Air adalah molekul. Kafein adalah molekul. DNA adalah (benar-benar besar) molekul. Pelajari bagaimana molekul yang dibangun dan dimodelkan dan mengeksplorasi berbagai jenis model.
Molekul adalah partikel terkecil dalam suatu unsur kimia atau senyawa yang memiliki sifat kimiawi unsur atau senyawa itu. Molekul terdiri dari atom yang disatukan oleh ikatan kimia. Ikatan ini terbentuk sebagai hasil dari pembagian atau pertukaran elektron antar atom. Atom-atom unsur tertentu siap berikatan dengan atom lain untuk membentuk molekul. Contoh unsur-unsur tersebut adalah oksigen dan klorin. Atom beberapa elemen tidak mudah berikatan dengan atom lain. Contohnya adalah neon dan argon.
Molekul didefinisikan sebagai dua atau lebih atom dari unsur yang sama dengan unsur berbeda yang terikat bersama. Molekul mungkin homonuklear, yang berarti, terdiri dari atom-atom dari satu unsur kimia, seperti halnya dengan oksigen (O2); atau mungkin heteronuklear, senyawa kimia yang terdiri dari lebih dari satu elemen, seperti air (H2O).
Molekul dapat sangat bervariasi dalam ukuran dan kompleksitas. Unsur helium adalah molekul satu atom. Beberapa molekul terdiri dari dua atom dari unsur yang sama. Misalnya, O2 adalah molekul oksigen yang paling umum ditemukan di atmosfer bumi; ia memiliki dua atom oksigen. Namun, dalam keadaan tertentu, atom oksigen berikatan dengan triplet (O3), membentuk molekul yang dikenal sebagai ozon. Molekul lain yang dikenal termasuk air, terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen (H2O), karbon dioksida, yang terdiri dari satu atom karbon yang terikat pada dua atom oksigen (CO2), dan asam sulfat, terdiri dari dua atom hidrogen, satu atom belerang, dan empat atom oksigen (H2 SO4).
Beberapa molekul, terutama protein tertentu, mengandung ratusan atau bahkan ribuan atom yang bergabung bersama dalam rantai yang dapat mencapai panjang yang cukup besar. Cairan yang mengandung molekul seperti itu terkadang berperilaku aneh. Sebagai contoh, cairan dapat terus mengalir keluar dari labu dari mana beberapa darinya telah dituangkan, bahkan setelah labu dikembalikan ke posisi tegak.
Molekul selalu bergerak. Dalam padatan dan cairan, mereka dikemas rapat. Dalam benda padat, gerak molekul bisa disamakan dengan getaran cepat. Dalam suatu cairan, molekul-molekul dapat bergerak bebas satu sama lain, dalam semacam gaya merayap. Dalam sebuah gas, densitas molekul umumnya kurang dari dalam cairan atau padatan dari senyawa kimia yang sama, dan mereka bergerak lebih bebas daripada dalam cairan. Untuk senyawa tertentu dalam keadaan tertentu (padat, cair, atau gas), kecepatan gerak molekul meningkat dengan meningkatnya suhu absolut.
Pengantar
Apakah Anda pernah menyebut air dengan ‘H2O’? Itu adalah molekul. Ketika dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O) yang terikat satu sama lain, mereka membuat satu molekul air. Dengan hanya tiga atom, itu salah satu molekul terkecil Anda akan mendengar tentang dalam biologi. Lainnya, seperti DNA, terbuat dari banyak, banyak, banyak atom. Tapi lebih lanjut tentang mereka sebentar lagi.
Menempatkan Molekul Bersama
Kadang-kadang cara molekul tarik menarik (seperti molekul kafein di sini), sepertinya mereka dibangun dari tusuk gigi dan permen. Itu tidak terlalu jauh dari kebenaran, mahasiswa dan ilmuwan sering membangun molekul dari kit untuk membantu mereka memahami bentuk molekul.
Pikirkan setiap permen sebagai atom. Ini permen datang dalam rasa yang berbeda, dan ‘rasa‘ dari atom disebut unsur, seperti dalam Tabel Periodik Unsur. Anda mungkin mengenali beberapa nama unsur, seperti emas, helium, dan arsen.
