Molécule

Définition

Une molécule est une petite masse (au sens large) de particules bi- ou polyatomiques liées ensemble par des liaisons chimiques pour former un assemblage stable. Structure de base de la matière, la molécule est la plus petite particule électriquement neutre d'une substance organique ou inorganique.

Une molécule en 3D :

La molécule, pour plus de précision dans sa définition, est représentée en 3 dimensions.

Explications

Une molécule est un groupe distinct d'atomes, solidement liés entre eux, formant le plus petit échantillon d'un corps pur, un élément simple ou composé. Une molécule est un groupe neutre électriquement de deux ou plusieurs atomes maintenus ensemble par des liaisons chimiques. Les molécules se distinguent des ions par leur absence de charge électrique.

Le définition de molécule s'applique à deux (biatomique) ou plusieurs atomes (polyatomique) qui sont chimiquement combinés pour former un seul élément. Les exemples de molécules comprennent l'eau H2O (un composé inorganique), du dioxygène gazeux O₂...

Étymologiquement, molécule est un diminutif de moles, une petite unité de masse. La science des molécules est appelée "chimie moléculaire" ou "physique moléculaire", selon que l'accent soit mis sur la chimie ou la physique. L'expression "molécule instable" est utilisée pour des éléments très réactifs ensembles, à savoir de courte durée (résonances) des électrons et des noyaux.

Cette définition a évolué au fur et à mesure de l'augmentation des connaissances de la structure des molécules. Les premières définitions étaient moins précises, notamment pour distinguer une molécule organique d'une molécule inorganique.

La définition de molécule, comme étant la plus petite particule de substance chimique pure qui conserve encore sa composition et ses propriétés chimiques est souvent mise à mal dans de nombreuses substances (telles que des roches, des sels et des métaux), des éléments qui sont composés de grands réseaux cristallins de liaison chimique des atomes ou des ions, mais ne sont pas constitués de molécules discrètes.

✅ En physique quantique, en chimie organique et biochimie, le terme "molécule" est souvent utilisé de façon moins stricte, s'applique également aux ions polyatomiques.

⭐ Les atomes sont liés par covalence pour former un "pansement" chimiquement saturé autonome. Une molécule ainsi définie est la plus petite particule d'une substance donnée et a une masse moléculaire définissable. Une molécule n'est pas une structure rigide, quand elle est excitée, différentes vibrations moléculaires interviennent, même à température normale.

Dans la théorie cinétique des gaz, le mot "molécule" distingue toute particule gazeuse indépendamment de sa composition. Selon cette définition, les atomes de gaz rares sont considérés comme des molécules en dépit du fait d'être composés d'un seul atome non lié.

Une molécule peut être homonucléaire quand elle est constituée d'atomes d'un unique élément chimique, comme avec de l'oxygène O₂ et l'azote N₂, dites molécules élémentaires; ou elle peut être un composé chimique composé de plus d'un élément, comme avec de l'eau H₂O et le méthane CH₄.

Les atomes et les complexes reliés par des liaisons non covalentes telles que des liaisons hydrogènes ou des liaisons ioniques ne sont généralement pas considérés comme des molécules simples.

Des composantes de la matière

Les molécules, comme composantes de la matière, sont fréquentes dans les substances organiques (et donc en biochimie). Elles constituent également la plupart des océans et l'atmosphère. Cependant, la majorité des substances solides familières de la Terre, y compris la plupart des minéraux qui composent la croûte, le manteau et le noyau de la Terre, contient de nombreuses liaisons chimiques, mais ne sont pas faites de molécules identifiables.

En outre, aucune molécule typique ne peut être définie pour les cristaux ioniques (sels) et des cristaux de covalence (teneur en matières solides par réseau), bien que celle-ci soit souvent constituée de la répétition de cellules unitaires qui se prolongent, soit dans un plan (par exemple dans le graphène) ou en trois dimensions (comme dans le diamant, du quartz, ou du chlorure de sodium).

