Molekula (yangi lot. molecula, kichraytirish shakli: lot. moles — massa) — elektr jihatdan neytral zarracha bo‘lib, uning tarkibida ikki yoki undan ortiq o‘zaro kimyoviy bog‘lar orqali bog‘langan atom bo‘ladi.

Ayrim holatlarda fizikada molekulalar qatoriga bir atomli molekulalar, ya’ni erkin (kimyoviy jihatdan bog‘lanmagan) atomlar (masalan, inert gazlar, simob va boshqalar) ham kiritiladi.

Molekulalar elektr jihatdan neytral, biroq ular tarkibida juftlashmagan elektronlar bo‘lishi mumkin. Molekulyar ionlar deb molekulaning atom yadrolari tarkibi o‘zgarmagan holda undan elektron ajralishi yoki unga elektron qo‘shilishi natijasida hosil bo‘ladigan zarrachalarga aytiladi. Bir yoki bir nechta juftlashmagan elektroni bor zarrachalar radikallar deb ataladi.

Nisbatan katta molekulyar massaga ega va takrorlanuvchi kichik molekulyar massali qismlardan tashkil topgan molekulalar makromolekulalar deyiladi.

Kvant mexanikasi nuqtayi nazaridan molekula o‘zaro ta’sirlashuvchi elektronlar va atom yadrolari tizimidir.

Molekulalarning tuzilishi hamda molekulalararo ta’sirlashuv xususiyatlari ulardan tashkil topgan moddaning fizik xossalarini belgilaydi.

Qattiq holatda ham molekulyar tuzilishini saqlab qoladigan moddalarga, masalan, suv, uglerod(IV) oksidi va ko‘plab organik moddalar kiradi. Ularning aksariyatiga nisbatan past erish va qaynash haroratlari xos. Biroq ko‘plab qattiq (kristall) anorganik moddalar molekulalardan emas, balki ionlar yoki atomlardan tuzilgan bo‘lib, makroskopik jismlar (masalan, natriy xlorid kristali, mis bo‘lagi va boshqalar) shaklida mavjud bo‘ladi.

Moddalar molekulalarining tarkibi kimyoviy formulalar orqali ifodalanadi.

Xalqaro Karlsrue kimyogarlar anjumanida 1860-yilda molekula va atom tushunchalarining ta’riflari muhokama qilingan. Biroq muhokama yakunida bu tushunchalarning yagona ta’riflari bo‘yicha umumiy qaror qabul qilinmagan.

Kimyoviy tuzilishning klassik nazariyasi

An’anaviy ta’rifga ko‘ra, molekula moddaning kimyoviy xossalarini saqlab qoladigan eng kichik zarrachasidir. Ushbu ta’rifda bir atomli zarrachalar ham molekulalarga kiradi (xususan, inert gazlar molekulalari).

Muayyan moddaning molekulasi doimiy tarkibga, ya’ni kimyoviy bog‘lar bilan birikkan atomlarning bir xil soniga ega. Molekulaning o‘ziga xos kimyoviy xususiyatlari aynan kimyoviy bog‘larning yig‘indisi va joylashishi, ya’ni valent ta’sirlashuvlar orqali belgilanadi. Molekulani tashkil etuvchi atomlar o‘rtasidagi bu ta’sirlashuvlar uning keng tashqi sharoitlar oralig‘ida barqarorligini va asosiy xossalarini ta’minlaydi. Novalent ta’sirlashuvlar (masalan, vodorod bog‘lari) ko‘pincha molekulalar va ular hosil qiladigan modda xossalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatsa-da, molekulaning o‘ziga xosligini belgilash mezoni sifatida hisobga olinmaydi.

