thumb|right|Modèl molecular tridimensionau d'una molecula de sacaròsa.
Una molecula es una particula constituida d'atòms. Per un còrs pur, representa la quantitat pus pichona que pòu existir dins la natura. Dins la vida vidanta, la màger part de la matèria es formada per de moleculas. Pasmens, existís d'objèctes, coma lei metaus ò leis ions, que son pas compausats de moleculas. Nocion centrala de la quimia, lo concèpte de molecula es aparegut durant l'Antiquitat. Dins aquò, demorèt ipotetic fins a la fondacion de la quimia modèrna a la fin dau sègle XVIII. Ansin, la premiera representacion corrècta d'aquela idèa foguèt l'òbra d'Amedeo Avogadro au començament dau sègle XIX. Pasmens, maugrat l'aspècte revolucionari de sei trabalhs, mai d'un complement foguèt necessari per arribar a la definicion actuala de la molecula.
Istòria
Lei premierei teorias molecularas
L'idèa de l'existéncia d'entitats fondamentalas similaras ai moleculas modèrnas es apareguda durant l'Antiquitat, principalament en Grècia au sen de dos movements filosofics diferents. Lo premier es probablament eissit de la pensada de Pitagòras (582-496 avC) e d'Empèdocles (vèrs 490-430 avC). Segon eu, la matèria èra constituida d'assemblatges variables de quatre elements fondamentaus (fuòc, tèrra, aiga e aire)(fr) Empèdocles, fragment B6, Les présocratiques, Gallimard, coll. « Pléiade », 1988, p. 376.. Lo segond, pus tardiu, es centrat sus la filosofia materialista de Leucip (vèrs 460-370 avC) e de Democrit (vèrs 460-370 avC). Supausava l'existéncia de particulas elementàrias, dichas atòms, coma element de basa de la matèria(fr) John Dillon, « L’Être et les régions de l’Être » dins Jacques Brunschwig e Geoffrey Lloyd, Le Savoir grec, Flammarion, 1996, pp. 98-99.. Pasmens, lei dos corrents foguèron pas capables de demostrar seis ipotèsis. Sota una forma leugierament modificada per leis apòrts d'Aristòtel (-384-322 avC), la teoria deis elements demorèt la nòrma dins mai d'una region durant l'Edat MejanaD'efiech, de teorias elementalistas apareguèron d'un biais probablament independent dins lei regions asiaticas..
La teoria atomica foguèt tornarmai prepausada au sègle XVII per René Descartes (1596-1650), Pèire Gassend (1592-1655) e Isaac Newton (1642-1727) per explicar coma lei particulas elementàrias de la matèria s'assemblavan entre elei. En particular, Descartes presentèt un modèl d'atòm dotat de cròcs e de traucs permetent l'establiment de liasons entre atòms diferents(en) John Waller, Leaps in the Dark : the Making of Scientific Reputations, Oxford University Press, 2004.. Pus tard, d'autrei teorias foguèron formuladas coma aquela dau quimista francés Nicolas Lémery (1645-1715) sus leis acids (atòms dotats de cròcs) e lei basas (atòms dotats de traucs)(fr) Nicolas Lémery, An Appendix to a Course of Chymistry, 1680, pp. 14-15.. Pasmens, èra totjorn impossible d'estudiar la validitat d'aquelei teorias amb lei conoissenças dau periòde.
La demonstracion de l'existéncia dei moleculas
La situacion cambièt lentament durant lo sègle XVIII. Premier, Étienne-François Geoffroy (1672-1731) prepausèt una classificacion dei substàncias quimicas basada sus sa capacitat de s'unir amb un compausat de referéncia. En 1718-1720, publiquèt ansin una premiera taula mostrant un ensemble d'afinitats quimicas(fr) Bernard Joly, « Étienne-François Geoffroy, un chimiste français entre l’Angleterre et l’Allemagne », Methodos, savoirs et textes, vol. 12, 2012.. Puei, en 1738, Daniel Bernoulli (1700-1782) descurbiguèt, dins sei trabalhs a l'origina de la teoria cinetica dei gas, qu'un gas es compausat d'un gròs nombre de particulas en movement dins totei lei direccions(la) Daniel Bernoulli, Hydrodynamica, sive de Viribus et Motibus Fluidorum commentarii. Opus Academicum…, 1738.. Aquò permetèt de provesir una premiera pròva experimentala de l'existéncia dei moleculas.
