Uma molécula é um grupo de átomos ligados entre si. As moléculas compõem quase tudo ao seu redor – sua pele, sua cadeira, até mesmo sua comida.
Elas variam em tamanho, mas são extremamente pequenas. Você não pode ver uma molécula individual com seus olhos ou mesmo um microscópio. Elas são 100.000 vezes menores que a largura de um fio de cabelo.
A menor molécula é feita de dois átomos unidos, enquanto uma grande molécula pode ser uma combinação de 100.000 átomos ou mais. Uma molécula pode ser uma repetição do mesmo átomo, como as moléculas de oxigênio que respiramos, ou pode ser composta de uma variedade de átomos, como uma molécula de açúcar feita de carbono, oxigênio e hidrogênio.
Mas como são as moléculas? Tudo começa com seus blocos de construção: átomos.
Os opostos se atraem
As partículas de matéria que compõem um átomo não são todas iguais. Elas podem ter uma carga positiva, uma carga negativa ou nenhuma carga. Os cientistas os chamam de prótons, elétrons e nêutrons.
Nêutrons sem carga e prótons com carga positiva formam o centro pesado do átomo. Os elétrons carregados negativamente cercam esse pequeno centro.
À medida que os átomos se aproximam para potencialmente unir e formar moléculas, os elétrons negativos em um átomo são atraídos pelos prótons positivos no outro e vice-versa. Ambos os átomos se ajustam de acordo.
Você pode compará-lo a tentar escolher um lugar em uma sala de aula. Existem algumas regras. Por exemplo, você tem que ficar na sala de aula e não pode sentar em cima de alguém. Seguindo essas regras, você pode tentar sentar ao lado de seus amigos e longe de seus inimigos. Encontrar a posição perfeita para que todos na classe fiquem felizes é semelhante a encontrar a posição perfeita para os átomos em uma molécula. Às vezes, os átomos não conseguem encontrar um arranjo feliz e nenhuma molécula é formada.
Vendo o invisível
Se as moléculas são pequenas demais para serem vistas com os olhos ou mesmo com um microscópio poderoso, como os cientistas as veem? A resposta é que eles desenvolveram ferramentas especiais para isso.
Uma ferramenta usa raios-X, que você deve conhecer, já que os médicos os usam para ver os ossos do corpo. Os raios-X são um tipo de luz que os olhos humanos não podem ver, como a luz ultravioleta ou infravermelha.
Quando os cientistas disparam raios-X em moléculas, algumas ricocheteiam. Os cientistas podem registrar esses raios-X rebatidos e usar seus padrões para descobrir como são as moléculas individuais.
Em 1912, uma das primeiras moléculas vistas dessa maneira foi o sal (NaCl) – a molécula que compõe o ingrediente que todos conhecemos e amamos nas batatas fritas.
Os cientistas também inventaram outros métodos para ver moléculas. Semelhante à forma como os elétrons mudam seu comportamento quando dois átomos se aproximam, o centro do átomo também pode mudar seu comportamento. Uma técnica chamada ressonância magnética nuclear detecta essas mudanças no centro do átomo e as usa como pistas para determinar quais átomos estão próximos.
Um microscópio de força atômica funciona como um frágil trampolim que treme quando você anda e pula nele. Mas este trampolim é extremamente pequeno, tão pequeno que uma carga negativa em sua extremidade o dobrará em direção ao centro positivo de um átomo. Mover este trampolim e observar como ele se dobra pode mostrar a localização dos átomos em uma molécula.
Mais uma técnica que os cientistas desenvolveram para ver moléculas é chamada microscopia citoeletrônica. Primeiro, os cientistas congelam as moléculas a uma temperatura muito mais fria do que a neve ou o gelo. Em seguida, eles atiram elétrons na molécula e coletam aqueles que passam para fazer uma imagem. Esta técnica ganhou o Prêmio Nobel de Química em 2017.
Todas as formas e tamanhos
Então, como são as moléculas? Elas são um agrupamento de átomos, com o centro contendo a maior parte do material, enquanto o resto é em grande parte espaço vazio. Cada átomo tem uma posição específica onde está feliz, assim como os alunos daquela sala de aula.
Cada molécula é diferente – algumas são realmente diferentes. Por exemplo, o benzeno é plano como uma panqueca, enquanto o fulereno é redondo como uma bola. Penguinone pode ser desenhado para se parecer com um pinguim, enquanto outras moléculas parecem parecer completamente aleatórias. Mas as posições dos átomos em uma molécula nunca são aleatórias.
Embora os cientistas saibam como são muitas moléculas, há algumas que ainda estamos tentando descobrir. Conhecer essas respostas pode levar a invenções de novos materiais e medicamentos.
Fonte: The Conversation / Christine Helms
Tradução: Redação Ambientebrasil / Maria Beatriz Ayello Leite
Para ler a reportagem original em inglês acesse: https://theconversation.com/what-do-molecules-look-like-184892