Klassik nazariyaning markaziy tushunchasi kimyoviy bog‘dir. Bu nazariyada atomlar juftini birlashtiruvchi ikki markazli bog‘lar bilan birga «ko‘priksimon» atomlar qatnashadigan ko‘p markazli (odatda uch markazli, ba’zan to‘rt markazli) bog‘lar ham mavjud bo‘lishi mumkinligi tan olinadi. Masalan, boranlardagi, klassik nazariyada kimyoviy bog‘ning tabiati ko‘rib chiqilmaydi, faqat uning umumiy xususiyatlari hisobga olinadi. Jumladan, valent burchaklari, dihedral burchaklar (uchta yadro hosil qilgan tekisliklar orasidagi burchaklar), bog‘ uzunliklari va ularning energiyasi ham shular jumlasidandir.

Demak, klassik nazariyada molekula dinamik tizim sifatida qaraladi: atomlar moddiy nuqtalar deb olinadi, atomlar va o‘zaro bog‘langan atom guruhlari esa molekula energiyasi eng kichik qiymatga ega bo‘ladigan muvozanatdagi yadro konfiguratsiyasiga nisbatan aylanma va tebranma mexanik harakatlar qilishi mumkin. Muvozanat holati yaqinidagi kichik tebranishlar taxminan garmonik ossillyatorlar tizimi bilan tasvirlanadi.

Molekula atomlardan, aniqrog‘i, ma’lum miqdordagi ichki elektronlar bilan o‘ralgan atom yadrolari va kimyoviy bog‘larni hosil qiluvchi tashqi valent elektronlardan tashkil topadi. Atomlarning ichki elektronlari odatda kimyoviy bog‘ hosil qilishda qatnashmaydi. Modda molekulalarining tarkibi va tuzilishi uni olish usuliga bog‘liq emas.

Atomlar molekulada kimyoviy bog‘lar orqali birikadi. Eng oddiy tavsifda kovalent bog‘ ikki atom birgalikda foydalanadigan va umumiy elektron bulutini hosil qiladigan bir, ikki yoki uch juft elektron orqali vujudga keladi. Molekuladagi atomlar musbat yoki manfiy qisman yoxud formal zaryadga ega bo‘lishi mumkin.

Molekula tarkibi kimyoviy formulalar bilan ifodalanadi. Empirik formula moddani tashkil etuvchi elementlar atomlarining eng sodda butun sonli nisbatini ko‘rsatadi; molekulyar formulani aniqlash uchun qo‘shimcha ravishda molekulyar massadan ham foydalaniladi.

Molekulaning geometrik tuzilishi atom yadrolarining muvozanatdagi joylashuvi bilan belgilanadi. Atomlarning o‘zaro ta’sirlashuv energiyasi yadrolar orasidagi masofaga bog‘liq. Atomlar bir-biridan cheksiz uzoqlashgan holatdagi energiya qiymati nol deb olinadi. Agar atomlar yaqinlashganda kimyoviy bog‘ hosil bo‘lsa, ular bir-birini kuchli tortadi (kimyoviy bog‘ hosil bo‘lmaganda ham kuchsiz tortishish kuzatiladi). Yanada yaqinlashganda esa atom yadrolarining elektrostatik itarish kuchlari ta’sir qila boshlaydi. Atomlarning juda yaqinlashishiga ularning ichki elektron qobiqlari bir-biriga ustma-ust tusholmasligi ham to‘sqinlik qiladi.

Molekuladagi muayyan valent holatdagi har bir atomga ma’lum atom yoki kovalent radius (ion bog‘ bo‘lsa, ion radiusi) mos qo‘yilishi mumkin. Bu radius molekulada kimyoviy bog‘ hosil qiluvchi atom (ion) elektron qobig‘ining o‘lchamini tavsiflaydi. Molekula elektron qobig‘ining o‘lchami shartli kattalikdir. Molekula elektronlarini atom yadrolaridan bundan ham uzoq masofada topish ehtimoli mavjud (garchi juda kichik bo‘lsa ham). Molekulaning amaliy o‘lchamlari molekulalar molekulyar kristallda va suyuqlikda zich joylashganda bir-biriga yaqinlasha oladigan muvozanat masofasi bilan aniqlanadi. Kattaroq masofalarda molekulalar bir-birini tortadi, kichikroq masofalarda esa itaradi. Molekuladagi bog‘lar uzunligi va uning o‘lchamlari rentgen tuzilish tahlili yordamida aniqlanishi mumkin. Bu o‘lchamlarning taxminiy kattalik darajasini gazlarning diffuziya, issiqlik o‘tkazuvchanligi va qovushqoqlik koeffitsiyentlari hamda kondensatsiyalangan holatdagi moddaning zichligi orqali baholash mumkin. Bir molekuladagi yoki turli molekulalardagi valent bog‘ bilan bog‘lanmagan atomlar bir-biriga qanchalik yaqinlasha olishini Van-der-Vaals radiuslarining o‘rtacha qiymatlari orqali tavsiflash mumkin.