La demonstracion definitiva de l'existéncia dei moleculas foguèt la consequéncia de plusors descubèrtas publicadas entre 1787 e 1789, principalament per Antoine Lavoisier (1743-1794), Claude Louis Berthollet (1748-1822) e William Higgins (1763-1825). Permetèron de mostrar l'existéncia d'elements quimics de basa capables de s'assemblar entre elei per formar de compausats pus complèxes. Element de remarca, lei trabalhs d'Higgins prefigurèron la nocion de liason covalenta amb un estudi dei fòrças entre leis atòms de quauquei moleculas simplas(en) Mark I. Grossman, "John Dalton and the London atomists: William and Bryan Higgins, William Austin, and new Daltonian doubts about the origin of the atomic theory", Notes Rec., vol. 68, n° 4, pp. 339–356..
En 1803, a partir dei descubèrtas realizadas a la fin dau sègle XVIII, John Dalton (1766-1844) calculèt lo pes atomic deis elements quimics. Pasmens, faguèt plusors errors en causa de la manca de conoissenças generalas sus la natura prefonda dei compausats quimics. En consequéncia, prepausèt tornarmai un modèl molecular erronèu basat sus d'atòms dotats de cròcs.
La teoria d'Avogadro
La premiera definicion modèrna de la nocion de molecula foguèt emesa en 1811 per lo quimista italian Amedeo Avogadro (1776-1856). D'efiech, a partir d'un estudi dei gas, prepausèt qu'una molecula siegue lo resultat de la combinason de plusors atòms units per de fòrças atractivas(en) Amedeo Avogadro, "Masses of the Elementary Molecules of Bodies", Journal de Physique, 1811, vol. 73, pp. 58-76.. Aquela ipotèsi permetiá d'explicar lei resultats obtenguts en 1809 per Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850). En estudiant plusors reaccions quimicas, aviá descubèrt que lei volums més en jòc dins de reaccions entre gas èran egaus a de rapòrts simples. Per exemple, un volum de clòr e un volum d'idrogèn podián reagir entre elei per formar dos volums de clorur d'idrogènLa temperatura e la pression demoravan constantas durant l'experiéncia..
Tre 1814, André Marie Ampère (1775-1836) apliquèt l'ipotèsi d'una diferéncia entre atòms e moleculas dins sei recèrcas. Aquò permetèt a l'idèa de se difusar pauc a pauc dins la comunautat scientifica. Aquela lentor s'explica per l'ostilitat d'una partida importanta dei quimistas dau periòde que volián de pròvas suplementàrias. Òr, en causa dei limits tecnics dau sègle XIX, èra malaisat de trobar una experiéncia permetent d'obtenir una demonstracion definitiva. Ansin, foguèt necessari d'esperar lei descubèrtas d'Auguste Laurent (1807-1853), de Charles Gerhardt (1816-1856) e, subretot, de Stanislao Cannizzaro (1826-1910) per veire s'impausar la teoria d'AvogadroEn particular, lo Sunto di un corso di Filosofia chimica publicat en 1858 per Cannizzaro aguèt una influéncia importanta sus la difusion de la teoria d'Avogadro durant la segonda mitat dau sègle XIX.. Finalament, la pròva experimentala de l'existéncia dei moleculas foguèt presentada a la fin deis ans 1910 per Jean Perrin (1870-1942) après d'estudis sus lo movement brownian. Son obratge Leis Atòms, publicat en 1913, eliminèt lei darrierei resisténciasPerrin recebèt lo Prèmi Nobel de Fisica 1926 per aqueu trabalh..
La formacion dau modèl actuau de la molecula
Après l'adopcion dau concèpte de molecula per la comunautat scientificas, mai d'una descubèrta foguèt encara necessària per arribar au modèl actuau de la molecula. La premiera etapa importanta aguèt luòc dins leis ans 1900-1910 amb la descubèrta de la règla de l'octet per Gilbert Lewis (1875-1946) e Richard Abegg (1869-1910)(de) Richard Abegg, "Die Valenz und das periodische System. Versuch einer Theorie der Molekularverbindungen", Zeitschrift für Anorganische Chemie, 1904, vol. 39, n° 1, pp. 330–380.. Aquò permetèt de comprendre lo principi de la mesa en comun d'electrons per leis atòms, çò que menèt a la descubèrta de la nocion de liason covalenta e de liason doblaPer diferéncia amb la liason covalenta, permetèt tanben de comprendre lo principi de la liason ionica..
