Una molécula es la partícula más pequeña que conserva todas las propiedades químicas y físicas de una materia o sustancia. Las moléculas están compuestas por un solo átomo, como el helio, o de varios átomos como el agua. Dichos átomos pueden ser iguales (la molécula de oxígeno tiene dos átomos de oxígeno) o diferentes (una molécula de agua cuenta con dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno).
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Qué es una molécula
Muchas sustancias están formadas de pequeñas agrupaciones de átomos que llamamos moléculas. El tipo de unión entre los átomos de una molécula consiste en compartir uno o más electrones. Este tipo de unión la llamamos enlace covalente.
Si el enlace covalente se produce entre átomos iguales, seguimos teniendo un elemento o una sustancia simple. Por ejemplo, si se unen dos átomos de oxígeno, se forma una molécula de oxígeno (02). Pero si se producen uniones entre átomos diferentes, obtenemos una sustancia compuesta. Es el caso del agua, en el que se obtiene una molécula a partir de la unión de un átomo de oxígeno con dos de hidrógeno (H2O).
Propiedades de las sustancias covalentes
Generalmente, los elementos y los compuestos covalentes, a temperatura ambiente, son gases o líquidos. Tienen el punto de fusión bajo. Esto quiere decir que las fuerzas que unen las moléculas no son muy fuertes y, por tanto, no hace falta mucha energía para separarlas. La mayoría de las sustancias covalentes no se disuelven en agua. Hay algunas, muy pocas, que lo hacen; pero, una vez disueltas, no conducen la electricidad para que no se separan en cargas.
Fórmulas y modelos moleculares
Las moléculas pueden ser representadas de diferentes maneras. Generalmente utilizamos las fórmulas ordinarias, que nos indican el número y el tipo de átomos de los elementos que las forman. Pero a menudo nos interesa indicar también la disposición de los átomos en el espacio; en este caso utilizamos fórmulas estructurales y modelos moleculares.
Masa molecular
Llamamos masa molecular de una sustancia la suma de las masas atómicas de todos los átomos que forman una molécula de esta sustancia. Por ejemplo, la masa molecular del oxígeno (02) es 32 u (16 u x 2 átomos). En cambio, la masa molecular del agua (H20) es 18 u (1 u x 2 + 16 u x 1).
Las macromoléculas
Algunas moléculas son muy grandes. Hay moléculas que están formadas por cientos y hasta por miles de átomos. Este es el caso de los plásticos, las fibras textiles, el almidón, la celulosa, etc.
Las llamamos macromoléculas, y son, generalmente, sustancias sólidas. No tienen un punto de fusión exacto; cuando se calientan, se ablandan. Mezcladas con agua, forman soluciones coloidales. La gran mayoría de macromoléculas que se pueden encontrar en la naturaleza forman largas cadenas de proteínas y ácidos nucleicos como el ADN.
Macromoléculas naturales
Básicamente, los seres vivos están formados de sustancias macromoleculares. Por ejemplo:
- El almidón es la sustancia de reserva alimenticia más abundante en los vegetales. Las semillas pueden contener hasta un 70% de macromoléculas. Las raíces y los tubérculos contienen cerca de un 30%.
- La celulosa es la sustancia de sostenimiento de las plantas. La fibra de algodón contiene hasta un 98% de macromoléculas, y los troncos de los árboles, un 50%.
- Las proteínas, que son macromoléculas que existen en todos los seres vivos. Son sustancias fundamentales para su desarrollo. La piel, la clara de huevo, son proteínas.
Macromoléculas sintéticas
Actualmente, el hombre fabrica una gran cantidad de sustancias formadas por macromoléculas. Son materiales sintéticos, es decir, obtenidos a partir de otras sustancias. Se utiliza una gran cantidad todo el mundo: plásticos, fibras artificiales, etc. Las podemos obtener mediante dos procedimientos:
- Transformando una macromolécula natural en otra distinta, como se hace con el algodón para obtener el rayón (seda artificial).
- Provocando la unión de miles de moléculas pequeñas. Por ejemplo, como se hace la fabricación de polietileno a partir del etileno (etileno es una sustancia que se obtiene del petróleo). Este proceso lo llamamos polimerización y las sustancias obtenidas, polímeros, palabra de raíz griega que significa muchas unidades.
Cómo se forman las moléculas
Hay sustancias sólidas que se encuentran en la naturaleza en forma de cristales, es decir, que tienen formas geométricas, con caras planas y aristas bien definidas.
Los cristales de una misma sustancia tienen siempre la misma forma, sea cual sea el lugar donde se encuentran. Puede parecer sorprendente que estas formas regulares no estén hechas por el hombre, sino formas estrictamente naturales. De hecho, este fenómeno no se ha comprendido del todo hasta que se ha descubierto cómo se unen los átomos para formar cualquier cuerpo o sustancia.
Cómo se unen los átomos en moléculas
En la Tierra hay más de tres millones de sustancias diferentes; en cambio, sólo conocemos poco más de un centenar de elementos. Esto significa que todas las sustancias se forman por combinación de elementos, del mismo modo que con sólo 26 letras podemos formar un sinfín de palabras.
Además, dos elementos que se combinan lo pueden hacer en proporciones diferentes y esto les permite formar sustancias también diferentes. Por ejemplo, si dos átomos de hidrógeno se combinan químicamente con uno de oxígeno, obtenemos agua (H20). Pero, si combinamos dos átomos de hidrógeno con dos de oxígeno, obtenemos agua oxigenada (H202), que es una sustancia con propiedades diferentes de las del agua.
Las moléculas definen las propiedades de la materia
Cada una de las sustancias que hay en la naturaleza o que el hombre obtiene artificialmente tiene propiedades diferentes. Hay sustancias que son sólidas a temperatura ambiente, otras son líquidas y otras son gaseosas. Algunos sólidos son muy frágiles. Otros, en cambio, son maleables.
Hay algunas sustancias que conducen el calor y la electricidad; otros en cambio, no. También el color es diferente, y el sabor, y el olor… Se ha comprobado que existe una relación entre las propiedades de las sustancias y la manera como están unidos sus átomos.
Una sustancia puede existir en más de una forma
Una misma sustancia puede cambiar de propiedades según la forma en que estén unidos sus átomos. Este es el caso, por ejemplo, del diamante y el grafito. Estos dos materiales están formados únicamente por átomos de carbono.
Pero en cada caso se unen de manera muy diferente. Así, mientras que el primero forma cristales transparentes, muy duros y frágiles, el segundo es una sustancia de color gris, mucho menos dura, que usamos como mina de los lápices. El diamante y el grafito son formas alotrópicas del carbono.
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