Van-der-Vaals radiusi kovalent radiusdan ancha katta. Van-der-Vaals, kovalent va ion radiuslarini bilgan holda molekulalarning elektron qobiqlari shakli va o‘lchamlarini aks ettiruvchi ko‘rgazmali modellarni yaratish mumkin.

Molekuladagi kovalent kimyoviy bog‘lar muayyan burchaklar ostida joylashadi; bu burchaklar atom orbitallarining gibridlanish holatiga bog‘liq. Masalan, to‘yingan organik birikmalar molekulalarida uglerod atomi hosil qiladigan bog‘lar tetraedrik (to‘rt yoqli) shaklda joylashadi. Qo‘sh bog‘li (C=C) molekulalarda uglerod atomlari atrofidagi bog‘lar bir tekislikda, uch bog‘li (C≡C) birikmalar molekulalarida esa bir chiziq bo‘ylab joylashadi. Shunday qilib, ko‘p atomli molekula fazoda muayyan konfiguratsiyaga, ya’ni bog‘larning o‘ziga xos geometrik joylashuviga ega. Molekulaga atomlar joylashuvining ma’lum simmetriyasi xos. Agar molekulani uning ko‘zgudagi aksi bilan ustma-ust tushirib bo‘lmasa, u o‘zaro ko‘zgudagi aks bo‘lgan ikki konfiguratsiyada (ko‘zgu antipodlari, optik izomerlar yoki enantiomerlar) mavjud bo‘lishi mumkin. Masalan, oqsil sintezida ishlatiladigan xiral α-aminokislotalar L-qatorga kiradi.

Yakka bog‘lar (sigma-bog‘lar) mavjud bo‘lgan ko‘plab molekulalar ushbu bog‘lar atrofida atom guruhlari yoki molekula qismlarining aylanishi natijasida turli konformatsiyalarda bo‘lishi mumkin. Sintetik va biologik polimerlarning makromolekulalariga xos muhim xususiyatlar aynan ularning konformatsion xossalari bilan belgilanadi.

Molekulalar elektronlar va atom yadrolaridan iborat. Molekulada atomlar qanday bog‘langanini tuzilish formulasi ko‘rsatadi (tarkibni ifodalash uchun esa molekulyar formula ishlatiladi). Oqsil va ayrim sun’iy sintez qilingan birikmalar molekulalarida yuz minglab atomlar bo‘lishi mumkin. Polimerlarning makromolekulalari alohida o‘rganiladi.

Molekulalar molekulalar tuzilishi nazariyasi, va kvant kimyosi tomonidan o‘rganiladi. Bu sohalarda kvant fizikasining, jumladan, uning relyativistik bo‘limlarining yutuqlaridan keng foydalaniladi. Hozirgi vaqtda kimyoning molekulyar dizayn deb ataladigan sohasi ham rivojlanmoqda. Muayyan modda molekulalarining tuzilishini aniqlash uchun zamonaviy fanda turli usullar mavjud: elektron spektroskopiyasi, tebranish spektroskopiyasi, yadro magnit rezonansi va elektron paramagnit rezonansi va boshqa ko‘plab usullar. Difraksion usullarga rentgen tuzilish tahlili, neytronlar difraksiyasi va elektronlar difraksiyasi.

