ساختار شیمیایی

روشی سازمان یافته که در آن مولکول ها مرتب و مرتب می شوند

ساختار شیمیایی پنتوکسید فسفر به صورت دو بعدی

ساختار شیمیایی یک مولکول آرایش فضایی اتم های آن و پیوندهای شیمیایی آنها است. تعیین آن شامل یک شیمیدان است که هندسه مولکولی و در صورت امکان و ضرورت، ساختار الکترونیکی مولکول هدف یا جامد دیگر را مشخص می کند . هندسه مولکولی به آرایش فضایی اتم ها در یک مولکول و پیوندهای شیمیایی که اتم ها را در کنار هم نگه می دارد و می تواند با استفاده از فرمول های ساختاری و مدل های مولکولی نمایش داده شود، اشاره دارد . ^[1] توضیحات کامل ساختار الکترونیکی شامل مشخص کردن اشغال اوربیتال‌های مولکولی یک مولکول است . ^{[2] [3]} تعیین ساختار را می توان برای طیف وسیعی از اهداف از مولکول های بسیار ساده (مثلاً اکسیژن یا نیتروژن دو اتمی ) تا موارد بسیار پیچیده (مانند پروتئین یا DNA ) اعمال کرد.

پس زمینه

تئوری‌های ساختار شیمیایی اولین بار توسط آگوست ککوله ، آرچیبالد اسکات کوپر ، و الکساندر باتلروف ، در میان دیگران، از حدود سال 1858 توسعه یافتند ^. بلکه دارای نظم مشخصی بود که با ظرفیت اتم‌های سازنده مولکول تعریف می‌شد و به مولکول‌ها ساختار سه بعدی می‌داد که می‌توان آن را تعیین یا حل کرد .

در مورد ساختار شیمیایی، باید بین اتصال خالص اتم ها در یک مولکول (ساختمان شیمیایی)، توصیف یک آرایش سه بعدی ( پیکربندی مولکولی ، شامل اطلاعات کایرالیته ) و تعیین دقیق طول پیوند، زاویه و زوایای پیچشی، یعنی نمایش کامل مختصات اتمی (نسبی).

در تعیین ساختار ترکیبات شیمیایی ، به طور کلی هدف به دست آوردن ابتدا و حداقل، الگوی و درجه پیوند بین تمام اتم های مولکول است. در صورت امکان، مختصات فضایی سه بعدی اتم های موجود در مولکول (یا جامد دیگر) را جستجو می کنیم. ^[5]

تبیین ساختاری

روش هایی که با آن می توان ساختار یک مولکول را تعیین کرد، تبیین ساختاری نامیده می شود . این روش ها عبارتند از:

• فقط در مورد اتصال اتم ها: طیف سنجی هایی مانند رزونانس مغناطیسی هسته ای ( پروتون و کربن-13 NMR )، روش های مختلف طیف سنجی جرمی (برای به دست آوردن جرم مولکولی کلی، و همچنین توده های قطعه). تکنیک هایی مانند طیف سنجی جذبی و طیف سنجی ارتعاشی. ، مادون قرمز و رامان ، به ترتیب، اطلاعات پشتیبانی مهمی را در مورد تعداد و مجاورت پیوندهای متعدد، و در مورد انواع گروه های عاملی (که پیوند داخلی آنها نشانه های ارتعاشی می دهد) ارائه می دهند. مطالعات استنباطی بیشتر که بینشی در مورد ساختار الکترونیکی کمک کننده مولکول ها ارائه می دهد شامل ولتامتری حلقوی و طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس است .
• در مورد اطلاعات دقیق متریک سه بعدی: می توان برای گازها با پراش الکترون گاز و طیف سنجی مایکروویو (چرخشی) (و سایر طیف سنجی های چرخشی حل شده) و برای حالت جامد کریستالی با کریستالوگرافی اشعه ایکس ^[6] یا پراش نوترونی به دست آورد. این تکنیک می‌تواند مدل‌های سه‌بعدی را با وضوح مقیاس اتمی تولید کند ، معمولاً با دقت 0.001 Å برای فواصل و 0.1 درجه برای زاویه‌ها (در موارد غیر معمول حتی بهتر). ^{[7] [6]}

