Molekül

Moleküle [] (älter auch: Molekel []; von lat. molecula, „kleine Masse“) sind im weiten Sinn zwei- oder mehratomige Teilchen, die durch chemische Bindungen zusammengehalten werden und wenigstens so lange stabil sind, dass sie z. B. spektroskopisch beobachtet werden können. Es kann sich um neutrale Teilchen, aber auch um Radikale, Ionen oder auch ionische Addukte handeln. So sind z. B. viele Typen von interstellaren Molekülen unter irdischen Bedingungen nicht stabil. IUPAC nennt solche Teilchen molekulare Gebilde (molecular entity).

Im engen Sinn und im allgemeinen Sprachgebrauch der Chemie sind Moleküle elektrisch neutrale Teilchen, die aus zwei oder mehreren Atomen aufgebaut sind: Die Atome bilden einen in sich abgeschlossenen, stöchiometrischen Verband und sind kovalent miteinander verknüpft. Ein so definiertes Molekül ist das kleinste Teilchen eines bestimmten Reinstoffes und hat eine bestimmbare Molekülmasse. Ein Molekül ist normalerweise kein starres Gebilde, bei Energiezufuhr treten unterschiedliche Molekülschwingungen auf.

Moleküle können aus Atomen eines einzigen chemischen Elements aufgebaut sein, wie Sauerstoff (O₂) und Stickstoff (N₂) (Elementmoleküle). Die meisten Moleküle sind jedoch Verbände von Atomen verschiedener Elemente, wie Wasser (H₂O) und Methan (CH₄). Die Anordnung der Atome (ihre Konstitution) in einem Molekül sind durch die chemischen Bindungen fixiert. So unterscheiden sich trotz gleicher Anzahl der beteiligten Atomen Ethanol (H₃C–CH₂–OH) von Dimethylether (H₃C–O–CH₃) und werden durch unterschiedliche chemische Formeln dargestellt. In bestimmten Fällen können Moleküle wie z. B. die Moleküle der Milchsäure Formen mit gleicher Konstitution, aber unterschiedlicher räumlicher Anordnung (der Konfiguration) vorliegen. Dass gleiche Summenformeln unterschiedliche Moleküle zulassen, wird allgemein Isomerie genannt.

Ein einzelnes Molekül hat die chemischen Eigenschaften eines Stoffes, die physikalischen Eigenschaften, wie Siede- oder Schmelzpunkt eines molekularen Stoffes werden durch zwischenmolekulare Kräfte bestimmt und können bei Feststoffen zur Bildung von Molekülgittern führen. Große Moleküle werden Makromoleküle genannt. Aus Makromolekülen bestehen Kunststoffe, wie PET und Biopolymere, wie die Stärke.

Die Größe von zweiatomigen Molekülen liegt im Bereich von 10⁻¹⁰ m (1 Å), relativ große Moleküle aus recht vielen Atomen erreichen einen Durchmesser im Bereich von 10⁻⁹ m (10 Å), wobei Makromoleküle noch etwas größer sein können. Experimentell lässt sich die Größe von Molekülen z. B. mit dem Ölfleckversuch abschätzen.

Die Bindungsverhältnisse in Molekülen werden beispielsweise mit dem VSEPR-Modell oder der MO-Theorie erklärt und beschrieben.

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