Molekuladagi kimyoviy bog‘larning tabiati kvant mexanikasi yaratilguniga qadar sir bo‘lib kelgan: klassik fizika valent bog‘larning to‘yinuvchanligi va yo‘nalganligini izohlab bera olmagan. Kimyoviy bog‘ nazariyasining asoslari 1927-yilda Valter Gaytler va Frits London tomonidan eng oddiy H₂ molekulasi misolida yaratilgan. Keyinchalik nazariya va hisoblash usullari ancha takomillashtirilgan.

Organik birikmalarning aksariyat molekulalaridagi kimyoviy bog‘lar kovalent bo‘ladi. Anorganik birikmalarda esa ion va kovalent bog‘lar uchraydi. Kovalent bog‘ donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo‘lganda, umumiy elektron juftini atomlardan biri taqdim etadi. O‘xshash birikmalarning ko‘plab qatorlarida atomlardan molekula hosil bo‘lish energiyasi taxminan additivdir, ya’ni alohida ulushlarning yig‘indisiga teng. Molekuladagi barcha bog‘larni uzish uchun zarur energiyani ularning o‘rtacha bog‘ energiyalari yig‘indisi bilan taxminan baholash mumkin.

Bunday additiv yaqinlashuv har doim ham to‘g‘ri bo‘lavermaydi. Bunga konjugatsiyalangan bog‘li, ya’ni karrali bog‘lar yakka bog‘lar bilan almashinib keladigan yassi organik birikmalar molekulalari misol bo‘ladi. Elektronlarning p-holatlari kuchli delokallashuvi molekulani barqarorlashtiradi. Bog‘lar bo‘ylab elektronlarning p-holatlari umumlashuvi oqibatida elektron zichligi tenglashadi, natijada yakka bog‘lar qisqaradi, qo‘sh bog‘lar esa uzayadi. Benzolda uglerod–uglerod bog‘lari bir xil bo‘lib, muntazam oltiburchak hosil qiladi; ularning uzunligi yakka va qo‘sh bog‘lar uzunligi orasidagi qiymatga ega. Bog‘larning konjugatsiyasi molekulyar spektrlarda yaqqol namoyon bo‘ladi. Kimyoviy bog‘ning zamonaviy kvant-mexanik nazariyasi elektronlarning nafaqat p-, balki s-holatlarining delokallashuvini ham hisobga oladi; bu hodisa barcha molekulalarda kuzatiladi.

Ko‘pgina molekulalarning asosiy holatida valent elektronlarning umumiy spini nolga teng. Juftlashmagan elektronlari bo‘lgan molekulalar — erkin radikallar (masalan, metil ·CH₃) — ko‘pincha yuqori reaksion faollikka ega: ular o‘zaro ta’sirlashganda kovalent bog‘lar hosil bo‘lishi tufayli energiya sezilarli kamayishi mumkin. O‘zgarish reaksiyalari qiyin kechgani sababli uzoq vaqt saqlanadigan radikallar ham mavjud.

Moddaning elektr maydonidagi xatti-harakati molekulalarning asosiy elektr xususiyatlari — doimiy dipol momenti va qutblanuvchanligi bilan belgilanadi.

Dipol moment molekuladagi musbat va manfiy zaryadlarning «og‘irlik markazlari» bir-biriga to‘g‘ri kelmasligini (molekulaning elektr asimmetriyasini) bildiradi. Demak, simmetriya markaziga ega, masalan, H₂ kabi molekulalarda doimiy dipol moment bo‘lmaydi.

Qutblanuvchanlik — har qanday molekulaning elektron qobig‘i elektr maydoni ta’sirida deformatsiyalanish qobiliyatidir; buning natijasida molekulada induksiyalangan dipol moment hosil bo‘ladi. Dipol moment va qutblanuvchanlik qiymatlari dielektrik singdiruvchanlikni o‘lchash orqali tajribada aniqlanadi.

