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Uma molécula é um grupo eletricamente neutro de dois ou mais átomos mantidos juntos por ligações químicas. As moléculas se distinguem dos íons pela falta de carga elétrica. No entanto, na física quântica, química orgânica e bioquímica, o termo molécula é frequentemente usado com menos rigor, sendo também aplicado a íons poliatômicos.

Na teoria cinética dos gases, o termo molécula é frequentemente usado para qualquer partícula gasosa, independentemente de sua composição. De acordo com essa definição, átomos de gás nobre são considerados moléculas, pois são moléculas monatômicas.

Uma molécula pode ser homonuclear, ou seja, consiste em átomos de um elemento químico, como o oxigênio (O2); ou pode ser heteronuclear, um composto químico composto por mais de um elemento, como na água (H2O). Átomos e complexos conectados por interações não covalentes, como ligações de hidrogênio ou ligações iônicas, geralmente não são considerados moléculas únicas.

Moléculas como componentes da matéria são comuns em substâncias orgânicas (e, portanto, bioquímica). Eles também compõem a maior parte dos oceanos e da atmosfera. No entanto, a maioria das substâncias sólidas conhecidas na Terra, incluindo a maioria dos minerais que compõem a crosta, o manto e o núcleo da Terra, contém muitas ligações químicas, mas não são feitas de moléculas identificáveis. Além disso, nenhuma molécula típica pode ser definida para cristais iônicos (sais) e cristais covalentes (sólidos de rede), embora estes sejam frequentemente compostos por células unitárias repetidas que se estendem em um plano (como no grafeno) ou tridimensionalmente (como em diamante, quartzo ou cloreto de sódio). O tema da estrutura celular-unidade repetida também se aplica à maioria das fases condensadas com ligação metálica, o que significa que os metais sólidos também não são feitos de moléculas. Nos vidros (sólidos que existem em um estado desordenado do vítreo), os átomos também podem ser mantidos juntos por ligações químicas sem presença de molécula definível, nem com a regularidade de unidades repetidas que caracterizam cristais.

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