Ce formă are o moleculă? De fapt este mai mult goală. Aproape toată masa este concentrată în extrem de denşii nuclei ai atomilor săi. Iar electronii săi, care determină modul cum atomii sunt legaţi unii cu alţii, sunt mai mult nori încărcaţi cu sarcini negative decât particule individuale, discrete. Deci, o moleculă nu are o formă în acelaşi sens în care, de exemplu, o statuie are o formă. Dar pentru fiecare moleculă, există cel puţin o cale de a aranja nucleii şi elctronii pentru a maximiza atracţia sarcinilor opuse şi a minimiza respingerea sarcinilor asemănătoare. Să presupunem că singurii electroni care contează la forma unei molecule sunt cei periferici fiecărui atom participant. Şi să presupunem că norul de electroni dintre atomi, adică legăturile moleculare, au forma unor cârnaţi. Ştiţi că nucleele sunt încărcate pozitiv şi electronii sunt negativi şi dacă nucleele moleculei sunt legate împreună sau toţi electronii sunt adunaţi împreună, ei s-ar respinge şi s-ar îndepărta şi asta nu ajută pe nimeni. În 1776, Alessandro Volta, cu mult înainte de a inventa bateriile, a descoperit metanul. Formula metanului este CH4. Şi ea ne spune că fiecare moleculă de metan este făcută dintr-un carbon şi patru atomi de hidrogen, dar nu ne spune cum sunt legaţi sau sunt aranjaţi atomii săi în 3D. Din configuraţia lor electronică, ştim că atomul de carbon se poate lega cu până la patru alţi atomi şi că fiecare hidrogen se poate lega cu doar un atom. Putem deci, ghici că atomul de carbon ar trebui să fie atomul central legat cu cei de hidrogen. Fiecare legătură reprezintă folosirea în comun a doi electroni şi am desenat fiecare pereche de electroni ca o linie. Deci, acum avem o reprezentare plană a acestei molecule, dar cum arată în trei dimensiuni? Putem spune că din cauza fiecărei legături există o regiune încărcată negativ şi aşa cum sarcinile se resping una pe alta, cea mai favorabilă configuraţie de atomi va maximiza distanţa dintre legături. Şi pentru a avea toate legăturile cât mai departe posibil una de alta, forma optimă este asta. Este numit tetraedru. În funcţie de atomii implicaţi, puteţi avea diferite forme. Amoniacul sau NH3 are formă de piramidă. Dioxidul de carbon, CO2 este o linie dreaptă. Apa, H2O este îndoită la fel ca un cot. Şi triflorura de clor, sau CIF3, are forma literi T. Noi aici extindem modelul nostru de atomi şi electroni pentru a construi forme 3 D. Trebuie să facem experimente pentru a a vedea dacă aceste molecule au o formă pe care să o prezicem. Altenţie : multe dintre ele da, dar altele nu. Formele devin mai complicate pe măsură ce creşte numărul de atomi. Toate exemplele despre care am vorbit au un atom central, dar multe molecule, de la medicmentele cu formule relativ mici pănă la polimerii lungi ca ADN-ul sau proteinele, nu au. Lucrul de reţinut este că legăturile atomilor se vor aranja pentru a maximiza atracţia dintre sarcinile opuse şi minimiza respingerea dintre aceleaşi sarcini. Unele molecule au chiar două sau mai multe aranjamente stabile de atomi, şi putem face chimie de la switch-urile dintre aceste configuraţii, chiar când compoziţia acelei molecule, să spunem numărul şi identitatea atomilor săi, nu s-au schimbat.