Le thème de l'unité répétée structure alvéolaire est identique pour la plupart des phases condensées avec liaison métallique, ce qui signifie que les métaux ne sont également pas des solides constitués de molécules. Dans le verre (solide qui existent dans un état vitreux désordonné), les atomes peuvent également être maintenus ensemble par des liaisons chimiques sans présence de toute molécule définissable, mais aussi sans la régularité d'unités qui caractérisent les cristaux.

✅ Une seule molécule a les propriétés chimiques d'une substance. Les propriétés physiques, telles que le point d'ébullition ou le point de fusion d'une substance moléculaire sont déterminées par les forces intermoléculaires et peuvent conduire à la formation de réseaux moléculaires dans les solides. Les grosses molécules sont appelées macromolécules. Les macromolécules sont constituées de matières plastiques telles que le PET et les biopolymères tels que l'amidon.

Tailles et dimensions

La plupart des molécules sont beaucoup trop petites pour être vues à l'oeil nu, mais il y a des exceptions. L'ADN, une macromolécule, peut atteindre des tailles macroscopiques (visibles), de même que de nombreuses molécules de polymères. Les molécules couramment utilisés comme blocs de construction pour la synthèse organique ont une dimension de quelques angströms (Å) à plusieurs dizaines Å.

Les molécules simples ne peuvent généralement pas être observées par l'oeil nu, mais de petites molécules et même les contours d'atomes individuels peuvent être distingués dans certaines circonstances, par l'utilisation d'un microscope atomique. Certaines des plus grandes molécules sont des macromolécules ou supermolécules.

Les nitrates sont composés de deux molécules simples, azote et oxygène :

La molécule de nitrate a pour formule chimique NO₃^-.

La formule chimique d'une molécule utilise une seule ligne de symboles d'éléments chimiques simples, des chiffres, et parfois aussi d'autres symboles, tels que les parenthèses, tirets, parenthèses, et les signes plus (+) et moins (-). Ceux-ci sont limités à une seule ligne typographique de symboles, qui peuvent inclure les indices et exposants. La formule moléculaire donne le nombre exact d'atomes qui composent la molécule et ainsi caractérise des molécules différentes.

Cependant différents isomères peuvent avoir la même composition atomique tout en étant des molécules différentes.

✅ Le fait que les mêmes formules moléculaires permettent différentes molécules est communément appelé isomérie.

• Le plus petit diamètre de la molécule est détenu par la molécule diatomique d'hydrogène (H₂), avec une longueur de la liaison de 0,74 Å.
• Le plus grand diamètre d'une molécule est obtenu par la silice mésoporeuse avec un diamètre de 1 000 Å (100 nm).
• Le rayon moléculaire efficace est la taille d'une molécule en solution. il est possible d'établir un tableau de perméabilité sélective pour différentes substances.

Types

Certains qualificatifs précisent la nature d'une molécule :

• la molécule élémentaire ou homonucléaire;
• la molécule hétéronucléaire;
• la molécule polaire ou apolaire;
• la molécule hydrophile ou hydrophobe;
• la molécule amphibie;
• la molécule marquée;
• la molécule activée ou excitée;
• la molécule isoélectrique;
• la molécule biotique, un prébiotique ou une molécule prébiotique;
• la molécule médicamenteuse;
• les zwitterions;
• les homologues ou molécules homologues.

En rapport avec "molécule"

• biomolécule

  

  Les biomolécules sont les molécules organiques les plus essentielles, impliquées dans la maintenance et les processus métaboliques des organismes vivants.

• exomolécule

  

  Une exomolécule complexante est un ligand, un exoligand qui est une molécule organique excrétée par les micro-organismes et ayant des propriétés...

• macromolécule

  

  Une macromolécule est toute molécule de très grande taille, dont le diamètre varie généralement entre 100 et 10 000 angströms.

• molécule de signal

  

  Une molécule de signal (signalisation cellulaire) est une molécule extracellulaire, de nature biochimique variée, qui donne une information à une cellule...