Molécula

Moléculas comunes

Las moléculas están formadas por combinaciones específicas de átomos. Las sustancias comunes pueden dividirse teóricamente en moléculas simples, como aquí se representa, pero no se pueden dividir más sin alterar su naturaleza. Como en una receta en la que los átomos son los ingredientes, cada molécula tiene una fórmula química. Si se quita o cambia un ingrediente, la molécula resultante será completamente diferente.

Molécula, la partícula más pequeña de una sustancia, que mantiene las propiedades químicas específicas de esa sustancia. Si una molécula se divide en partes aún más pequeñas, éstas tendrán una naturaleza diferente de la sustancia original. Por ejemplo, una muestra de agua puede dividirse en dos partes, y cada una dividirse a su vez en muestras de agua más pequeñas. El proceso de división y subdivisión finaliza al llegar a la molécula simple de agua, que si se divide dará lugar a algo que ya no es agua: hidrógeno y oxígeno. Cada molécula se presenta independientemente de las demás. Si se encuentran dos moléculas, se suele producir un rebote sin que ocurran cambios fundamentales. En caso de encuentros más violentos se producen alteraciones en la composición de las moléculas, y pueden tener lugar transformaciones químicas.

Las moléculas de los compuestos están constituidas por átomos de los elementos que los forman. Se dice que una molécula es diatómica cuando está compuesta por dos átomos y poliatómica si tiene gran número de átomos. Existen moléculas compuestas de cientos, miles, incluso millones de átomos. Gran parte de la química moderna está dedicada al estudio de la composición, estructura y tamaño de las moléculas. Para estudiar las moléculas y sus reacciones se emplean descargas de rayos láser de cortísima duración.

Las moléculas simples son las de menor tamaño. Así, las moléculas de hidrógeno tienen un diámetro de unos 10^-10 m, y una masa de unos 3 × 10^-27 kg. Otras moléculas más complejas adoptan la forma de cadenas, anillos o hélices.

TEORÍA MOLECULAR

El concepto de molécula, diferenciado del concepto de átomo, fue enunciado por el químico italiano Amedeo Avogadro en 1811. En la llamada ley de Avogadro se establece que bajo una temperatura y presión dadas, volúmenes iguales de dos gases cualesquiera contienen el mismo número de moléculas. Este planteamiento facilitó el modo de comparación de la masa relativa de las moléculas y la determinación comparativa de la masa de los átomos. Gran parte de la física y química modernas se basan en esta premisa. Véase Número de Avogadro.

Una ampliación de la teoría molecular de Avogadro es la teoría cinética, desarrollada por varios químicos, como el británico James Clerk Maxwell, el holandés Johannes Diderik van der Waals y el austriaco Ludwig Boltzmann. Según esta teoría, las moléculas se encuentran en constante movimiento que aumenta con la temperatura. Cuando la molécula está compuesta por más de un átomo se produce un fenómeno de vibración dentro de la misma y una rotación semejante a la de la Luna alrededor de la Tierra. Para percibir estos fenómenos de rotación y vibración internos se emplean diversos métodos como la espectroscopia o la medición del calor específico. En 1989, los físicos determinaron por primera vez el proceso completo de la reacción molecular más simple (interviniendo átomos de hidrógeno) en términos de la teoría cuántica.

MASA MOLECULAR

La masa de una molécula puede determinarse a través de experimentos o el cálculo simple. La masa molecular de los átomos elementales, como el carbono 12, es la misma que su masa atómica, ya conocida (véase Átomo: Masa atómica). Si partimos de una molécula de estructura atómica conocida, podemos calcular su masa molecular. Así, el agua (H₂O), que tiene dos átomos de hidrógeno (la masa atómica del átomo de hidrógeno es igual a uno) y un átomo de oxígeno (la masa atómica de un átomo de oxígeno es igual a 16), tiene una masa molecular igual a 18. Algunas moléculas más complejas pueden llegar a tener una masa molecular de cientos de millones. En la determinación experimental de la masa molecular de una sustancia, se calcula la masa real en gramos por mol.