kemiske arter

nøgleinformation & Resume

• en kemisk art er et sæt molekylære enheder, der er kemisk identiske og kan udforske de samme molekylære energiniveauer på en bestemt tidsskala
• hvis to konformationelle isomerer interkonverterer langsomt nok til, at hver kan detekteres af forskellige NMR-spektre, ville de blive defineret som to molekylære enheder, der er forskellige kemiske arter
• i supramolekylær Kemi, supramolekylære strukturer, hvis interaktioner er dannet gennem skabelsen eller brud på visse intermolekylære bindinger defineres som den samme kemiske Art

hvad betyder’ kemiske arter’?

kort sagt, hvis et atom er identisk med et andet atom, defineres de som de samme kemiske arter. Dette gælder også for molekyler, idet hvis et molekyle er identisk med et andet, er de de samme kemiske arter.

en kemisk art kan også defineres som et sæt molekylære enheder, der er kemisk identiske og kan udforske de samme molekylære energiniveauer på en bestemt tidsskala.

for eksempel indeholder en flaske fuld af vand molekyler af nøjagtig samme kemiske Art. Desuden indeholder en bar af fast guld atomer af nøjagtig samme kemiske Art.

udtrykket ‘kemiske arter’ kan også henvise til den form, et kemikalie findes i, når det findes i en opløsning. For eksempel, når NaCl opløses i opløsning, finder du faktisk ikke NaCl. I stedet har du Na + ioner og Cl – ioner – det skyldes, at NaCl har dissocieret. Som sådan vil de kemiske arter i denne opløsning være Na+ – ionerne og Cl-ionerne. Denne regel gælder for stærke elektrolytter. De siges at have Ioniske arter i opløsning.

for elektrolytter, der ikke adskiller sig i opløsning, defineres den kemiske art som den samme, som den var, før den blev tilsat til opløsningen. De siges at have molekylære arter i opløsning.

svage elektrolytter er kendt for at have både ioniske og molekylære arter i opløsning – det skyldes, at nogle molekyler dissocierer, og nogle gør det ikke.

derudover klassificeres en gruppe molekyler med forskellige isotoper også som værende af samme kemiske Art.

kemiske arter og NMR

NMR (kernemagnetisk resonans) spektroskopi er en kemisk teknik, der anvendes til at bestemme strukturen af organiske kemiske forbindelser – det er også den eneste spektroskopiske metode, der giver en komplet analyse af hele spektret. Det er en ikke-destruktiv teknik og kræver så lidt som et milligram af analytten for at producere gode data.

NMR er baseret på teorien om, at alle kerner er elektrisk ladede og besidder spin. Dette betyder, at hvis et eksternt magnetfelt påføres kernerne, er en energioverførsel mulig mellem basisenerginiveauet og et højere energiniveau. Når dette spin vender tilbage til dets basisniveau, udsendes energi. Frekvensen, hvormed dette sker, kan måles og derefter behandles for at give et NMR-spektrum.

NMR kan bruges til at identificere konformationelle isomerer. Dette er isomerer, der produceres gennem rotation af kur – bindinger-de interkonverterer også (skifter mellem de to) meget hurtigt ved stuetemperatur. Et eksempel på et molekyle, der gør dette, er butan, som kan vises på billedet nedenfor.

denne teori bliver vigtig, når man taler om kemiske arter. På grund af det faktum, at disse isomerer kan konvertere fra en form til en anden, kan en blanding af to isomerer konvertere relativt langsomt. Som vi har diskuteret før, defineres kemiske arter som sådan på et bestemt tidspunkt. Dette betyder, at hvis disse to isomerer interkonverterer langsomt nok til, at hver kan detekteres af forskellige NMR-spektre, ville de blive defineret som to forskellige kemiske arter. Dette siger også, at en blanding af den samme isomer kan betragtes som den samme kemiske art, da de to er i ligevægt.

kemiske arter i supramolekylær Kemi

for først at forstå, hvordan kemiske arter er defineret i supramolekylær kemi, skal du kende det grundlæggende i disciplinen. Supramolekylær henviser til det område af kemi, der beskæftiger sig med, hvordan molekyler forbinder sig til at danne større ‘systemer’ fra et diskret antal underenheder. De kræfter, der er involveret i supramolekylær kemi, kan variere fra svage kræfter (såsom hydrogenbinding og elektrostatiske interaktioner) til stærkere kræfter (såsom kovalente bindinger). Undersøgelser inden for dette kemiområde fokuserer primært på de svagere og reversible ikke-kovalente bindinger mellem visse molekyler, såsom:

• hydrogenbindinger
• hydrofobe kræfter
• Van Der-Vægkræfter
• metalkoordinering
• Pi-pi-interaktioner

undersøgelsen af disse bindinger er især vigtig inden for biologiske videnskaber, da de har vist sig at være vigtige i Molekylær selvmontering og foldning.

med hensyn til en kemisk art i supramolekylær Kemi defineres de som supramolekylære strukturer, hvis interaktioner er dannet gennem oprettelse eller brud på visse intermolekylære bindinger.