Et molekyle er en grundlæggende struktur af stof, der hører til familien af kovalente forbindelser . Den internationale union for ren og anvendt kemi definerer molekylet som "en elektrisk neutral enhed, der omfatter mere end et atom " . Det er den elektrisk neutrale kemiske samling af mindst to atomer, forskellige eller ikke, som kan eksistere i fri tilstand, og som repræsenterer den mindste mængde stof, der besidder de karakteristiske egenskaber af det betragtede stof . Molekyler er atomaggregater forbundet med valenskræfter ( kovalente bindinger ), og de bevarer deres fysiske individualitet. Svagere kræfter, såsom hydrogenbindinger og van der Waals- typen , holder dem tæt på hinanden i flydende og / eller fast tilstand .
Samlingen af atomer, der udgør et molekyle, er ikke endelig, det kan modificeres, dvs. transformere til et eller flere andre molekyler; en sådan transformation kaldes en kemisk reaktion . På den anden side, de atomer, der udgør det er samlinger (af partikler ) meget mere stabile, som er konserveret under en kemisk reaktion, fordi omdannelsen af atomer, kaldet transmutation , kræver meget mere vigtige energitilførsel. Kernereaktioner .
Den kemiske sammensætning af et molekyle er givet ved dets kemiske formel . Eksempler:
Navnet "molekyle" kommer fra den videnskabelige latinske molekyle , der er formindskende for det latinske navn mol , hvilket oversættes til "masse".
Konceptet med molekylet blev i sin nuværende form først introduceret i 1811 af Avogadro , som var i stand til at overvinde den forvirring, der blev skabt på det tidspunkt mellem atomer og molekyler på grund af John Daltons bestemte og multiple proportioner (1803 - 1808).
Avogadros analyse er blevet accepteret af mange kemikere med bemærkelsesværdige undtagelser ( Boltzmann , Maxwell , Gibbs ). Men eksistensen af molekyler forblev i åben diskussion i det videnskabelige samfund indtil Jean Perrins arbejde ( 1911 ), som derefter eksperimentelt bekræftede den teoretiske forklaring på Brownian-bevægelse med hensyn til atomer foreslået af Einstein ( 1905 ). Jean Perrin genberegnede også antallet af Avogadro efter flere metoder.
Molekylerne i et legeme er i konstant omrøring (undtagen ved absolut nul ). Denne agitation, kaldet Brownian motion , blev først beskrevet af Robert Brown i 1821 i væsker (men forklaret næsten 100 år senere).
Den temperatur af et legeme giver en indikation af graden af omrøring af molekyler.
De meget svage interaktionskræfter, der virker i en afstand mellem molekyler, kaldet van der Waals-kræfter , konditionerer disse arrangementer og derfor de fysiske egenskaber af molekylære forbindelser.
Således skyldes for eksempel vandets ekstraordinære fysiske egenskaber stort set hydrogenbindinger .
Molekyler er a priori elektrisk neutrale sæt , hvor atomer hovedsageligt er bundet sammen af kovalente bindinger (der er mange eksempler på supra-molekylære samlinger af van der Waals , hydrogen eller ionbindinger ), hvor undertiden vises elektroniske dissymmetrier, som kan gå som så langt som at give ioner ved solvatisering (polære opløsningsmidler). Derfor må vi konkludere, at dihydrogen (H 2), chlor, difluorid og så mange andre diatomiske gasser, er elektrisk neutrale. Dette antyder, at når de er isoleret, er de nulværdige for at respektere ækvivalensen, at der i enhver ligning skal være afbalanceret i ladninger og globalt neutral som: 2 H 2 + O 2= 2H 2 O. Her, i den del af reaktanterne er hydrogen og den dioxygen isolerede molekyler og derfor ikke har deres egen ladning, ligesom H 2 O(selvom det er et polært molekyle). Den kemiske ligning verificerer derfor neutraliteten af den samlede ladning.
Formen og størrelsen af et molekyle (eller en del af det) kan spille en rolle i dets evne til at reagere. Tilstedeværelsen af visse atomer eller grupper af atomer inde i et molekyle spiller en vigtig rolle i dets evne til at nedbryde eller at vedhæfte andre atomer fra andre kroppe, det vil sige at transformere for at føde andre molekyler.
De forskellige former for repræsentation af molekyler er beregnet til at forklare de forskellige reaktive steder; visse atomkæder, kaldet funktionelle grupper , producerer således ligheder i egenskaber, især i organiske forbindelser .
Molekyler med mindst flere snesevis af atomer kaldes makromolekyler eller polymerer .
Eksempler:
Der er fire kategorier af ikke-molekylære stoffer:
I regioner mellem solsystemer er sandsynligheden for et møde mellem atomer meget lav, men der er molekylære samlinger, såsom dihydrogen , kulilte eller endda visse fullerener . Kometer og planets gasformige atmosfærer indeholder et større udvalg af molekyler.
Strukturen af de biologiske organismer, som udgør biosfæren, kan opdeles i flere organisationsniveauer: atom- , molekylær-, cellulær- , væv- , organisk- , nervesystemer og endelig organismenes funktionelle totalitet.
Den videnskabelige undersøgelse af livet udføres ved at undersøge elementerne i hvert af disse niveauer og derefter ved at forstå samspillet mellem disse forskellige niveauer (se artiklen Videnskabelig metode ).
Undersøgelsen af niveauet af molekyler gør det muligt at forstå cellefunktionen , som er den elementære funktionelle enhed af levende ting.