Definición de molécula

Una molécula es un conjunto de dos o más átomos, de iguales o diferentes elementos, enlazados químicamente.

El término molécula proviene del latín, es un diminutivo de la palabra moles («masa»), por lo que podría traducirse como «pequeña masa». Por eso, a veces se define a la molécula de modo menos preciso como la unidad mínima de sustancia con existencia independiente y estable, porque si ésta se dividiera perdería su naturaleza, las propiedades químicas y físicas que la definen como tal.

Para definir una molécula, además del tipo y cantidad de átomos que las conforman, es menester observar los enlaces de los mismos y cómo se organizan en el espacio. Esto es importante porque dos moléculas pueden tener la misma cantidad de átomos con iguales propiedades pero, al poseer diferentes estructuras (por el modo en que los átomos se enlazan y ordenan en el espacio), sus nomenclaturas variarán y entonces hablaremos de dos moléculas distintas.

No todas las sustancias están formadas por moléculas. Por ejemplo, la mayoría de los metales, minerales y cristales no son moleculares. Otras numerosas sustancias sí lo son, como el agua, los azúcares, el oxígeno y la mayoría de los gases.

Tipos de moléculas.

Existen moléculas orgánicas -aquellas que contienen carbono- e inorgánicas, como las moléculas de agua (H2O) o de oxígeno (O2).

Las moléculas inorgánicas se forman por la combinación de elementos metales y no metales de la tabla periódica de elementos. Generalmente, no contienen carbono pero, cuando lo tienen, no se trata de un elemento principal. Las moléculas inorgánicas no tienen origen biológico.

Por su parte, las moléculas orgánicas o biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Una célula vegetal o animal puede contener alrededor de diez mil clases diferentes de moléculas. Pero muchas menos son las que desempeñan los papeles principales en los sistemas vivos. Además, son relativamente pocos los elementos que componen estas miles de moléculas.

Podemos agrupar las biomoléculas en seis grandes tipos:

• Glúcidos o carbohidratos: Moléculas compuestas de azúcares.
• Lípidos: Moléculas no polares, que suelen contener ácidos grasos.
• Aminoácidos:Los aminoácidos se combinan para formar proteínas; ambos son pilares fundamentales de la vida.
• Proteínas: Moléculas grandes y complejas formadas por aminoácidos. Realizan buena parte del trabajo en las células.
• Ácidos nucleicos: Moléculas muy grandes formadas por la combinación de nucleótidos. Estos últimos son moléculas complejas cuyo papel es fundamental en los intercambios energéticos.
• Vitaminas: Sustancias orgánicas complejas, con estructura molecular diversa.

Para trabajar con la bioquímica de las células, se considera que solamente es necesario ser capaces de reconocer alrededor de treinta moléculas:

• La glucosa y la ribosa (ambas son azúcares).
• Un lípido.
• Veinte aminoácidos biológicamente importantes.
• Cinco bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.

Moléculas discretas y macromoléculas.

Las moléculas discretas son aquellas constituidas por una cantidad determinada de átomos de igual o distinto elemento.

Por otro lado, las macromoléculas o polímeros están constituidas por la repetición de unidades simples, alcanzando pesos moleculares relativamente altos. Químicamente hablando, los polímeros son grandes moléculas o macromoléculas constituidas por la unión y repetición de moléculas más simples y pequeñas llamadas monómeros. Se trata de grandes cadenas moleculares, que adquieren nuevas y específicas propiedades.

Las macromoléculas están constituidas por varias moléculas similares o diferentes. Por ejemplo, los polisacáridos son grupos de monosacáridos unidos en largas cadenas. Algunos almacenan el azúcar y otros son importantes constituyentes de las plantas, como la celulosa.

Por su parte, los lípidos son moléculas orgánicas hidrófobas que, como los carbohidratos, desempeñan un rol importante en la constitución de la estructura y en el almacenamiento de energía. Las grasas son los principales lípidos almacenados de energía y los fosfolípidos son los principales componentes estructurales de las membranas celulares. Los lípidos son los únicos que generalmente no forman polímeros (sustancia compuesta por macromoléculas), aunque algunos lípidos pueden considerarse macromoléculas.

Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por polímeros lineales de nucleótidos, enlazados entre sí por el grupo fosfato. Los nucleótidos -moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada- son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN), que transmiten y traducen información genética.