Moddaning optik xossalari uning yorug‘lik to‘lqinining o‘zgaruvchan elektr maydonidagi xatti-harakatini tavsiflaydi va shu modda molekulalarining qutblanuvchanligi bilan belgilanadi. Yorug‘likning sinishi va sochilishi, optik faollik hamda molekulyar optika o‘rganadigan boshqa hodisalar qutblanuvchanlik bilan bevosita bog‘liq.

Molekulalararo ta’sirlashuv — fazoda elektr jihatdan neytral molekulalar orasidagi ta’sirdir. Molekulalarning qutbliligiga qarab bu ta’sirning xususiyati o‘zgaradi. Kvant mexanikasi yaratilguniga qadar uning tabiati to‘liq tushuntirilmagan edi.

1. Molekulalararo ta’sirlashuvning orientatsion turi ikkita qutbli, ya’ni o‘z dipol momentiga ega molekula orasida yuzaga keladi. Dipol momentlarning o‘zaro ta’siri natijaviy tortishish yoki itarish kuchini belgilaydi. Ta’sirlashuv kuchining kattaligi va ishorasi molekulalarning bir-biriga nisbatan yo‘nalishiga bog‘liq.
2. Induksion tur — xususan, qutbli va qutbsiz molekula orasida yuzaga keladi. Qutbli molekula qutbsiz molekulani qutblantiradi, bunda qutblanayotgan molekulaning o‘zaro ta’sirlashayotgan qismi qutblantiruvchi molekulaning tegishli qismiga qarama-qarshi zaryad oladi. Shu tariqa qutbsiz molekulaning qutblanishi, ya’ni uning bog‘langan elektron qobig‘i musbat zaryad markaziga nisbatan siljishi sodir bo‘ladi.
3. Dispersion tur — qutbli va qutbsiz bo‘lishidan qat’i nazar, har qanday molekulalar orasida yuzaga keladi. Qutbsiz molekulalarning doimiy dipol momenti nolga teng, biroq ayrim lahzalarda elektronlarning molekula hajmi bo‘ylab taqsimlanishi notekis bo‘lishi mumkin. Natijada lahzaviy dipol moment hosil bo‘ladi. Lahzaviy dipol qo‘shni molekulalarni qutblantiradi va ular bir-birini torta boshlaydi.

Kimyoviy birikmalarning aksariyat molekulalari va makromolekulalari diamagnitdir. Molekulalarning magnit qabul qiluvchanligi (χ) ayrim organik birikmalarda alohida bog‘larning χ qiymatlari yig‘indisi sifatida ifodalanishi mumkin.

Doimiy magnit momentga ega molekulalar paramagnitdir. Ularga, masalan, NO va O₂ molekulalari hamda ayrim o‘tish metallari birikmalarining juftlashmagan elektronli molekulalari kiradi. Paramagnit moddalarning magnit qabul qiluvchanligi haroratga bog‘liq, chunki issiqlik harakati magnit momentlarning magnit maydonida tartibli yo‘nalishiga to‘sqinlik qiladi.

Molekulalarning elektr, optik, magnit va boshqa xossalari ularning turli holatlariga mos to‘lqin funksiyalari hamda energiyalari bilan bog‘liq. Molekulyar spektrlar molekulalarning holatlari va ular o‘rtasida o‘tishlar yuz berish ehtimoli haqida ma’lumot beradi.

Spektrlardagi tebranish chastotalari atomlarning massalari, joylashuvi va atomlararo ta’sirlashuvlar dinamikasi bilan belgilanadi. Aylanish spektrlaridagi chastotalar molekulalarning inersiya momentlariga bog‘liq. Ularni spektroskopik ma’lumotlardan aniqlash molekuladagi atomlararo masofalarning aniq qiymatlarini topishga imkon beradi. Molekulaning tebranish spektridagi chiziq va polosalar umumiy soni uning simmetriyasiga bog‘liq.

