Et molekyl er en grunnleggende struktur av materie som tilhører familien av kovalente forbindelser . Den internasjonale union for ren og anvendt kjemi definerer molekylet som "et elektrisk nøytralt enhet som består av mer enn ett atom " . Det er den elektrisk nøytrale kjemiske sammensetningen av minst to atomer, forskjellige eller ikke, som kan eksistere i fri tilstand, og som representerer den minste mengden materie som har de karakteristiske egenskapene til det aktuelle stoffet . Molekyler er atomaggregater koblet av valenskrefter ( kovalente bindinger ) og de beholder sin fysiske individualitet. Svakere krefter, slik som hydrogenbindinger og de av van der Waals- typen , holder dem nær hverandre i flytende og / eller fast tilstand .
Sammensetningen av atomer som utgjør et molekyl er ikke endelig, det er sannsynlig å gjennomgå modifikasjoner, det vil si å transformere til et eller flere andre molekyler; en slik transformasjon kalles en kjemisk reaksjon . På den annen side atomene som utgjør det er sammenstillinger (av partikler ) mye mer stabile, som er bevart i løpet av en kjemisk reaksjon, fordi transformasjon av atomer, kalt omdanning krever mye mer viktige energitilførsler. Kjernereaksjoner .
Den kjemiske sammensetningen av et molekyl er gitt ved dets kjemiske formel . Eksempler:
Navnet "molekyl" kommer fra den vitenskapelige latinske molekylen , diminutiv av det latinske navnet mol , som oversettes til "masse".
Konseptet med molekylet, i sin nåværende form, ble først introdusert i 1811 av Avogadro , som var i stand til å overvinne den forvirringen som ble dannet på den tiden mellom atomer og molekyler, på grunn av lovene om bestemte og flere proporsjoner av John Dalton (1803 - 1808).
Avogadros analyse er blitt akseptert av mange kjemikere , med bemerkelsesverdige unntak ( Boltzmann , Maxwell , Gibbs ). Men eksistensen av molekyler forble i åpen diskusjon i det vitenskapelige samfunnet til arbeidet til Jean Perrin ( 1911 ), som deretter eksperimentelt bekreftet den teoretiske forklaringen på Brownian bevegelse i form av atomer foreslått av Einstein ( 1905 ). Jean Perrin beregnet også antall Avogadro på flere måter.
Molekylene i kroppen er i permanent agitasjon (unntatt absolutt null ). Denne agitasjonen, kalt Brownian motion , ble først beskrevet av Robert Brown i 1821 i væsker (men forklart nesten 100 år senere).
Den temperatur av et legeme gir en indikasjon på graden av omrøring av molekyler.
De svært svake interaksjonskreftene som virker på avstand mellom molekyler, kalt van der Waals-krefter , betinger disse arrangementene og derfor de fysiske egenskapene til molekylære forbindelser.
Dermed skyldes for eksempel de eksepsjonelle fysiske egenskapene til vann i stor grad hydrogenbindinger .
Molekyler er a priori elektrisk nøytrale sett , der atomene er koblet sammen hovedsakelig av kovalente bindinger (det er mange eksempler på supramolekylære samlinger av van der Waals , hydrogen eller ioniske bindinger ), der noen ganger vises elektroniske dissymmetrier som kan gå som så langt som å gi ioner ved oppløsning (polare løsemidler). Derfor må vi konkludere med at dihydrogen (H 2), klor, difluorid og så mange andre kiselgasser, er elektrisk nøytrale. Dette antyder at når de er isolerte, er de nullverdige, for å respektere ekvivalensen som det må være i en hvilken som helst ligning balansert i ladninger og globalt nøytral som: 2 H 2 + O 2= 2H 2 O. Her, i den del av reagensene, er hydrogen, og den dioksygen isolerte molekylene og derfor ikke har sin egen ladning, som H 2 O(selv om det er et polært molekyl). Den kjemiske ligningen verifiserer derfor nøytraliteten til den totale ladningen.
Formen og størrelsen på et molekyl (eller en del av det) kan spille en rolle i dets evne til å reagere. Tilstedeværelsen av visse atomer eller grupper av atomer inne i et molekyl spiller en viktig rolle i dets evne til å bryte ned eller å feste andre atomer fra andre kropper, det vil si å transformere for å føde andre molekyler.
De forskjellige modusene for fremstilling av molekyler er ment å forklare de forskjellige reaktive stedene; visse kjeder av atomer, kalt funksjonelle grupper , produserer dermed likheter i egenskaper, spesielt i organiske forbindelser .
Molekyler som har minst flere titalls atomer kalles makromolekyler eller polymerer .
Eksempler:
Det er fire kategorier ikke-molekylære stoffer:
I regioner mellom solsystemer er sannsynligheten for et møte mellom atomer veldig lav, men det er molekylære sammenstillinger, som dihydrogen , karbonmonoksid eller til og med visse fullerener . Kometer og den gasformige atmosfæren til planeter inneholder et større utvalg av molekyler.
Strukturen til de biologiske organismer som utgjør biosfæren kan brytes ned i flere organisasjonsnivåer: atom- , molekylær-, cellulær- , vev- , organisk- , nervesystem , og til slutt organismenes funksjonelle totalitet.
Den vitenskapelige studien av levende organismer utføres ved å undersøke elementene i hvert av disse nivåene, deretter ved å forstå samspillet mellom disse forskjellige nivåene (se artikkelen Scientific Method ).
Studiet av nivået av molekyler gjør det mulig å forstå funksjonen til cellen , som er den elementære funksjonelle enheten til levende ting.