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Molekül

Moleküle [moleˈkyːl] (älter auch: Molekel [moˈleːkəl]; 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. Ein Molekül kann dabei aus mehreren gleichen oder aus verschiedenen Atomen bestehen. 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).

Inhaltsverzeichnis

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

Moleküle können aus Atomen eines einzigen chemischen Elements aufgebaut sein, wie z. B. Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) (sogenannte Elementmoleküle). Viele Moleküle sind jedoch Verbände von Atomen verschiedener Elemente, wie beispielsweise Wasser (H2O) und Methan (CH4). Die Anordnung der Atome (ihre Konstitution) in einem Molekül ist durch die chemischen Bindungen fixiert. So unterscheiden sich trotz gleicher Anzahl der beteiligten Atome Ethanol (H3C–CH2–OH) von Dimethylether (H3C–O–CH3); sie 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 beruhen auf quantenmechanischen Effekten und werden beispielsweise mit dem VSEPR-Modell, der Valenzbindungstheorie oder der MO-Theorie erklärt und beschrieben.

Nicht alle chemischen Verbindungen bestehen aus individuellen Molekülen. Keine Moleküle liegen z. B. bei diamantartigen Stoffen, wie Borcarbid (B4C) und Siliciumcarbid (SiC) vor. Die Atome werden zwar durch kovalente Bindungen zusammengehalten, ein typisches Molekül lässt sich jedoch nicht festlegen. Die chemische Formel ist nur eine Verhältnisformel. Die Anordnung der Atome lässt sich durch eine Elementarzelle darstellen, welche sich immer wiederholt und mit formal offenen (ungenutzten) Valenzelektronen an ihrer Oberfläche enden.

Keine Moleküle liegen auch bei Salzen wie Natriumchlorid (NaCl) vor, die durch ionische Bindungen zusammengehalten werden. Auch hier gibt die Formel das Verhältnis der beteiligten Atome wieder und auch hier kann der Verband der Atome prinzipiell eine beliebige Größe haben und den Bereich von einigen Millimetern erreichen. Grundelemente dieses Verbindungstyps sind Teilchen (hier Atome) mit einer Ladung. Solche Teilchen werden allgemein Ionen genannt. Das Natriumatom bildet ein Kation (Na+), das Chloratom ein Anion (Cl). Im Fall von Natriumsulfat (Na2SO4) besteht das Anion SO42− aus einem Atomverband, der eine Ladung trägt. Atomverbände mit Ladungen sind keine Moleküle im engen Sinn. Dies ist auch in der organischen Chemie üblich: Essigsäure besteht aus Molekülen, das Anion der Säure wird Acetat-Ion genannt. Ein Sonderfall ist die Massenspektrometrie, bei der der Begriff Molekül-Ion verwendet wird.

Mehratomige Radikale sind ebenfalls keine Moleküle im engeren Sinn, da diese Teilchen chemisch nicht abgesättigt sind. Es ist genügend und eindeutig, sie Radikale zu nennen. Besonders in der organischen Chemie sind sie hochreaktive Zwischenprodukte in bestimmten chemischen Reaktionen. Es gibt jedoch auch stabile Radikale, wie Stickstoffmonoxid oder TEMPO. Hier führen zwischenmolekulare Kräfte zu physikalischen Eigenschaften der Verbindungen und diese Verbindungen können als molekular betrachtet werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Moleküle darzustellen. Grundsätzlich kann dabei zwischen Formelschreibweisen, zweidimensionalen Schemata (sog. Strukturformeln) und dreidimensionalen Modellen (sog. Stereoformeln) unterschieden werden. Summenformeln haben den niedrigsten, Stereoformeln den höchsten Informationsgehalt. Um von abstrahierten Schreibweisen auf die tatsächliche Anordnung schließen zu können, sollte man sich bewusst sein, dass die kovalenten Bindungen ungefähr in Form eines Tetraeders angeordnet sind. (siehe Kovalente Bindungen; Räumliche Ausrichtung)

Vergleich verschiedener Formelschreibweisen unterschiedlicher Abstraktionsgrade.
Strukturformeln Andere Darstellungsweisen
Elektronenformel Valenzstrichformel Keilstrichformel Skelettformel Konstitutionsformel Summenformel Verhältnisformel
Methan existiert nicht CH4 CH4 CH4
Propan CH3–CH2–CH3 C3H8 C3H8
Essigsäure CH3–COOH C2H4O2 CH2O
Wasser existiert nicht existiert nicht H2O H2O

Gebräuchliche räumliche Molekülmodelle sind das Kalottenmodell und Stäbchenmodell.

