Molécula

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Molécula

La molécula es la unidad más pequeña de un compuesto, que consiste en átomos unidos en una disposición única. Una molécula diatómica está formada por dos átomos unidos por enlaces químicos. Algunos ejemplos son el oxígeno y el nitrógeno del aire (O2 y N2, respectivamente) y el neurotransmisor óxido nítrico (NO). Una molécula poliatómica está formada por más de dos átomos unidos. Algunos ejemplos son el agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el etanol (C2H5OH) y la enorme molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN), con miles de átomos.

Los enlaces que mantienen unidos los átomos son covalentes. Es decir, están formados por pares de electrones que comparten los átomos vecinos. Este tipo de enlace contrasta con el enlace iónico, en el que hay una transferencia completa de uno o más electrones de un átomo a otro y un gran número de los iones resultantes (átomos cargados) se agrupan, como en el cloruro de sodio (NaCl). Algunos químicos se refieren a la unidad más pequeña de un compuesto iónico (en el caso del cloruro de sodio, un ion de sodio, Na+, y un ion de cloruro, Cl-) como una “molécula” del compuesto, pero este uso es poco común y se prefiere el término “unidad de fórmula”. En este artículo, la cobertura se limita a las moléculas con enlaces covalentes, de las que hay millones de tipos. Véase también: Enlace químico; Cristales iónicos

Moléculas orgánicas e inorgánicas

Muchas moléculas son orgánicas. Es decir, contienen al menos un átomo y normalmente muchos átomos de carbono. Las moléculas que no contienen carbono, salvo algunas excepciones, son inorgánicas. Así, el etanol está formado por moléculas orgánicas y el agua por moléculas inorgánicas. La principal excepción a esta clasificación general es el dióxido de carbono, que se trata como un compuesto inorgánico honorífico. El término “orgánico” surgió cuando se pensaba erróneamente que tales compuestos sólo podían ser producidos por organismos vivos. Los avances de la química a lo largo de las décadas han difuminado la distinción entre orgánico e inorgánico, y ahora se conocen muchos compuestos que, aunque contienen carbono, se consideran dentro del dominio tradicionalmente considerado como química inorgánica (los llamados compuestos organometálicos), y muchos compuestos orgánicos que son producidos realmente por los organismos contienen átomos de metal (algunas enzimas y vitaminas, como la vitamina B12, que contiene átomos de cobalto). No obstante, la distinción entre orgánico e inorgánico es valiosa como clasificación general y sigue siendo ampliamente utilizada. Este artículo se centra en las moléculas orgánicas. Véase también: Compuesto organometálico; Vitamina B12

Multiplicidad de enlaces

Los enlaces entre los átomos pueden ser simples, dobles o triples (en raros casos, cuádruples), en los que los átomos vecinos comparten uno, dos o tres pares de electrones. Los enlaces OH en el H2O son simples (representados como Hgraphic image 4Ographic image 6H), los enlaces CO en el CO2 son dobles (representados como Ographic image 10Cgraphic image 12O), y los enlaces NN en el N2 son triples (Ngraphic image 16N). En términos generales, cuanto mayor es la multiplicidad de enlaces, más estrechos son los átomos. Esta rigidez de los enlaces se manifiesta, por ejemplo, en la inercia del nitrógeno molecular y en su papel como diluyente del oxígeno molecular peligrosamente reactivo de la atmósfera. También explica la dificultad de convertir el nitrógeno atmosférico en amoníaco y fertilizantes de nitrato para su uso en la agricultura.

Formas

Las moléculas no sólo tienen una composición atómica característica, sino también, debido a que los átomos están unidos entre sí en un conjunto característico, una forma característica. Así, el H2O es una molécula angular en la que los dos enlaces OH forman un ángulo de unos 104° entre sí, y el CO2 es lineal (los tres átomos en línea recta). Los cuatro enlaces que suele formar el carbono (como en el metano, CH4) suelen estar dispuestos en una matriz tetraédrica con un ángulo de enlace cercano a los 109°. Los gráficos por ordenador son enormemente útiles para mostrar las formas moleculares, y pueden adoptar diversas formas. La figura 2c pretende mostrar la forma general de la molécula sin distinguir los átomos individuales.