La segonda etapa foguèt tanben iniciada per Lewis. Estudièt lei solucions possiblas per representar lei moleculas e publiquèt un premier sistèma de representacion en 1916(en) Gilbert N. Lewis, "The atom and the molecule", Journal of the American Chemical Society, abriu de 1916, vol. 38, n° 4, pp. 762–785.. Aquò completava de trabalhs pus ancians, coma aquelei de Friedrich Kekulé (1829-1896) que permetián de representar lei moleculas organicas. En 1957-1958, permetèt la formulacion de la teoria VSEPR, un metòde de prediccion de la geometria d'una molecula a partir de l'estudi de seis electrons de valéncia(en) R. J. Gillespie e R. S. Nyholm, "Inorganic stereochemistry", Q. Rev. Chem. Soc., 1957, vol. 11, n° 4, p. 339.(en) R. J. Gillespie, "The electron-pair repulsion model for molecular geometry", J. Chem. Educ., 1970, vol. 47, n° 1, p. 18..
Enfin, en parallèl, lo progrès dei tecnicas d'observacion autorizèt pauc a pauc l'estudi dirècta deis edificis atomics. Ansin, de donadas foguèron pauc a pauc collectadas sus lei moleculas vertadieras. Aquò permetèt de melhorar lei conoissenças sus leis elements quimics, sus lei liasons quimicas e sus lei moleculas.
Caracteristicas
Lei liasons e l'estabilitat dei moleculas
Lei moleculas son d'ensembles a priòri electricament neutres constituits d'atòms liats entre elei per de liasons covalentas.
L'ordonançament dei moleculas
thumb|right|Imatge d'una molecula obtengut amb un microscòpi de fòrça atomica.
Se la temperatura es superiora au zèro absolut, lei moleculas d'un objècte son en agitacion permanenta. Aqueu fenomèn es dich movement brownian ò agitacion termica. Son intensitat aumenta amb la temperatura. A l'estat gasós, lei moleculas son fòrça agitadas e pòdon èsser separadas per de distàncias importantas. Bolegan dins totei lei direccions segon de trajectòrias definidas per lei tuerts amb d'autrei moleculas. A l'estat liquid, lei moleculas ocupan un espaci pus reduch onte pòdon se desplaçar. Son volum pren la forma de lor contenent. Enfin, a l'estat solid, lei moleculas forman una estructura, regulara ò non, onte vibran a l'entorn d'una posicion mejana. Son desplaçament es sovent limitat.
La liason covalenta
La liason covalenta es la liason quimica de basa de la molecula. Es formada per la mesa en comun de dos electrons entre dos atòms. Aquò permet a aqueleis atòms d'aquistar una estructura electronica establa gràcias a la preséncia de 2 electrons dins lor jaç de valéncia per leis elements leugiers, de 8 electrons per leis elements dei premierei linhas de la classificacion periodica e de 18 electrons per leis elements pus pesucs. Aquela recèrca per leis atòms d'una configuracion electronica establa es lo motor de la formacion e dau mantenement dei moleculas.
La liason covalenta es considerada coma una liason quimica fòrta car son energia aganta aisament de valors de l'òrdre de quauquei centenaus de quilojoules per mòl. Dins certanei cas, pòu èsser dobla ò tripla se quatre ò sièis electrons son partejats per lei dos atòms.
Lei liasons intermolecularas
Lei liasons intermolecularas son un ensemble de fòrças atractivas que s'exercisson entre moleculas. Pus feblas que lei liasons covalentas, son la consequéncia de cargas parcialas entre dos atòms d'una liason, de la preséncia de doblets d'electrons non liats ò de l'aparicion de dipòls causats per lei movements deis electrons de la molecula. Lei pus conegudas son la liason idrogèn e lei fòrças de van der Waals.
Aquelei liasons entraïnan generalament l'aparicion de proprietats particularas. Per exemple, la preséncia de liasons idrogèn dins l'aiga a per consequéncia una aumentacion de son ponch de fusion e de son ponch de vaporizacion a respècte dei valors enregistradas per de compausats quimics similars. De mai, lei liasons intermolecularas permetèron d'explicar certanei fenomèns coma la coësion dei liquids ò la possibilitat de liquefiar un gas.
La representacion dei moleculas
La representacion de Lewis