Molekulalardagi elektron o‘tishlar ularning elektron qobiqlari tuzilishi va kimyoviy bog‘lari holatini tavsiflaydi. Konjugatsiyalangan bog‘lar tizimi uzunlashgan sari yutilish polosalari odatda uzun to‘lqinlar tomon siljiydi va spektrning ko‘rinadigan qismiga ham o‘tishi mumkin. Ko‘rinadigan sohada yorug‘lik yutilishi moddaning rangli bo‘lishiga sabab bo‘lishi mumkin; bu, xususan, organik bo‘yoqlarga xosdir.

Molekula tushunchasi kimyoning asosiy tushunchalaridan biridir. Fan molekulalarning tuzilishi va vazifalari haqidagi bilimlarning katta qismini kimyoviy tadqiqotlar orqali olgan. Kimyo kimyoviy reaksiyalar asosida molekulalarning tuzilishini aniqlaydi va aksincha, molekula tuzilishidan kelib chiqib, reaksiyalarning qanday kechishini bashorat qiladi.

Molekulaning tuzilishi va xossalari molekulyar fizika o‘rganadigan fizik hodisalarni belgilaydi. Fizikada molekula tushunchasi gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlar xossalarini tushuntirishda qo‘llanadi. Molekulalarning harakatchanligi moddaning diffuziyasini, uning qovushqoqligini, issiqlik o‘tkazuvchanligini va boshqa xossalarini belgilaydi. Molekulalar mavjudligining muhim tajribaviy tasdig‘ini fransuz fizigi Jan Perren Broun harakatini va suyuqlikda muallaq turgan zarrachalarning taqsimlanishini o‘rganish davomida olgan. Zarrachalarning taqsimlanishi bo‘yicha tajribalar 1908-yilda o‘tkazilgan.

Barcha tirik organizmlar molekulalar o‘rtasidagi nozik muvozanatlashgan kimyoviy va nokimyoviy ta’sirlashuvlar asosida mavjud bo‘lgani sababli, molekulalarning tuzilishi va xossalarini o‘rganish biologiya hamda umuman tabiatshunoslik uchun fundamental ahamiyatga ega.

Biologiya, kimyo va molekulyar fizikaning rivojlanishi molekulyar biologiya fanining vujudga kelishiga olib keldi. Bu fan hayotning asosiy hodisalarini biologik vazifalarni bajaruvchi molekulalarning tuzilishi va xossalaridan kelib chiqib o‘rganadi.

• Tatevskiy V. M. Molekulalar tuzilishining kvant mexanikasi va nazariyasi. — Moskva: Moskva davlat universiteti nashriyoti, 1965. — 162 bet.
• Beyder R. Molekulalardagi atomlar. Kvant nazariyasi. — Moskva: Mir, 2001. — 532 bet. ISBN 5-03-003363-7
• Minkin V. I., Simkin B. Ya., Minyayev R. M. Molekulalar tuzilishi nazariyasi. — Moskva: Oliy maktab, 1979. — 408 bet.
• Kuk D. Molekulyar tizimlarning kvant nazariyasi. Yagona yondashuv. Ingliz tilidan tarjima. Moskva: Intellekt, 2012. — 256 bet. ISBN 978-5-91559-096-9
• Stepanov N. F. Molekula // Kimyo ensiklopediyasi :  5 jildda. / Bosh  muharrir I. L. Knunyants. — Moskva.: Rossiya katta ensiklopediyasi, 1992. — J. 3: Mis — Polimerlar. — B. 106—109. — 639 b. — 48 000 nusxa. — ISBN 5-85270-039-8.

• Molekula // Brokgauz va Yefron ensiklopedik lug‘ati : 86 jild (82 jild va 4 qo‘shimcha). — Sankt-Peterburg., 1890—1907.
• Molekulalar (videodars, 7-sinf dasturi)
• Molecule // IUPAC Gold Book
• Molecular entity // IUPAC Gold Book
• Shryodinger E. Atomlar va molekulalar mexanikasining to‘lqin nazariyasi. UFN, 1927
• Maqola: «Molekula» Fizika ensiklopediyasida
• «Molekulalar va atomlar» mavzusidagi dars