Molekül

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Ein Molekül [moleˈkyːl] (älter auch: Molekel [moˈleːkəl]; von lat. molecula, „kleine Masse“) ist ein Teilchen, das aus zwei oder mehreren Atomen besteht, welche durch kovalente Bindungen verbunden sind. Moleküle stellen die kleinsten Teilchen dar, die die Eigenschaften des zugrundeliegenden Stoffes haben. Es gibt Moleküle, die aus einem einzigen Element aufgebaut sind (O₂, N₂, P₄ u. v. m), die meisten Moleküle sind aber kovalente Verbindungen aus Nichtmetallen mit einem (oder mehr) weiteren Nichtmetallen, Halbmetallen oder Metallen (siehe auch Organometallchemie).

Bindungsart in Molekülen

In Molekülen sind die beteiligten Atome durch Überlappung von Atomorbitalen verbunden, die stark vereinfacht als gemeinsame Elektronenpaare bezeichnet werden. Man nennt eine solche Bindungen auch Atombindung, Elektronenpaarbindung oder kovalente Bindung. Wenn auch die einzelnen Atome in Molekülen nicht als Ionen vorliegen, kann es durch unsymmetrisch verteilte Bindungselektronenpaare zu Teilladungen kommen. Man unterteilt deshalb die Atombindungen in:

unpolare Atombindung (kovalente Bindung) - Differenz der Elektronegativität der Bindungspartner ist 0. Diese Art der Bindung kommt genau genommen nur bei Elementmolekülen, das heißt bei Molekülen, die nur aus einer Atomart zusammengesetzt sind, vor. Man fasst im weiteren Sinne allerdings auch Bindungen zwischen Atomen (z. B. zwischen C und H) als kovalente Bindungen auf, deren Differenz der Elektronegativität größer 0 und kleiner 0,4 ist.
polare Bindung - Differenz der Elektronegativität der Bindungspartner ist größer als 0,4 und kleiner als 1,7.

Zwischenmolekulare Kräfte

Zwischen Molekülen (intermolekular) und innerhalb eines Moleküls (intramolekular) können verschiedene Kräfte wirken, die sich zum Beispiel auf die Siede- und Schmelzpunkte der betreffenden Substanzen, deren Löslichkeitseigenschaften, sowie auf die räumliche Anordnung der Atome innerhalb der Moleküle auswirken können (sortiert nach abnehmender Stärke):

Darstellung

Der Aufbau eines Moleküls kann bildlich auf verschiedene Arten beschrieben werden. Moleküle selbst sind - ohne apparative Hilfsmittel - nicht sichtbar und müssen daher symbolisch - beispielsweise als Kugelmodelle - dargestellt werden.

Strukturformel der Ascorbinsäure

Die Summenformel eignet sich für einfache Moleküle, insbesondere anorganische Moleküle, z.B. H₂O für Wasser oder NH₃ für Ammoniak. Sie enthält die Atomsymbole der im Molekül enthaltenen Elemente und als Index (tiefgestellte Zahl) die Anzahl der jeweiligen Atome im Molekül.

Die Wirkung von intermolekularen Kräften ist auch bei kleineren Molekülen von der räumlichen Struktur der Moleküle abhängig. Zur Beschreibung dieser Struktur dient die VSEPR-Theorie.

Bei komplexeren Molekülen, wie sie vor allem in der organischen Chemie vorkommen, liefert eine Summenformel oft keine ausreichende Beschreibung, da es verschiedene Moleküle mit der gleichen Summenformel (Isomere) geben kann. Deshalb wird dazu die Strukturformel verwendet, die den Aufbau graphisch darstellt.

Im Fall spiegelbildlich gebauter Moleküle, der Enantiomere, gibt auch die Strukturformel nicht ausreichend Aufschluss über die nach außen wirksame Struktur. Hier werden Fischer- und Haworth-Projektion verwendet.

Bei hochkomplexen Molekülen wie Proteinen oder polymeren Kohlenhydraten spielt die räumliche Darstellung eine noch größere Rolle.

Kalottenmodell für einige kleine Moleküle

Man versucht, Kalottenmodelle für Moleküle zu entwerfen und räumliche Darstellungen über Farbgebung zu erreichen. Ein Beispiel für ein dreidimensionales Modell hochkomplexer Biomoleküle liefert der Blutfarbstoff Hämoglobin: Man spricht dann - je nach Ebene - von der Primärstruktur (bei Proteinen durch die Abfolge der Aminosäuren definiert), der Sekundärstruktur (Auffaltung zu einer Helix oder einem Faltblatt), der Tertiärstruktur (Auffaltung der Sekundärstruktur zu Kugeln oder Fasern ) und der Quartärstruktur. (siehe hierzu: Protein)

Siehe auch

Wiktionary: Molekül – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik

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