Dalam biologi, kita mempelajari molekul yang sebagian besar terbuat dari unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Ketika molekul mengandung karbon, kita katakan molekul yang organik. Bidang kimia organik termasuk molekul biologis ini, ditambah yang lain seperti minyak bumi (pikirkan minyak dan bensin) yang sebagian besar karbon dan hidrogen.
Ikatan molekul
Atom terhubung ke atom lain dengan membuat ikatan kepada mereka. Dalam contoh permen kita, tusuk gigi merupakan ikatan. Karbon dapat membuat empat ikatan, sedangkan hidrogen hanya bisa membuat satu, oksigen dapat membuat dua, dan nitrogen dapat membuat tiga atau kadang-kadang empat. (Mengapa? Karena jumlah elektron yang ‘milik’ untuk setiap atom. Lihat kelas kimia kita untuk mempelajari lebih lanjut.)
Semua ikatan kita pikirkan di sini adalah ikatan kovalen. Ini berarti atom benar-benar terjebak bersama-sama – Anda tidak akan melihat hidrogen mengambang dari sebuah molekul air.
Ada jenis lain yang disebut ikatan ion, yang terjadi ketika atom dengan muatan positif dan negatif yang tertarik satu sama lain – pikirkan garam, alias natrium klorida. Natrium (positif) berkeliaran di sekitar dengan klorida (negatif) dalam kristal dalam garam meja Anda. Tapi karena tidak ada ikatan kovalen memegang natrium dan klorida bersama-sama, mereka bisa mengapung terpisah, atau larut dalam air.
Menggambar molekul
Ada berbagai cara untuk menggambarkan molekul, tergantung pada sifat-sifat apa yang Anda ingin menunjukkan.
Model bola-dan-tongkat
Gambar molekul kafeinSebuah model bola-dan-tongkat tampak seperti permen dan tusuk gigi yang telah kita bicarakan. Biasanya atom karbon akan ditampilkan sebagai bola hitam, nitrogen biru, merah oksigen, dan hidrogen putih. Anda akan melihat model ini bila Anda ingin mempelajari bentuk yang tepat dari molekul dan bagaimana atom terhubung satu sama lain.
Pengertian Molekul
Molekul didefinisikan sebagai sekelompok atom (paling sedikit dua) yang terhubung satu sama lain dengan sangat kuat (kovalen) dalam susunan tertentu dan bermuatan netral dan cukup stabil. Menurut definisi ini, molekul berbeda dengan ion poliatomik. Dalam kimia organik dan biokimia, sehingga molekul organik dan biomolekul diisi juga dianggap termasuk molekul.
Dalam teori kinetik gas, molekul Istilah ini sering digunakan untuk merujuk ke gas tanpa tergantung pada komposisi partikel. Menurut definisi ini, atom-atom gas mulia dianggap sebagai molekul walaupun gas-gas tersebut terdiri dari atom tunggal yang tidak terikat.
Molekul dapat terdiri dari atom-atom dari unsur yang sama (misalnya, O2 oksigen), atau terdiri dari unsur-unsur berbeda (misalnya air H2O). Atom dan kompleks dihubungkan oleh non-kovalen (misalnya terikat oleh ikatan hidrogen dan ikatan ion) umumnya tidak dianggap sebagai molekul tunggal.
Contoh Molekul
- CaO (kalsium oksida)
- C6H12O6 (glukosa, sejenis gula)
- NaCl (garam dapur)
- H2O (air)
- N2 (nitrogen)
- O3 (ozon)
Tentang Molekul Air
Air adalah molekul sederhana yang terbuat dari satu oksigen dan dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen. Air juga dianggap senyawa.
Sementara gaya yang mengikat hidrogen dan oksi bersama adalah kekuatan yang kuat, molekul air terikat oleh ikatan hidrogen yang merupakan ikatan antara hidrogen dalam satu molekul air polar dan ujung bermuatan negatif dari molekul air lainnya.
