Molekyler er grupper eller samlinger af atomer, der holdes sammen med kemiske bindinger. Der er to typer af molekyler; molekyler af et grundstof, eller molekyler af et kemisk stof.

Grundstofmolekyler

I visse tilfælde, kan to (eller flere) enkelt atomer af et grundstof, blive tiltrukket af hinanden og ved kemisk binding danne et molekyle. Eksempler på dette er Hydrogen, Oxygen og Brom. Molekyleformlerne for disse er henholdsvis H₂, O₂, Br₂ og P₄. De fleste gasformige grundstoffer eksistere som molekyler bestående af to atomer.

Molekyler af et kemisk stof

To atomer fra forskellige grundstoffer, hold sammen ved kemiske bindinger, danner et kemisk stof. Molekylet er den primære partikel i et sådan kemisk stof. Nogle eksempler på denne type af molekyle er Hydrogenchlorid – saltsyre (HCl), vand (H₂O), metan (CH₄) og ammoniak (NH₃).

Molekylevægt

Vægten af et molekyle, kaldes for molekylevægten, og er den samlede masse af alle de individuelle atomer der indgår i molekylet. Det er derfor temmelig simpelt at beregne massen af et molekyle hvis dets kemiske formel er kendt (dvs. grundstofferne det kemiske stof består af og antallet af hvert grundstof). Bemærk! At udtrykkene masse og vægt anvendes med samme betydning i kemi.

Eksempel 1:

Det kemiske stof vand har formlen H₂O. Dette betyder at det består af et atom oxygen og to atomer hydrogen. Beregn vands molekylevægt:

Eksempel 2:

Det kemiske stof svovlsyre har formlen H₂SO₄. Beregn svovlsyres molekylevægt.

Eksempel 3:

Det kemiske stof saltsyre har formlen HCl. Beregn saltsyres molekylevægt:

Avogadros konstant

Betragt et atom af oxygen og et atom af svovl og sammenlign deres atomvægt.

Svovlatomet vejer næsten dobbelt så meget som oxygenatomet (32,064 / 15,999 = 2,004)

Fordi svovlatomet vejer dobbelt så meget som oxygenatomet, vil en et-grams prøve af oxygen indeholde dobbelt så mange atomer som en et-grams prøve af svovl. Således vil en to-grams prøve af svovl indeholde det samme antal atomer som en et-grams prøve af oxygen.

Ud fra dette eksempel, antyder det at der eksisterer et forhold mellem vægten på en prøve og antallet af atomer i prøven. Faktisk har videnskabsfolk, fastslået at der er et definitivt forhold mellem antallet af atomer i en prøve og prøvens vægt. Eksperimenter har vist at, for ethvert grundstof, hvor en prøve indeholder det antal gram som grundstoffets atomvægt har indeholder 6,022 x 10²³ atomer. Det vil sige at 15,999 gram oxygen indeholder 6,022 x 10²³ atomer og 32,064 gram svovl indeholder 6,022 x 10²³ atomer. Dette tal (6,022 x 10²³) kaldes Avogadro’s konstant (N_A) eller Avogadro’s tal. Vigtigheden af Avogadro’s konstant i kemi er klar. Det repræsenterer det antal atomer i X gram af et hvilken som helst grundstof, hvor X er atomvægten af det pågældende grundstof. Det tillader kemikere at forudsige og bruge eksakte mængder af grundstoffer der behøves, for at få ønskede kemiske reaktioner til at foregå.

Mol

Et enkelt eller få atomer opleves sjældent. I stedet bruges større, makroskopiske mængder for at måle mængden af atomer eller molekyler, for eksempel et glas vand, en liter alkohol eller to hovedpinetabletter. Kemikere har introduceret en enhed til større mængder stof, mol, som bruges til behandling af makroskopiske prøver af stoffer.

En mol repræsenterer et helt bestemt antal af objekter, substanser eller partikler (for eksempel en mol atomer, en mol ioner, en mol molekyler, ja selv, teoretisk i hvert tilfælde, en mol elefanter). An mol er defineret som den mængde rent stof, som indeholder 6,022 x 10²³ enheder (atomer, ioner, molekyler, eller… elefanter) af det stof. Med andre ord, en mol er Avogadro’s tal af alt.

For et hvert grundstof, er massen af en mol af det grundstofs atomer, atomvægten udtrykt i gram. For eksempel, for at udregne massen af en ml af kobberatomer, skrives simpelt hen bare atomvægten for kobber udtrykt i gram. Fordi atomvægten af kobber er 63,546 amu, er massen af en mol kobber 63,546 gram. Værdien for atomvægten af guld er 196,967 amu, derfor er vægten af en mol guld 196,967 gram. Massen af en mol atomer kaldes på engelsk gram atomic mass (GAW). Mol-konceptet tillader konvertering mellem gram af et stof og antallet af mol af det givne stof og så fremdeles.

Billedet herunder viser en kugle af guldatomer og en kugle af kobberatomer. De to kugler har forskellig masse og forskellige størrelser, men begge indeholder det samme antal atomer.

Eksempel 4:

En sølvbar har massen 1870 gram. Hvor mange mol sølv består sølvbaren af?

Da atomvægten for sølv (Ag) er 107,89 amu, er massen af en mol sløv 107,89 gram. Dvs. at der er en mol sølv for hver 107,89 gram. Da der er 1870 gram sølv bliver formlen:

Eksempel 5:

Kviksølv (Hg) er det eneste metal der er på flydende form ved stuetemperatur. Det anvendes blandt andet til termometre. Et termometer indeholder 0,004 mol kviksølv. Hvor mange gram kviksølv er der i termometret?

Siden atomvægten for kviksølv er 200,59 amu, er massen af en mol kviksølv 200,59 gram.

Molekylers mol

Massen af en mol molekyler af et stof er den molære masse udtrykt i gram. For eksempel, et oxygenmolekyle (O₂) har den molære masse 31,998 gram, fordi hvert oxygenatom har en molekylær masse på 15,999 gram (husk, at for at få den molekylære masse, lægges atomvægten for alle atomerne i molekylet sammen). Hvis atomvægten for det 1 kulatom og de 4 hydrogenatomer i metan (CH₄) lægges sammen, fås totalen 16,0426 amu. Derfor har en mol metan massen 16,0426 gram. Vægten af en mol af et molekyle, kaldes for den molære masse eller på engelsk gram molecular weight (GMW).