Molécula

Uma molécula é um grupo eletricamente neutro que possui pelo menos dois átomos, todos ligados entre si mediante uma ligação covalente.^{[1][2][3][4][5]} Isto exclui todos os metais, que se constituem por inúmeros átomos de um único elemento, todos ligados entre si mediante a ligação metálica e também todas as substâncias cujos átomos ligam-se mediante ligação iônica formando um agregado iônico e não moléculas, como o sal de cozinha, da lista de substâncias moleculares. A presença de um único átomo ligado via ligação iônica à estrutura impede que a mesma seja classificada como molécula, mesmo que os demais elementos ligados para formá-la o façam via ligações covalentes. Fora da lista encontram-se também, de forma evidente, as substâncias simples constituídas por elementos da coluna 8A (gases nobres), já que estas só possuem átomos não ligados uns aos outros em sua estrutura, ou quando em estado sólido (em temperaturas próximas ao zero absoluto), têm estes fracamente ligados entre si via atrações elétricas resultante de dipolos elétricos mutuamente induzidos, ligação em muito similar à iônica.

Representações 3D (esquerda e central) e 2D (direita) da molécula terpenóide atisane

Rigorosamente, uma molécula corresponde a uma união entre dois ou mais átomos que, em termos de diagramas energéticos (energia potencial U em função da separação espacial de seus átomos), é representada por uma depressão suficiente para confinar pelo menos um estado vibracional (um estado ligante).^[6]

Ligação molecular

Um antigo conceito diz que uma molécula é a menor parte de uma substância que mantém suas características de composição e propriedades químicas, entretanto tem-se conhecimento atualmente que as propriedades químicas de uma substância não são determinadas por uma molécula isolada, mas por um conjunto mínimo destas.

Muitas substâncias familiares são feitas de moléculas (por exemplo açúcar, água, e a maioria dos gases) enquanto muitas outras substâncias igualmente familiares não são moleculares em sua estrutura (por exemplo sais, metais, e os gases nobres).

Quando iniciou-se o estudo e formulação da teoria atômica, era dado o nome de átomo a qualquer entidade química que poderia ser considerada fundamental e indivisível. As observações no comportamento dos gases levaram ao conceito de átomo como unidade básica da matéria e relacionada ao elemento químico, desta forma, houve uma distinção da molécula como "porção fundamental de todo composto", obtida pela união de vários átomos por ligações de natureza diferente. Na época do átomo de Dalton, os conceitos de átomo e molécula eram indistintos.^[7]

Basicamente, o átomo abriga em seu núcleo partículas elementares de carga elétrica positiva (prótons) e neutra (nêutrons), este núcleo atômico é rodeado por uma nuvem de elétrons em movimento contínuo (eletrosfera). A maioria dos elementos não são inertes, por isso, quando dois átomos se aproximam, há uma interação de natureza eletromagnética entre as nuvens eletrônicas e os núcleos dos respectivos átomos. As nuvens eletrônicas se rearranjam em torno dos núcleos de forma a minimizar a energia potencial do sistema formado pela união dos mesmos, e uma ligação química estabelece-se. Os átomos se ligam e formam agregados que podem ou não constituir moléculas dependendo da natureza da ligação química estabelecida. Quando há compartilhamento entre os núcleos de alguns de seus elétrons e estes elétrons permanecem em regiões espaciais bem definidas no espaço (nos orbitais) de forma a envolverem apenas os dois átomos em questão, tem-se uma ligação molecular. Quando há o confisco de elétrons de um átomo pelo outro, formam-se íons e tem-se uma ligação iônica. Na ligação metálica, elétrons são compartilhados, mas, ao contrário da ligação molecular, isto não se dá de forma localizada entre dois átomos vizinhos. Uma única nuvem de elétrons, com elétrons doados por todos os átomos, distribui-se sobre todos os átomos simultaneamente e de forma bem deslocalizada (o que confere as características de maleabilidade e ductibilidade aos metais).

A natureza de suas moléculas determina as propriedades químicas das substâncias moleculares. Estas dependem da natureza dos átomos que integram suas moléculas, da natureza e da intensidade da ligação estabelecida, orientação espacial destes, e também da inter-relação entre moléculas, que pode dar-se mediante vários mecanismos distintos, a saber por polarização induzida, por ligações por ponte de hidrogênio, e outros.

Uma ligação entre dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H₂O), forma uma molécula de água; uma ligação entre dois átomos de cada um desses mesmos elementos produz peróxido de hidrogênio (H₂O₂), vulgarmente chamado de água oxigenada, cujas propriedades são bem diferentes das da água.

Os átomos também se ligam em proporções idênticas, mas podem formar isômeros, que são moléculas diferentes. No álcool etílico (CH₃CH₂OH) e o éter metílico (CH₃OCH₃), é a diferença de arrumação dos átomos que estabelece ligações diferentes, moléculas diferentes, e, portanto, substâncias moleculares com propriedades diferentes.

A distribuição espacial dos átomos que formam uma molécula depende das propriedades químicas e do tamanho destes. Quando igualmente eletronegativos os átomos formam ligações classificadas como apolares. Moléculas com átomos cujas eletronegatividades sejam diferentes também podem formar moléculas apolares em função de uma distribuição simétrica destes átomos, mas em caso de ausência de simetria, as moléculas formadas serão polares.

Substâncias moleculares podem também, de forma similar às iônicas e aos metais, formar cristais. Cientistas criaram moléculas gigantes, do tamanho de bactérias, que podem ser úteis em futuros computadores quânticos.^[8]

Ver também

• Geometria molecular
• Ligação química
• Superátomos

Referências

1. IUPAC, Compêndio de Terminologia Química, 2ª ed. ("Gold Book"). Compilado por A. D. McNaught e A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Versão online: "{{{título}}}"  (2006–) criado por M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; atualizações compiladas por A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.
2. Ebbin, Darrell D. (1990). General Chemistry 3rd ed. Boston: Houghton Mifflin Co. ISBN 978-0-395-43302-7
3. Brown, T.L.; Kenneth C. Kemp; Theodore L. Brown; Harold Eugene LeMay; Bruce Edward Bursten (2003). Chemistry – the Central Science 9th ed. New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-066997-1
4. Chang, Raymond (1998). Chemistry 6th ed. New York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-115221-1
5. Zumdahl, Steven S. (1997). Chemistry 4th ed. Boston: Houghton Mifflin. ISBN 978-0-669-41794-4
6. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, Molecule. Disponível em: <http://goldbook.iupac.org/M04002.html>. Acesso em: 11 abr. 2008.
7. Camel, Thânia de Oliveira (2009). «A química orgânica na consolidação dos conceitos de átomo e molécula». Química Nova (32). Consultado em 16 de julho de 2024
8. Bacteria-sized molecules created in lab Linked cesium atoms could play role in quantum computing por Emily Conover, publicado por "Science News" (2016)

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