14.6 Moleculen

Er bestaan in de natuur natuurlijk veel meer dan 92 stoffen.
Denk bijvoorbeeld aan water, keukenzout en honderden soorten plastic.
Deze en andere stoffen worden gevormd door chemische verbindingen van de 92 elementen.

Wanneer twee of meer elementen een verbinding aangaan om een nieuwe stof te vormen, dan spreken we van een chemische reactie.
We hebben het eerder gehad over de reactie van waterstof met zuurstof, waarbij water gevormd wordt.

Vuur (verbranding) is bijvoorbeeld een chemische reactie waarbij één of ander materiaal, bijvoorbeeld hout, een chemische verbinding aangaat met zuurstof.

Een chemische reactie wil meestal alleen verlopen als de energie van de atomen in de chemische verbinding kleiner is dan die van de losse atomen.
Dit is een gevolg van de eerder genoemde neiging van de natuur om toestanden met de laagste energie op te zoeken.

Bij een chemische reactie komt het energieverschil tussen de begintoestand en de eindtoestand vrij in de vorm van warmte.
Hier komt dus de warmte van een vuur vandaan.
Als er veel warmte tegelijk vrijkomt dan hebben we een ontploffing, en dat verklaart het grote aantal ontploffingen in stripverhalen zodra er een scheikundedoos in het spel is.

De scheikundige experimenten van Guust Flater.

 

Het samenstel van de atomen die een chemische verbinding zijn aangegaan om zo'n nieuwe stof te vormen noemen we een molecuul.
Een voorbeeld is het watermolecuul dat, zoals we gezien hebben, bestaat uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen.

Watermolecuul.

Er bestaan eenvoudige moleculen, zoals die van zuurstof, waterstof of keukenzout. Of water.
Die bestaan maar uit een paar atomen.
Maar er bestaan ook grotere moleculen.
Een voorbeeld is octaan, dat één van de bestanddelen van benzine vormt.
Het octaanmolecuul bestaat uit acht koolstofatomen en achttien waterstofatomen.

Een veel extremer voorbeeld is DNA (Desoxyribonucleïnezuur), dat in iedere levende cel voorkomt en de drager is van de erfelijke eigenschappen van die cel.
Een DNA molecuul kan uit miljarden atomen bestaan en het kan wel 5 cm lang zijn.
Normaal zien we het niet in zijn volle lengte omdat het zich in de cel in een opgerolde of opgevouwen vorm bevindt.

Een stukje van een DNA molecuul.

Chemische Formules

Een chemische verbinding wordt nu aangeduid met de atoomsymbolen van de atomen die er in voorkomen, met als index het aantal keren dat het element in het molecuul voorkomt.

Voorbeelden:

Het zuurstofmolecuul bevat twee zuurstofatomen en wordt daarom aangeduid als O2.
Natriumchloride is een verbinding tussen een natriumatoom en een chlooratoom en wordt aangeduid als NaCl.
Water heeft twee waterstofatomen en één zuurstofatoom, dus de formule is H2O.
De formule van octaan is C8H18.

Dit soort chemische formules is vooral nuttig voor moleculen die niet te groot en te ingewikkeld zijn.
Het zal duidelijk zijn dat niemand er aan begint om de formule van een DNA molecuul op te schrijven.