Moleküle und Verbindungen

Wenn Atome zusammenkommen, um ionische oder kovalente Bindungen zu bilden, bilden sie stabile Assoziationen, die die Eigenschaften jedes einzelnen Atoms verändern. Diese neuen Moleküle weisen einzigartige emergente Eigenschaften auf. Ein Molekül liegt vor, wenn sich zwei oder mehr Atome durch Bildung chemischer Bindungen zusammenschließen. Ein einzelnes Molekül kann so klein sein wie nur zwei Atome, wie der Sauerstoff, den wir atmen, oder so groß wie 5 Sextillionen (5 mit 21 Nullen dahinter!) Kohlenstoffatome, wie ein 1⁄2-Karat-Diamant in einem Verlobungsring.

Wenn Atome von mindestens zwei verschiedenen Elementen zusammenkommen, um chemische Bindungen zu bilden, können diese Moleküle als Verbindungen bezeichnet werden. Natriumchlorid (NaCl) ist ein klassisches Beispiel für eine ionische Verbindung, oder eine Verbindung, die durch Ionenbindungen gebildet wird. Wasser (H2O) wird oft als molekulare Verbindung bezeichnet, ist aber auch als kovalente Verbindung bekannt, weil es eine Verbindung ist, die durch kovalente Bindungen gebildet wird. Obwohl weniger gebräuchlich, beziehen sich einige Biologie-Lehrbücher auf molekulare Verbindungen als Moleküle und schließen ionische Verbindungen nicht in den Begriff Molekül ein. Der Klarheit halber werden wir die gebräuchlichere Definition von Molekül verwenden, die alle Arten von Verbindungen sowie Moleküle umfasst, die aus Atomen eines einzelnen Elements gebildet werden, wie die Beispiele von molekularem Sauerstoff und molekularem Kohlenstoff (Diamanten).

Alle Moleküle können als eine Liste der sie bildenden Atome geschrieben werden. Wir schreiben NaCl, um die Molekularformel für Kochsalz darzustellen, das durch eine Ionenbindung zwischen Natrium (Na) und Chlor (Cl) gebildet wird. Molekülformeln werden auch für kovalente Moleküle wie Wasser (H2O) verwendet. Wenn mehr als ein Atom eines bestimmten Elements in einem einzelnen Molekül vorhanden ist, wird eine tiefgestellte Zahl rechts neben dem Symbol des Atoms verwendet, um anzugeben, wie viele Atome dieses Elements in jedem Molekül vorhanden sind. Zum Beispiel gibt die Summenformel für Wasser (H2O) an, dass in jedem einzelnen Molekül zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom vorhanden sind. Wie dieses Beispiel auch zeigt, werden die Atome in einer Molekülformel nicht immer in der Reihenfolge ihrer Bindungen geschrieben. Die Strukturformel für Wasser ist H-O-H, aber wenn wir die Molekülformel schreiben, fassen wir die Wasserstoffatome der Einfachheit halber zu einem einzigen Eintrag, H2O, zusammen.