Chemické látky

Klíčové Informace & Shrnutí

• chemické látky je sada molekulární entity, které jsou chemicky identické a mohou prozkoumat stejné molekulární energetické hladiny na nastavit časový rámec
• Pokud se dva konformační izomery interconvert dostatečně pomalu, aby každý být detekovány různé NMR spekter, měly by být definovány jako dvě různé chemické látky
• V supramolekulární chemie, supramolekulární struktury, jejichž interakce byly vytvořeny prostřednictvím vytvoření nebo rozbití určitých mezimolekulárních vazeb je definováno jako stejný chemický druh

co znamená “chemické druhy”?

jednoduše řečeno, pokud je atom totožný s jiným atomem, jsou definovány jako stejné chemické druhy. To platí také pro molekuly, v tom, že pokud je jedna molekula identická s jinou, jsou to stejné chemické druhy.

chemický druh může být také definován jako soubor molekulárních entit, které jsou chemicky identické a mohou zkoumat stejné úrovně molekulární energie v nastaveném časovém horizontu.

například láhev plná vody obsahuje molekuly přesně stejných chemických druhů. Navíc tyč z pevného zlata obsahuje atomy přesně stejného chemického druhu.

termín “chemické druhy” může také odkazovat na formu, ve které chemická látka existuje, když se nachází v roztoku. Například, když je NaCl rozpuštěn v roztoku, NaCl ve skutečnosti nenajdete. Spíše máte ionty Na+ a ionty Cl – je to proto, že NaCl se disocioval. Jako takový budou chemickými druhy v tomto roztoku ionty Na+ a ionty Cl. Toto pravidlo platí pro všechny silné elektrolyty. Říká se, že mají iontové druhy v roztoku.

pro elektrolyty, které se v roztoku nedisociují, je chemický druh definován jako stejný jako před přidáním do roztoku. Říká se, že mají molekulární druhy v roztoku.

je známo, že slabé elektrolyty mají v roztoku iontové i molekulární druhy – je to proto, že některé molekuly se disociují a některé ne.

kromě toho je skupina molekul s různými izotopy také klasifikována jako skupina stejného chemického druhu.

Chemické látky a NMR

NMR (nukleární magnetická rezonance) spektroskopie je chemická technika používaná k určení struktury organické chemické sloučeniny – to je také jediné spektroskopické metody, která poskytuje kompletní analýza celého spektra. Jedná se o nedestruktivní techniku a vyžaduje jen miligram analytu k vytvoření dobrých dat.

NMR je založen na teorii, že všechna jádra jsou elektricky nabitá a mají spin. To znamená, že pokud je na jádra aplikováno vnější magnetické pole, je možný přenos energie mezi úrovní základní energie a vyšší úrovní energie. Když se toto roztočení vrátí zpět na základní úroveň, vyzařuje se energie. Frekvence, při které se to stane, může být měřena a poté zpracována tak, aby poskytovala spektrum NMR.

NMR lze použít k identifikaci konformačních izomerů. Tyto jsou izomery, které jsou vyráběny pomocí rotace σ vazby – oni také interconvert (přepínat mezi nimi) velmi rychle při pokojové teplotě. Jedním z příkladů molekuly, která to dělá, je butan, který lze znázornit na obrázku níže.

tato teorie se stává důležitou, když mluvíme o chemických druzích. Vzhledem k tomu, že se tyto izomery mohou převádět z jedné formy na druhou, může se směs dvou izomerů převádět relativně pomalu. Jak jsme již diskutovali, chemické druhy jsou definovány jako takové v určitém časovém okamžiku. To znamená, že pokud tyto dva izomery interkonvertují dostatečně pomalu, aby každý byl detekován různými NMR spektry, byly by definovány jako dva různé chemické druhy. To také znamená, že směs stejného izomeru může být považována za stejný chemický druh, protože tyto dva jsou v rovnováze.

chemické druhy v supramolekulární chemii

Chcete-li nejprve pochopit, jak jsou chemické druhy definovány v supramolekulární chemii, musíte znát základy disciplíny. Supramolekulární označuje oblast chemie, která se zabývá tím, jak se molekuly spojují a vytvářejí větší “systémy” z diskrétního počtu podjednotek. Síly zapojené do supramolekulární chemie se mohou pohybovat od slabých sil (jako je vodíková vazba a elektrostatické interakce) až po silnější síly (jako jsou kovalentní vazby). Studie v této oblasti chemie se zaměřují především na slabší a reverzibilní nekovalentní vazby mezi určitými molekulami, jako jsou:

• Vodíkových vazeb
• Hydrofobní síly
• van der Stěny síly
• Kovové koordinace
• Pí-pí interakce,

studium těchto vazeb je důležité zejména v biologických vědách, jako oni se ukázaly být důležité v molekulární self-montáž a skládací.

z hlediska chemického druhů v supramolekulární chemie, které jsou definovány jako supramolekulární struktury, jejichž interakce byly vytvořeny prostřednictvím vytvoření nebo rozbití některých mezimolekulárních vazeb.