Struktura chemiczna - Chemical structure
Struktury chemiczne określenie obejmuje apteki określające geometrię cząsteczki i jeśli jest to możliwe i konieczne, struktura elektroniczna cząsteczki docelowej lub inne stałe. Geometria molekularna odnosi się do przestrzennego rozmieszczenia atomów w cząsteczce i wiązań chemicznych, które utrzymują atomy razem, i można ją przedstawić za pomocą wzorów strukturalnych i modeli molekularnych ; Pełne opisy struktury elektronowej obejmują określenie zajęcia orbitali molekularnych cząsteczki . Określenie struktury można zastosować do szeregu celów, od bardzo prostych cząsteczek (np. Dwuatomowy tlen lub azot ) po bardzo złożone (np. Białko lub DNA ).
tło
Teorie budowy chemicznej zostały po raz pierwszy opracowane przez Augusta Kekulé , Archibalda Scotta Coupera i Aleksandra Butlerowa , między innymi, od około 1858 roku. Teorie te jako pierwsze stwierdzały, że związki chemiczne nie są przypadkowym skupieniem atomów i grup funkcyjnych, ale mają raczej określona kolejność zdefiniowaną przez wartościowości tych atomów tworzących cząsteczkę daje cząsteczek się trójwymiarową strukturę, która może być określona lub rozwiązania.
W odniesieniu do budowy chemicznej należy rozróżnić między czystą łącznością atomów w cząsteczce (skład chemiczny), opisem układu trójwymiarowego ( konfiguracja molekularna , zawiera m.in. informacje o chiralności ) oraz precyzyjnym określeniem długości wiązań, kątów i skręcenia kąty, czyli pełna reprezentacja (względnych) współrzędnych atomowych.
Określając struktury związków chemicznych , na ogół dąży się do uzyskania, w pierwszej kolejności, w minimalnym stopniu, wzoru i stopnia wiązania pomiędzy wszystkimi atomami w cząsteczce; jeśli to możliwe, poszukuje się trójwymiarowych współrzędnych przestrzennych atomów w cząsteczce (lub innym ciele stałym).
Metody, za pomocą których można wyjaśnić strukturę cząsteczki, obejmują:
- dotyczące tylko łączności atomów: spektroskopie, takie jak magnetyczny rezonans jądrowy ( proton i węgiel-13 NMR ), różne metody spektrometrii mas (w celu określenia całkowitej masy cząsteczkowej, jak również mas fragmentów) .Techniki takie jak spektroskopia absorpcyjna i spektroskopia oscylacyjna , podczerwień i Raman , dostarczają, odpowiednio, ważnych informacji pomocniczych o liczbie i przyleganiu wiązań wielokrotnych oraz o typach grup funkcyjnych (których wewnętrzne wiązanie daje sygnatury wibracyjne); dalsze badania inferencyjne, które dają wgląd w składową strukturę elektronową cząsteczek, obejmują woltamperometrię cykliczną i spektroskopię fotoelektronów rentgenowskich .
- dotyczące precyzyjnych metrycznych informacji trójwymiarowych można uzyskać dla gazów metodą dyfrakcji elektronów w gazie i spektroskopii mikrofalowej (rotacyjnej) (i innej spektroskopii rozdzielczej obrotowo), a dla krystalicznego ciała stałego metodą krystalografii rentgenowskiej lub dyfrakcji neutronów. Technika ta umożliwia tworzenie trójwymiarowych modeli z rozdzielczością w skali atomowej , zazwyczaj z dokładnością do 0,001 Å dla odległości i 0,1 ° dla kątów (w nietypowych przypadkach nawet lepszą).
Dodatkowymi źródłami informacji są: Gdy cząsteczka ma niesparowany spin elektronu w grupie funkcyjnej jej struktury, można również wykonać spektroskop ENDOR i rezonans elektronowo-spinowy . Te ostatnie techniki stają się tym ważniejsze, gdy cząsteczki zawierają atomy metali i gdy kryształy wymagane przez krystalografię lub określone typy atomów wymagane przez NMR są niedostępne do wykorzystania w określaniu struktury. Wreszcie, w niektórych przypadkach można również zastosować bardziej wyspecjalizowane metody, takie jak mikroskopia elektronowa .
Zobacz też
- Chemia strukturalna
- Schemat budowy chemicznej
- Baza danych krystalograficznych
- Zasada wykluczenia Pauliego
- Generator wykresów chemicznych
Bibliografia
Dalsza lektura
- Gallagher, Warren (2006). Wykład 7: Oznaczanie struktury metodą krystalografii rentgenowskiej (PDF) . Chem 406: Biophysical Chemistry (własne notatki z kursu). Eau Claire, WI, USA: University of Wisconsin-Eau Claire, Wydział Chemii . Źródło 2 lipca 2014 r .
- Ward, SC; Lightfoot, MP; Bruno, IJ; Groom, CR (1 kwietnia 2016). Baza danych strukturalnych Cambridge . Acta Crystallographica Sekcja B . 72 . s. 171–179. doi : 10.1107 / S2052520616003954 . ISSN 2052-5206 . PMC 4822653 . PMID 27048719 .