منابع اطلاعات اضافی عبارتند از: هنگامی که یک مولکول دارای اسپین الکترونی جفت نشده در یک گروه عملکردی از ساختار خود است، طیف‌سنجی ENDOR و رزونانس اسپین الکترون نیز ممکن است انجام شود. این تکنیک‌های اخیر زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند که مولکول‌ها حاوی اتم‌های فلزی باشند، و زمانی که کریستال‌های مورد نیاز توسط کریستالوگرافی یا انواع اتم‌های خاص مورد نیاز NMR برای استفاده در تعیین ساختار در دسترس نیستند. در نهایت روش های تخصصی تری مانند میکروسکوپ الکترونی نیز در برخی موارد قابل استفاده است.

همچنین ببینید

• شیمی ساختار
• نمودار ساختار شیمیایی
• پایگاه داده کریستالوگرافی
• MOGADOC یک پایگاه داده برای سازه های آزمایشی تعیین شده در فاز گاز
• اصل طرد پائولی
• مولد گراف شیمیایی

مراجع

1. هالند، آرن (2008). مولکول ها و مدل ها: ساختارهای مولکولی ترکیبات عناصر گروه اصلی. آکسفورد: انتشارات دانشگاه آکسفورد. شابک 978-0-19-923535-3. OCLC  173809048.
2. واینهولد، فرانک؛ لندیس، کلارک آر (2005). ارزش و پیوند: چشم انداز دهنده-پذیرنده مداری پیوند طبیعی. کمبریج، انگلستان: انتشارات دانشگاه کمبریج. شابک 0-521-83128-8. OCLC  59712377.
3. گیلسپی، رونالد جی. پوپلیر، پل لس آنجلس (2001). پیوند شیمیایی و هندسه مولکولی: از لوئیس تا چگالی الکترون. نیویورک: انتشارات دانشگاه آکسفورد. شابک 0-19-510495-1. OCLC  43552798.
4. سی و ششمین کنگره پزشکان و دانشمندان آلمانی 1861
5. ولز، AF (الکساندر فرانک)، 1912- (12 ژوئیه 2012). شیمی معدنی ساختاری (ویرایش پنجم). آکسفورد شابک 978-0-19-965763-6. OCLC  801026482.{{cite book}}.​​​​​​
6. Rankin، David WH (2 ژانویه 2013). روش های ساختاری در شیمی معدنی مولکولی. موریسون، کارول آ.، 1972-، میتزل، نوربرت دبلیو.، 1966-. چیچستر، ساسکس غربی، بریتانیا. شابک 978-1-118-46288-1. OCLC  810442747.{{cite book}}: CS1 maint: مکان ناشر موجود نیست ( پیوند )
7. گلوسکر، جنی پیکورث. (1994). تجزیه و تحلیل ساختار بلوری برای شیمیدانان و زیست شناسان. لوئیس، میچل، روسی، میریام. نیویورک: VCH. شابک 0-89573-273-4. OCLC  25412161.

در ادامه مطلب

• گالاگر، وارن (2006). "سخنرانی 7: تعیین ساختار با کریستالوگرافی اشعه ایکس". Chem 406: Biophysical Chemistry (PDF) (یادداشت های دوره خود منتشر شده). Eau Claire, WI, USA: University of Wisconsin-Eau Claire, Department of Chemistry . بازبینی شده در ۲ جولای ۲۰۱۴ .
• بخش، SC; لایت فوت، MP; برونو، آی جی. Groom, CR (1 آوریل 2016). "پایگاه اطلاعات سازه کمبریج". Acta Crystallographica بخش B. 72 (2): 171-179. doi : 10.1107/S2052520616003954 . ISSN  2052-5206. PMC  4822653 . PMID  27048719.