Wiktionary: Molekül – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  1. Eintrag zu molecular entity. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:.
  2. Eintrag zu molecule. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:.
  3. Der Brockhaus, Naturwissenschaft und Technik, F. A. Brockhaus, Mannheim; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2003.
  4. Eintrag zu In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. Juni 2014.
  5. Eintrag zu molecular ion. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:.
Normdaten (Sachbegriff): GND:(, ) | LCCN:

Molekül
molekül, teilchen, mehreren, atomen, sprache, beobachten, bearbeiten, moleˈkyːl, älter, auch, molekel, moˈleːkəl, molecula, kleine, masse, sind, weiten, sinn, zwei, oder, mehratomige, teilchen, durch, chemische, bindungen, zusammengehalten, werden, wenigstens,. Molekul Teilchen aus mehreren Atomen Sprache Beobachten Bearbeiten Molekule moleˈkyːl alter auch Molekel moˈleːkel 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 konnen Ein Molekul kann dabei aus mehreren gleichen oder aus verschiedenen Atomen bestehen Es kann sich um neutrale Teilchen aber auch um Radikale Ionen oder auch ionische Addukte handeln So sind z B viele Typen von interstellaren Molekulen unter irdischen Bedingungen nicht stabil IUPAC nennt solche Teilchen molekulare Gebilde molecular entity 1 Inhaltsverzeichnis 1 Grundsatzliches 2 Abgrenzung 3 Darstellungsweisen 4 Weblinks 5 Siehe auch 6 EinzelnachweiseGrundsatzliches BearbeitenIm engen Sinn und im allgemeinen Sprachgebrauch der Chemie sind Molekule elektrisch neutrale Teilchen die aus zwei oder mehreren Atomen aufgebaut sind 2 Die Atome sind kovalent miteinander verknupft und bilden einen in sich abgeschlossenen chemisch abgesattigten Verband 3 4 Ein so definiertes Molekul ist das kleinste Teilchen eines bestimmten Reinstoffes und hat eine bestimmbare Molekulmasse Ein Molekul ist kein starres Gebilde bei Energiezufuhr treten unterschiedliche Molekulschwingungen auf hierzu reicht schon die Normaltemperatur Molekule konnen aus Atomen eines einzigen chemischen Elements aufgebaut sein wie z B Sauerstoff O2 und Stickstoff N2 sogenannte Elementmolekule Viele Molekule sind jedoch Verbande von Atomen verschiedener Elemente wie beispielsweise Wasser H2O und Methan CH4 Die Anordnung der Atome ihre Konstitution in einem Molekul ist durch die chemischen Bindungen fixiert So unterscheiden sich trotz gleicher Anzahl der beteiligten Atome Ethanol H3C CH2 OH von Dimethylether H3C O CH3 sie werden durch unterschiedliche chemische Formeln dargestellt In bestimmten Fallen konnen Molekule wie z B die Molekule der Milchsaure Formen mit gleicher Konstitution aber unterschiedlicher raumlicher Anordnung der Konfiguration vorliegen Dass gleiche Summenformeln unterschiedliche Molekule zulassen wird allgemein Isomerie genannt Ein einzelnes Molekul hat die chemischen Eigenschaften eines Stoffes Die physikalischen Eigenschaften wie Siede oder Schmelzpunkt eines molekularen Stoffes werden durch zwischenmolekulare Krafte bestimmt und konnen bei Feststoffen zur Bildung von Molekulgittern fuhren Grosse Molekule werden Makromolekule genannt Aus Makromolekulen bestehen Kunststoffe wie PET und Biopolymere wie die Starke Die Grosse von zweiatomigen Molekulen liegt im Bereich von 10 10 m 1 A relativ grosse Molekule aus recht vielen Atomen erreichen einen Durchmesser im Bereich von 10 9 m 10 A wobei Makromolekule noch etwas grosser sein konnen Experimentell lasst sich die Grosse von Molekulen z B mit dem Olfleckversuch abschatzen Die Bindungsverhaltnisse in Molekulen beruhen auf quantenmechanischen Effekten und werden beispielsweise mit dem VSEPR Modell der Valenzbindungstheorie oder der MO Theorie erklart und beschrieben Abgrenzung BearbeitenNicht alle chemischen