons et neutrons), c'est-à-dire des particules chargées. Nous appelons des molécules non polaires si la distribution des charges électriques est symétrique. Dans le cancer, nous appelons les molécules polaires si elles sont asymétriques.

Caractéristiques et modèles de molécules

Le nombre d' éléments chimiques découverts est de 116. Cependant, il y a deux millions de produits chimiques identifiés. Pour cette raison, il est important de définir les paramètres caractéristiques des molécules tels que l'énergie de leurs liaisons, leurs longueurs, leurs angles et le moment diélectrique en plus de la géométrie moléculaire.

Modèle Lewis

La formation de molécules peut être illustrée par une série de modèles. Le plus ancien est le modèle de Lewis, qui explique la formation de liaisons moléculaires par la nécessité d'obtenir pour chaque atome une configuration électronique de gaz noble. Il s'agit de la règle d'octet, qui n'est pas toujours respectée.

Modèle moléculaire de la liaison de valence

Le modèle de liaison de valence le plus à jour considère le chevauchement (axial ou latéral) des orbitales atomiques de différents atomes. Cette théorie est complétée par l'introduction de l'hybridation orbitale, qui permet d'expliquer les configurations spatiales des molécules.

Modèle d'orbitales moléculaires

Un troisième modèle est celui des orbitales moléculaires. Selon ce modèle, les orbitales atomiques se lient pour former des orbitales moléculaires. Les orbitales moléculaires sont partagées par les deux atomes qui forment les liaisons. Les électrons qui sont situés dans les orbitales moléculaires appartiennent plutôt aux noyaux des deux atomes.

Actuellement, la recherche moléculaire se concentre de plus en plus sur les molécules complexes (par exemple les molécules biologiques) et les macromolécules (par exemple les polymères).

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