Molécula - Concepto

Una molécula, la unidad más diminuta de una sustancia, preserva las características químicas específicas de dicha sustancia. Si se fragmenta en partes aún más diminutas, estas adquieren una naturaleza distinta a la sustancia original. Por ejemplo, el agua puede dividirse en dos porciones, y cada una de ellas puede subdividirse aún más en muestras de agua más reducidas.

 

Introducción

El proceso de división y subdivisión culmina cuando se alcanza la molécula elemental de agua, y si se descompone, ya no produce agua, sino hidrógeno y oxígeno. Cada molécula existe de forma independiente de las demás. Cuando dos moléculas se encuentran, generalmente rebotan sin generar cambios significativos. Sin embargo, en colisiones más intensas, se producen alteraciones en la composición molecular y pueden ocurrir transformaciones químicas.

Los compuestos están conformados por moléculas compuestas de átomos de los elementos que los constituyen. Se clasifican como moléculas diatómicas cuando constan de dos átomos y poliatómicas cuando contienen un gran número de átomos. Algunas moléculas pueden estar compuestas por cientos, miles e incluso millones de átomos. La química moderna se dedica ampliamente al estudio de la composición, estructura y tamaño de las moléculas. Para investigar las moléculas y sus reacciones, se utilizan descargas de rayos láser de corta duración.

Las moléculas simples son las más pequeñas en tamaño. Por ejemplo, las moléculas de hidrógeno tienen un diámetro aproximado de 10^-10 metros y una masa de alrededor de 3 × 10^-27 kilogramos. Otras moléculas más complejas pueden adoptar formas de cadenas, anillos o hélices.

Teoría Molecular

Amedeo Avogadro, un químico italiano, introdujo el concepto de molécula en 1811, diferenciándolo del concepto de átomo. La ley de Avogadro establece que, bajo una temperatura y presión constantes, volúmenes iguales de dos gases diferentes contienen el mismo número de moléculas. Esta ley permitió comparar la masa relativa de las moléculas y determinar la masa comparativa de los átomos, sentando las bases de gran parte de la física y química modernas. Esto está relacionado con el concepto del Número de Avogadro.

Una ampliación de la teoría molecular de Avogadro es la teoría cinética, desarrollada por químicos como James Clerk Maxwell (británico), Johannes Diderik van der Waals (holandés) y Ludwig Boltzmann (austriaco). Según esta teoría, las moléculas están constantemente en movimiento, y esta agitación aumenta con la temperatura.

Cuando una molécula está compuesta por más de un átomo, se produce una vibración interna y una rotación similar a la de la Luna alrededor de la Tierra. Para estudiar estos fenómenos de rotación y vibración, se utilizan métodos como la espectroscopia o la medición del calor específico. En 1989, los físicos lograron por primera vez describir completamente el proceso de la reacción molecular más simple (que involucra átomos de hidrógeno) en términos de la teoría cuántica.

Masa molecular

La masa molecular es la masa total de una molécula, expresada en unidades de masa atómica (uma) o daltons (Da). Se calcula sumando las masas de los átomos que componen la molécula. Cada tipo de átomo tiene una masa atómica específica, que se encuentra en la tabla periódica de los elementos. La masa molecular es importante en la química y se utiliza para determinar la cantidad de sustancia presente en una muestra, así como para realizar cálculos estequiométricos y determinar propiedades físicas y químicas de las sustancias.

La masa de una molécula puede ser obtenida mediante experimentos o mediante cálculos simples. La masa molecular de los átomos elementales, como el carbono-12, es igual a su masa atómica conocida. Si conocemos la estructura atómica de una molécula, podemos calcular su masa molecular.

Por ejemplo, el agua (H2O) está formada por dos átomos de hidrógeno (con una masa atómica de uno cada uno) y un átomo de oxígeno (con una masa atómica de 16). Por lo tanto, la masa molecular del agua es igual a 18. Algunas moléculas más complejas pueden tener masas moleculares de cientos de millones. En la determinación experimental de la masa molecular de una sustancia, se calcula la masa real en gramos por mol.