Gaya dalam air cair bersifat sementara. Air dianggap sebagai molekul sederhana yang hanya terbuat dari beberapa atom. Molekul kompleks memiliki banyak atom yang bergabung bersama dalam beberapa kasus, sebuah pola berulang.
Zat-zat molekul sederhana terdiri dari molekul-molekul di mana atom-atom bergabung dengan ikatan kovalen yang kuat. Namun, molekul disatukan oleh kekuatan lemah sehingga zat ini memiliki titik leleh dan titik didih yang rendah. Mereka tidak menghantarkan listrik.
Ilmu Molekuler
Studi yang mempelajari molekul disebut kimia molekuler atau fisika molekuler bergantung pada fokus penelitian. Penawaran kimia molekul dengan hukum yang mengatur interaksi antara molekul, sementara penawaran fisika molekuler dengan hukum yang mengatur struktur dan sifat molekul. Dalam prakteknya, perbedaan adalah bahwa ilmu tidak jelas dan tumpang tindih.
Dalam ilmu molekuler, molekul terdiri dari sistem yang stabil yang terdiri dari dua atau lebih molekul. Ion poliatomik juga dapat kadang-kadang dianggap sebagai molekul bermuatan. Istilah molekul tidak stabil yang digunakan untuk merujuk kepada spesies kimia yang sangat reaktif.
Sejarah Molekul
Meskipun kehadiran molekul telah diterima oleh banyak ahli kimia sejak awal abad ke-19, ada beberapa ketidaksepakatan di antara fisikawan seperti Mach, Boltzmann, Maxwell, dan Gibbs, yang melihat molekul seperti konsepsi matematika. Karya Perrin pada gerak Brown (1911) dianggap sebagai bukti akhir untuk meyakinkan para ilmuwan dari molekul.
Ukuran Molekul
Kebanyakan molekul sangatlah kecil untuk dapat dilihat dengan mata telanjang. Kekecualian terdapat pada DNA yang dapat mencapai ukuran makroskopis. Molekul terkecil adalah hidrogen diatomik (H2), dengan keseluruhan molekul sekitar dua kali panjang ikatnya (0.74 Å). Satu molekul tunggal biasanya tidak dapat dipantau menggunakan cahaya, namun dapat dideteksi menggunakan mikroskop gaya atom. Molekul dengan ukuran yang sangat besar disebut sebagai makromolekul atau supermolekul. Jari-jari molekul efektif merupakan ukuran molekul yang terpantau dalam larutan.
Rumus Molekul
Rumus Empiris senyawa menunjukkan nilai perbandingan unsur paling sederhana dari senyawa ini. Sebagai contoh, air selalu memiliki nilai perbandingan atom oksigen hidrogen dibandingkan dengan 2: 1. Ethanol juga selalu memiliki nilai perbandingan antara karbon, hidrogen, dan oksigen 2: 6: 1.
Namun, rumus ini tidak menunjukkan bentuk atau susunan atom dalam molekul. Sebagai contoh, dimetil eter juga memiliki nilai sama dengan rasio etanol. Molekul konstituen dengan nomor atom yang sama tetapi pengaturan yang berbeda disebut sebagai isomer.
Geometri Molekul
Molekul berbentuk geometris tetap dalam keadaan keseimbangan. Panjang ikatan dan sudut ikatan akan terus bergetar melalui gerak vibrasi dan rotasi. Rumus kimia dan struktur molekul merupakan dua faktor penting yang menentukan sifat-sifat suatu senyawa.
Ringkasan
Molekul terdiri dari atom, yang ‘rasa’ berbeda dari atom disebut unsur. Dalam biologi, kita terutama tertarik pada molekul organik, dibuat dengan karbon kovalen berikatan dengan unsur umum lainnya seperti oksigen, nitrogen, dan hidrogen.
Molekul berbagai ukuran dari yang kecil seperti air (hanya tiga atom!) sampai makromolekul seperti DNA (miliaran atom). Makanan, obat-obatan, dan hormon yang semua terbuat dari molekul.