Molekular

Grundbegriff

Ein Vorgang in den Naturwissenschaften heißt molekular, wenn er die Ebene der Moleküle oder die Moleküle selbst betrifft. Im übertragenen Sinn kann „molekular“ auch Vorgänge bezeichnen, die sich auf sehr kleine Teilchen beziehen.

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen intermolekularen Vorgängen, die zwischen verschiedenen Molekülen stattfinden, und intramolekularen Vorgängen, die innerhalb eines einzelnen Moleküls ablaufen.

Elemente aus Molekülen

In der Chemie bedeutet „molekular“ außerdem, dass ein chemisches Element in Form mehratomiger Moleküle vorkommt. Dazu gehören Dimere, also zweiatomige Moleküle, beispielsweise Sauerstoff O₂, Stickstoff N₂, Wasserstoff H₂ und die Halogene F₂ und Cl₂.

Manche Elemente bilden Moleküle aus mehr als zwei gleichen Atomen, etwa Ozon O₃, Phosphor P₄ und Schwefel S₈. Den Gegensatz bilden Elemente, die atomar vorkommen, beispielsweise die Edelgase.

Vorgänge zwischen Molekülen

Intermolekular bezeichnet in Chemie und Physik einen Vorgang zwischen zwei oder mehreren verschiedenen Molekülen. Dazu zählen die meisten chemischen Reaktionen. Ein Beispiel ist die Dehydratisierung von Essigsäure zu Essigsäureanhydrid.

Auch Wasserstoffbrückenbindungen können intermolekular sein. Dabei wirken sie zwischen verschiedenen Molekülen; ein Beispiel findet sich in der Quartärstruktur von Proteinen.

Intermolekulare Wechselwirkungen bestimmen zahlreiche makroskopische, also an größeren Stoffmengen beobachtbare Eigenschaften chemischer Verbindungen. Dazu gehören Schmelzpunkt, Siedepunkt, Härte und Löslichkeit.

Vorgänge innerhalb eines Moleküls

Intramolekular bezeichnet einen Vorgang innerhalb eines einzelnen Moleküls. Beispiele sind die Aufspaltung eines Moleküls in seine Atome und die intramolekulare Bildung eines Anhydrids, etwa bei der Synthese von Phthalsäureanhydrid.

Auch Redoxreaktionen können innerhalb eines Moleküls ablaufen. Genannte Beispiele sind die Bildung von Lachgas, also Distickstoffmonoxid N₂O, aus Ammoniumnitrat sowie die Explosion von Ammoniumnitrat bei Initialzündung. Weitere Beispiele sind intramolekulare Carbonsäureester, die Lactone genannt werden, intramolekulare Carbonsäureamide, die Lactame heißen, und intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen.

Bei Proteinen und anderen Makromolekülen wie Nukleinsäuren – DNA und RNA – oder Polysacchariden verursachen intramolekulare Wechselwirkungen im Rahmen der Sekundär- und Tertiärstruktur die räumliche Gestalt der Moleküle.