Molecula

O moleculă reprezintă un compus chimic, fiind formată din doi sau mai mulți atomi. Un exemplu familiar este apa, care este compusă din oxigen și hidrogen. Cea mai mică cantitate de apă este o singură moleculă: H2O, însemnând 2 atomi de Hidrogen și unul de Oxigen. Pe ultimul strat de energie, Oxigenul are 6 electroni, dar acest strat de energie permite maxim 8 electroni, iar un atom de Hidrogen are un singur electron. După cum putem observa, unui atom de Oxigen îi mai trebuie 2 electroni pentru a avea ultimul strat complet, însă nu îi poate atrage în jurul său deoarece are numai 8 protoni în nucleu, iar atracția pozitivă este anulată de cei 8 electroni pe care îi are: 2 pe primul strat de energie, iar 6 pe al 2-lea strat. Electronii a 2 atomi de hidrogen pot să completeze ultimul strat de electroni al Oxigenului, însă un atom de Oxigen poate să atragă un electron în jurul lui numai dacă devine un ion pozitiv, prin pierderea unuia sau mai mulți electroni, acest lucru fiind posibil la temperaturi ridicate când agitația dintre particule crește.

Ce se întâmplă cu adevărat în cazul apei, este puțin diferit. Atomii de Hidrogen sunt cei care își pierd singurii lor electroni, devenind ioni pozitivi, în esență fiind doar un singur proton, sau un proton și un neutron în cazul Deuteriului (un izotop al Hidrogenului), care va deveni atras de orice electron din apropriere, încercând să formeze o moleculă cu acesta. Dacă doi protoni întâlnesc un atom de oxigen, vor forma o moleculă de apă, fiind atrași mai întâi de electronii Oxigenului, împrumutând fiecare câte un electron de la acesta, făcându-l să devină un ion pozitiv, dar numai parțial, oscilând mereu între a fi un atom neutru și ion pozitiv. [...]

Orice moleculă poate fi distrusă dacă primește energie externă îndeajuns de mare încât să poată rupe legătura dintre unul sau mai mulți atomi. Un experiment care îl puteți face acasă constă într-un vas cu apă, un pahar cilindric subțire, o baterie de 9V și două conductoare electrice. Legați conductoarele la baterie, introduceți paharul cilindric în interiorul vasului cu gura în jos, lăsându-l să se umple cu apă până la jumătate. Acum luați cele două fire conectate la baterie, și indroduceți-le în paharul cilindric, dar să fie tot în apă. Lăsați acest experiment să stea așa o noapte, iar a doua zi faceți rost de o brichetă, luați paharul cu apă, ținându-l tot timpul cu gura în jos, pentru că îl el se găsește ceva important: Hidrogenul extras din moleculele de apă. Dacă aprindeți bricheta sub pahar, veți observa o flacără roșiatică, Hidrogenul fiind imflamabil în prezența Oxigenului, formând prin ardere noi molecule de apă.

Dacă aveți un tabel al elementelor în care este specificat și numărul de electroni pe fiecare strat de energie al fiecărui atom, puteți chiar dumneavoastră să intuiți ce molecule se pot crea folosind atomi la alegere. Spre exemplu, Sodiu, un metal alcalin ce conține un singur electron pe ultimul strat, se poate combina cu un alt atom precum Clorul, care are 7 electroni pe ultimul strat, formând clorura de sodiu, popular cunoscută ca "sarea de bucătărie". Este energetic favorabil pentru electroni să formeze straturi închise, Sodiul donând acel unic electron de pe ultimul strat atomului de Clor care formează un strat plin (sau închis) de electroni pe ultimul strat. Exact ca și în formarea moleculei de apă, Sodiul va deveni un ion pozitiv, iar Clorul unul negativ, formând împreună molecula de sare.

Imaginați-vă cum ar fi fost dacă noi eram compuși din elemente mai grele. Dacă în loc de Carbon, aveam la baza Silicon. Primul avantaj consta în faptul că puteam suporta temperaturi mult mai ridicate (între 100 și 300 de grade Celsius), iar sarea noastră de bucătărie ar fi fost Bromina de cupru. Folosiți tabelul periodic ca ajutor în acest exercițiu de imaginație.

Bromina de cupru este un praf verzui din care se poate extrage cuprul la temperaturi mari, ceea ce a dus la începerea erei de bronz, bronzul fiind un aliaj între Cupru și Staniu. Acest aliaj este mult mai puternic decât Cuprul sau Staniul separat, din cauza faptului că Staniul este puțin mai mare decât atomul de Cupru, iar, în aliaj, Staniul are rolul de a solidifica Cuprul. Deși procentul Staniului în bronz este mult mai mic decât cel al Cuprului, el este pozitionat strategic, întărind legăturile între moleculele de Cupru, reducând maleabilitatea.

O moleculă poate fi formată și din atomi de același fel, cum ar fi 2 atomi de Hidrogen, fiecare împrumutând celuilalt câte un electron pentru a avea fiecare un strat închis, care permite maxim 2 electroni. Alt exemplu ar fi Oxigenul din aer, care se găsește sub forma unei molecule formate din doi atomi de Oxigen, iar în stratul de ozon putem găsi molecule compuse din 3 atomi de Oxigen. De asemenea, există și molecule mult mai complexe formate din mii sau chiar milioane de atomi. Un exemplu de astfel de moleculă este ADN-ul, care se găsește fiecare celulă a corpului nostru.