Verbindungen bestehen aus individuellen Molekulen Keine Molekule liegen z B bei diamantartigen Stoffen wie Borcarbid B4C und Siliciumcarbid SiC vor Die Atome werden zwar durch kovalente Bindungen zusammengehalten ein typisches Molekul lasst sich jedoch nicht festlegen Die chemische Formel ist nur eine Verhaltnisformel Die Anordnung der Atome lasst sich durch eine Elementarzelle darstellen welche sich immer wiederholt und mit formal offenen ungenutzten Valenzelektronen an ihrer Oberflache enden Keine Molekule liegen auch bei Salzen wie Natriumchlorid NaCl vor die durch ionische Bindungen zusammengehalten werden Auch hier gibt die Formel das Verhaltnis der beteiligten Atome wieder und auch hier kann der Verband der Atome prinzipiell eine beliebige Grosse haben und den Bereich von einigen Millimetern erreichen Grundelemente dieses Verbindungstyps sind Teilchen hier Atome mit einer Ladung Solche Teilchen werden allgemein Ionen genannt Das Natriumatom bildet ein Kation Na das Chloratom ein Anion Cl Im Fall von Natriumsulfat Na2SO4 besteht das Anion SO42 aus einem Atomverband der eine Ladung tragt Atomverbande mit Ladungen sind keine Molekule im engen Sinn Dies ist auch in der organischen Chemie ublich Essigsaure besteht aus Molekulen das Anion der Saure wird Acetat Ion genannt Ein Sonderfall ist die Massenspektrometrie bei der der Begriff Molekul Ion verwendet wird 5 Mehratomige Radikale sind ebenfalls keine Molekule im engeren Sinn da diese Teilchen chemisch nicht abgesattigt sind Es ist genugend und eindeutig sie Radikale zu nennen Besonders in der organischen Chemie sind sie hochreaktive Zwischenprodukte in bestimmten chemischen Reaktionen Es gibt jedoch auch stabile Radikale wie Stickstoffmonoxid oder TEMPO Hier fuhren zwischenmolekulare Krafte zu physikalischen Eigenschaften der Verbindungen und diese Verbindungen konnen als molekular betrachtet werden Darstellungsweisen BearbeitenEs gibt verschiedene Moglichkeiten Molekule darzustellen Grundsatzlich kann dabei zwischen Formelschreibweisen zweidimensionalen Schemata sog Strukturformeln und dreidimensionalen Modellen sog Stereoformeln unterschieden werden Summenformeln haben den niedrigsten Stereoformeln den hochsten Informationsgehalt Um von abstrahierten Schreibweisen auf die tatsachliche Anordnung schliessen zu konnen sollte man sich bewusst sein dass die kovalenten Bindungen ungefahr in Form eines Tetraeders angeordnet sind siehe Kovalente Bindungen Raumliche Ausrichtung Vergleich verschiedener Formelschreibweisen unterschiedlicher Abstraktionsgrade Strukturformeln Andere DarstellungsweisenElektronenformel Valenzstrichformel Keilstrichformel Skelettformel Konstitutionsformel Summenformel VerhaltnisformelMethan existiert nicht CH4 CH4 CH4Propan CH3 CH2 CH3 C3H8 C3H8Essigsaure CH3 COOH C2H4O2 CH2OWasser existiert nicht existiert nicht H2O H2O Gebrauchliche raumliche Molekulmodelle sind das Kalottenmodell und Stabchenmodell Weblinks Bearbeiten Wiktionary Molekul Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenSiehe auch BearbeitenMolekulphysik Molekulschwingung MolekulrotationEinzelnachweise Bearbeiten Eintrag zu molecular entity In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook M03986 Eintrag zu molecule In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook M04002 Der Brockhaus Naturwissenschaft und Technik F A Brockhaus Mannheim Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2003 Eintrag zu Molekule In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 20 Juni 2014 Eintrag zu molecular ion In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook M03988 Normdaten Sachbegriff GND 4039972 2 OGND AKS LCCN sh85086597 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Molekul amp oldid 212290570, wikipedia, wiki, deutsches

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