Os modelos físicos que representam arquiteturas moleculares de compostos químicos desempenham papéis essenciais na compreensão da química. O uso de modelos moleculares facilita a visualização das estruturas e formas de átomos e moléculas.

Modelo Esquelético

Representações bidimensionais mais simples de compostos químicos são conseguidas usando modelos esqueléticos. A ilustração mostra apenas a estrutura molecular ou ligações sem mostrar explicitamente os átomos. Nesta representação, muitos dos átomos de carbono e de hidrogénio não são explicitamente mostrados. No entanto, as posições dos átomos estão implícitas pelas junções ou extremidades das ligações. Este modelo ajuda a representar estruturas químicas maiores e mais complexas.

Modelo de Bolas e Varetas

Os modelos de bolas e varetas são modelos tridimensionais, onde os átomos são representados como esferas ou esferas codificadas por cores, específicas para diferentes elementos. As ligações químicas que ligam os átomos são representadas por varetas e são mais fáceis de visualizar. Ao fazê-lo, os tamanhos das bolas são relativamente menores, comprometendo assim a correlação proporcional com o tamanho atómico real. No entanto, o modelo de bolas e varetas define os ângulos entre átomos, mostrando claramente a geometria molecular de estruturas simples a mais complexas em comparação com outros modelos moleculares.

Modelo Compacto

Os modelos compactos são mais realistas, onde os átomos estão dimensionados para preencher o espaço entre eles. O tamanho e a posição de um átomo neste modelo são determinados pelas suas propriedades de ligação e pelo raio de van der Waals, ou pela distância de contacto. O raio de van der Waals descreve como dois átomos se podem aproximar um do outro quando uma ligação covalente não os liga. As esferas deste modelo ilustram o espaço relativo ocupado por cada átomo dentro de um composto, enquanto que os ângulos entre átomos não são claramente visíveis 

Criado primeiro pelos químicos Robert Corey e Linus Pauling, e posteriormente melhorado por Walter Koltun, a convenção da coloração CPK designa cores específicas para átomos de cada elemento. Por exemplo, de acordo com a convenção CPK, todos os átomos de hidrogénio são brancos, os átomos de carbono são pretos, os átomos de azoto são azuis, os átomos de oxigénio são vermelhos, os átomos de enxofre são amarelo profundo, e os átomos de fósforo são roxos. Os metais alcalinoterrosos são representados por verde escuro, e os metais alcalinos são indicados por violeta.

Como um exemplo, diferentes modelos moleculares de ácido acético (CH₃COOH) podem ser representados das seguintes formas:

Modelo esquelético	Modelo de bolas e varetas	Modelo compacto

 

Este texto é adaptado de: Openstax, Chemistry 2e, Section 2.4: Chemical Formulas.