2.6: Átomos y moléculas: reales y relevantes

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Objetivo de aprendizaje

Conocer la diferencia entre un átomo y una molécula.

Un átomo es la unidad más pequeña de la materia ordinaria que tiene las propiedades de un elemento químico. Cada sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros (no ionizados) o ionizados. Los átomos son extremadamente pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 picometros (^{1×10 −10} m, una diezmillonésima de milímetro, o 1/254,000,000 de pulgada). Son lo suficientemente pequeños como para intentar predecir su comportamiento usando la física clásica —como si fueran bolas de billar, por ejemplo— da predicciones notablemente incorrectas debido a los efectos cuánticos. Los modelos atómicos actuales han incorporado mecánica cuántica para explicar y predecir mejor este comportamiento.

Cada átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está formado por uno o más protones y varios neutrones; solo la variedad más común (isótopo) de hidrógeno no tiene neutrones.

Una molécula es un grupo eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos por enlaces químicos. Las moléculas se distinguen de los iones por su falta de carga eléctrica. Sin embargo, en física cuántica, química orgánica y bioquímica, el término molécula a menudo se usa de manera menos estricta, ya que también se aplica a iones poliatómicos.

En la teoría cinética de los gases, el término molécula se suele utilizar para cualquier gas, independientemente de su composición. De acuerdo con esta definición, los átomos de gas noble se consideran moléculas porque son moléculas monatómicas.

Una molécula puede ser homonuclear—es decir, consiste en átomos de un elemento químico, como ocurre con el oxígeno (O ₂). Una molécula heteronuclear es un compuesto químico compuesto por más de un elemento, como ocurre con el agua (H ₂ O). Los átomos y complejos conectados por interacciones no covalentes, como los enlaces de hidrógeno o los enlaces iónicos, no se consideran típicamente moléculas individuales.

Las moléculas como componentes de la materia son comunes en las sustancias orgánicas (y por lo tanto en la bioquímica). También conforman la mayor parte de los océanos y la atmósfera. Sin embargo, la mayoría de las sustancias sólidas conocidas en la Tierra, incluidos la mayoría de los minerales que componen la corteza, el manto y el núcleo de la Tierra, contienen muchos enlaces químicos, pero no están hechos de moléculas identificables. Además, no se puede definir ninguna molécula típica para cristales iónicos (sales) y cristales covalentes (sólidos de red), aunque estos suelen estar compuestos por células unitarias repetitivas que se extienden ya sea en un plano (como en grafeno) o tridimensionalmente (como en diamante, cuarzo o cloruro de sodio). El tema de la estructura celular unitaria repetida también se mantiene para la mayoría de las fases condensadas con unión metálica, lo que significa que los metales sólidos tampoco están hechos de moléculas. En los vidrios (sólidos que existen en estado vítreo desordenado), los átomos también se pueden mantener unidos por enlaces químicos sin presencia de ninguna molécula definible, ni ninguna de la regularidad de unidades repetitivas que caracterizan a los cristales.

Tres moléculas comunes que se muestran a continuación.

De izquierda a derecha: modelo 3D de molécula de agua, modelo 3D de molécula de amoníaco y modelo 3D de molécula de metano

Video\(\PageIndex{1}\): La diferencia entre un átomo y una molécula.

Resumen

Un átomo es la unidad más pequeña de materia que tiene las propiedades de un elemento químico
Una molécula es un grupo eléctricamente neutro de dos o más átomos unidos por enlaces químicos.

Colaboradores y Atribuciones

Wikipedia
Marisa Alviar-Agnew (Sacramento City College)
Henry Agnew (UC Davis)