Flexibilidad y rigidez

La geometría tetraédrica de los enlaces con el carbono sólo se aplica cuando todos los enlaces son simples. Además, los grupos de átomos vecinos son libres de girar alrededor de un único enlace, que actúa como un eje en miniatura. En consecuencia, una molécula poliatómica formada por muchos átomos con enlaces simples no debe considerarse un armazón rígido, sino que se retuerce y gira incesantemente en diferentes formas o “conformaciones”. La figura 3 muestra dos de las conformaciones de la molécula de hidrocarburo octano (C8H18), un componente de la gasolina. Véase también: Análisis conformacional

Por el contrario, la presencia de un enlace múltiple confiere rigidez estructural, ya que los grupos vecinos de átomos unidos por un doble enlace no son libres de rotar entre sí. Esta rigidez estructural tiene varias consecuencias importantes. Por ejemplo, la grasa de vacuno está formada por moléculas (tristearina) en las que se unen tres cadenas de 18 átomos de carbono. Como todos los enlaces son simples, estas largas cadenas son flexibles y toda la molécula puede enrollarse en una bola; estas moléculas en forma de bola pueden empaquetarse estrechamente, y la tristearina es un sólido. En cambio, las moléculas similares producidas en las aceitunas tienen un doble enlace en cada una de sus cadenas. Como resultado, las cadenas son menos flexibles, la molécula no puede enrollarse en una bola, las moléculas no pueden empaquetarse tan estrechamente, y el compuesto es un aceite en lugar de una grasa. Véase también: Grasa y aceite

Papel de los dobles enlaces entre átomos de carbono

Los dobles enlaces entre átomos de carbono desempeñan un papel importante en la fisiología y la industria. El acto primario de la visión, por ejemplo, puede atribuirse a las propiedades de los dobles enlaces. Las retinas de los ojos humanos están pobladas por la molécula cis-retinal. Cuando la luz incide sobre la molécula, uno de los dobles enlaces se debilita, la larga cadena lateral queda libre para girar y la molécula se encaja en la forma conocida como trans-retinal. Esta molécula ya no puede encajar en la molécula de proteína que normalmente la alberga, y es expulsada. La molécula de proteína responde relajándose en una nueva forma, y como resultado una señal es pulsada a lo largo del nervio óptico hasta el cerebro, que la interpreta como “visión”. A continuación, se producen varias reacciones bioquímicas para devolver a la molécula su forma original, en la que se prepara para actuar de nuevo. Véase también: Fotorrecepción

Polimerización

La importancia industrial de los dobles enlaces entre átomos de carbono radica en la reactividad que confieren a las moléculas orgánicas (en contraste con la inercia conferida al nitrógeno). Un aspecto de esta reactividad es la capacidad de combinar pequeñas moléculas orgánicas de doble enlace para formar largas cadenas. Es decir, ciertas moléculas actúan como monómeros que pueden polimerizarse para formar los plásticos característicos del mundo moderno. El proceso implica una variedad de polímeros basados en el eteno (etileno). El más primitivo de estos polímeros, pero lejos de ser inútil, es el propio polietileno, el polímero del etileno, que consiste en largas cadenas de miles de imagen gráfica 10CH2 imagen gráfica 14CH2 imagen gráfica 18, a menudo con ramificaciones en las que la polimerización ha procedido de forma ligeramente diferente. Véase también: Etileno; Resinas de polifluoroolefina; Polímero; Polimerización; Resinas de poliolefina; Resina de poliestireno; Resinas de polivinilo; Estireno

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Compuestos aromáticos

Los miembros de una clase muy importante de moléculas con dobles enlaces tienen una reactividad muy reducida (y por lo tanto son como homólogos orgánicos del nitrógeno). El padre de estos compuestos llamados aromáticos es el benceno, C6H6. Al igual que el propio benceno, muchos de estos compuestos tienen aroma, pero otros no, y el término se aplica a cualquier compuesto que contenga un grupo similar al benceno. Una molécula de benceno está formada por una matriz hexagonal plana de átomos de carbono e hidrógeno. Aunque los átomos de carbono están unidos por enlaces sencillos y dobles alternativamente, y por tanto podría esperarse que fueran altamente reactivos, esta disposición en realidad confiere estabilidad (por razones de mecánica cuántica) y la molécula no es muy reactiva. Por ello, el anillo es un motivo que se encuentra en muchos compuestos orgánicos, incluido el poliestireno. Véase también: Hidrocarburo aromático; Benceno

Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Molécula: Molecule

Véase También

Bibliografía

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