Enlaces moleculares.

Las moléculas forman un sistema químicamente estable y eléctricamente neutro. Están en constante movimiento. Este fenómeno se denomina vibraciones moleculares, las cuales pueden ser de tensión o de flexión.

Los átomos que forman las moléculas se mantienen unidos porque comparten e intercambian electrones, a partir de enlaces químicos. Estos enlaces pueden ser débiles o fuertes, lo cual dependerá de la energía que se necesite para romperlos.

• Enlaces débiles: Son importantes tanto en la interacción de los elementos para formar moléculas , como en la interacción de moléculas entre sí. A pesar de ser débiles individualmente, en conjunto tienen fuerza suficiente para participar en uniones entre moléculas. Dentro de los enlaces débiles encontramos:
  
  – Interacciones hidrofóbicas: Interacciones generadas por fuerzas de repulsión entre las moléculas.
  – Enlaces puentes de hidrógeno: Interacciones entre átomos electropositivos y electronegativos, por atracción de cargas opuestas. Se dan entre dos moléculas o entre dos partes de la misma molécula.
  – Enlaces iónicos: Se da entre átomos eléctricamente cargados llamados iones. Supone la atracción electrostática entre iones con carga eléctrica opuesta.
  – Fuerzas de van der Waals: Enlaces entre átomos ubicados a corta distancia, causados por sus cargas eléctricas fluctuantes (si los átomos se acercan demasiado entre sí, las fuerzas de atracción pasan a ser de repulsión).

• Enlaces fuertes: Son los responsables de la mayoría de las uniones entre átomos que forman moléculas. Estos son los enlaces covalentes, los cuales implican el intercambio de pares de electrones entre átomos, con un equilibrio estable de fuerzas que atractivas y repulsivas entre ellos al momento de compartir los electores. Por ejemplo, en la molécula de agua, existe un enlace covalente entre dos átomos de hidrógeno, los cuales comparten dos electrones.

Las moléculas y los elementos.

Básicamente, todos los seres vivos somos un conjunto de elementos. Los elementos químicos son formas esenciales de la materia que tienen masa y ocupan un espacio. Están formados por átomos, los cuales son las unidades más pequeñas de la materia que aún conservan las propiedades de determinado elemento (son partículas más pequeñas que las moléculas). Esto es, podemos romper en pedacitos ínfimos un trozo de aluminio, por ejemplo, y la porción más pequeña -aunque sea polvo o hasta un único átomo- seguirá siendo aluminio.

Existen noventa y dos elementos naturales que están enumerados en la tabla periódica de elementos. No todos ellos constituyen a los seres vivos. Se considera que los seis elementos químicos que principalmente constituyen a las biomoléculas (glúcidos, lípidos, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas) que más abundan en los organismos son:

• Carbono (C)
• Hidrógeno (H)
• Oxígeno (O)
• Nitrógeno (N)
• Fóforo (P)
• Azufre (S)

Ejemplos de moléculas.

La fórmula molecular describe la estructura de las moléculas, detallando los símbolos de los elementos presentes en las mismas y la proporción o número de átomos que las componen. Por ejemplo, la molécula de oxígeno está formada por dos átomos iguales, mientras que otras moléculas, como las de dióxido de carbono, agua o amoníaco, combinan elementos distintos:

• O2: oxígeno, combinación de dos átomos de oxígeno.
• CO2: dióxido de carbono, combinación de un átomo de carbono con dos átomos de oxígeno.
• H2O: agua, combinación de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
• NH3: amoníaco, combinación de un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.

Este tipo de fórmula es útil en el caso de moléculas simples, como las que mencionamos, pero en el caso de moléculas más complejas, es preciso recurrir a otras fórmulas más detalladas. Entre ellas encontramos la fórmula desarrollada, la estructural, la general, la fórmula de Lewis o los diagramas. Estas fórmulas incluyen, además de los elementos y número de átomos, los enlaces, la ubicación de los átomos, la geometría espacial y detalles más complejos que hacen más precisa la representación gráfica de las moléculas.

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Lehrer, L. (26 de diciembre de 2021). Definición de molécula. Tipos, ejemplos y enlaces de átomos. Definicion.com. https://definicion.com/molecula/