Specie Chimiche

Per Informazioni & Sommario

• Una specie chimica è un insieme di entità molecolari che sono chimicamente identiche e visitare la stessa energia molecolare livelli a impostare tempi
• Se due isomeri conformazionali si interconvertono lentamente sufficiente per essere rilevato da diversi spettri NMR, essi sono definiti come due diverse specie chimiche
• In chimica supramolecolare, strutture supramolecolari le cui interazioni sono stati formati attraverso la creazione o la rottura di alcuni legami intermolecolari è definita come la stessa specie chimica

Cosa significa “specie chimica”?

In parole povere, se un atomo è identico a un altro atomo, sono definiti come la stessa specie chimica. Questo vale anche per le molecole, in quanto se una molecola è identica a un’altra, sono la stessa specie chimica.

Una specie chimica può anche essere definita come un insieme di entità molecolari che sono chimicamente identiche e possono esplorare gli stessi livelli di energia molecolare su una scala temporale prestabilita.

Ad esempio, una bottiglia piena d’acqua contiene molecole della stessa specie chimica. Inoltre, una barra d’oro solido contiene atomi della stessa identica specie chimica.

Il termine “specie chimica” può anche riferirsi alla forma in cui esiste una sostanza chimica quando si trova in una soluzione. Ad esempio, quando NaCl viene sciolto in soluzione, in realtà non si trova NaCl. Piuttosto, hai ioni Na+ e ioni Cl-questo perché il NaCl si è dissociato. Come tale, le specie chimiche in questa soluzione saranno gli ioni Na+ e gli ioni Cl. Questa regola vale per qualsiasi elettroliti forti. Si dice che abbiano specie ioniche in soluzione.

Per gli elettroliti che non si dissociano in soluzione, la specie chimica è definita come la stessa di prima che fosse aggiunta alla soluzione. Si dice che abbiano specie molecolari in soluzione.

Gli elettroliti deboli sono noti per avere sia specie ioniche che molecolari in soluzione – questo perché alcune molecole si dissociano e altre no.

Oltre a questo, un gruppo di molecole con isotopi diversi sono anche classificati come appartenenti alla stessa specie chimica.

Specie chimiche e NMR

La spettroscopia NMR (risonanza magnetica nucleare) è una tecnica chimica utilizzata per determinare la struttura dei composti chimici organici – è anche l’unico metodo spettroscopico che fornisce un’analisi completa dell’intero spettro. È una tecnica non distruttiva e richiede appena un milligrammo dell’analita per produrre i buoni dati.

NMR si basa sulla teoria che tutti i nuclei sono elettricamente carichi e possiedono spin. Ciò significa che se un campo magnetico esterno viene applicato ai nuclei, è possibile un trasferimento di energia tra il livello di energia di base e un livello di energia più elevato. Quando questo spin ritorna al suo livello base, viene emessa energia. La frequenza alla quale ciò accade può essere misurata e quindi elaborata per fornire uno spettro NMR.

NMR può essere utilizzato per identificare gli isomeri conformazionali. Questi sono isomeri che vengono prodotti attraverso la rotazione dei legami σ – anche interconvertono (commutano tra i due) molto rapidamente a temperatura ambiente. Un esempio di una molecola che fa questo è butano, che può essere mostrato nell’immagine qui sotto.

Questa teoria diventa importante quando si parla di specie chimiche. A causa del fatto che questi isomeri possono convertire da una forma all’altra, una miscela di due isomeri può convertire relativamente lentamente. Come abbiamo discusso prima, le specie chimiche sono definite come tali ad un certo punto nel tempo. Ciò significa che, se questi due isomeri si interconvertono abbastanza lentamente da essere rilevati da diversi spettri NMR, sarebbero definiti come due diverse specie chimiche. Questo vale anche per dire che una miscela dello stesso isomero può essere considerata come la stessa specie chimica, poiché i due sono in equilibrio.

Specie chimiche nella chimica supramolecolare

Per capire prima come le specie chimiche sono definite nella chimica supramolecolare, è necessario conoscere le basi della disciplina. Supramolecular si riferisce all’area della chimica che si occupa di come le molecole si collegano per formare “sistemi” più grandi da un numero discreto di subunità. Le forze coinvolte nella chimica supramolecolare possono variare da forze deboli (come il legame idrogeno e le interazioni elettrostatiche) a forze più forti (come i legami covalenti). Gli studi in questo settore della chimica si concentrano principalmente sui legami non covalenti più deboli e reversibili tra alcune molecole, come:

• Legami idrogeno
• Forze idrofobiche
• forze di van der Walls
• Coordinazione dei metalli
• Interazioni Pi-pi

Lo studio di questi legami è particolarmente importante nelle scienze biologiche, in quanto hanno dimostrato di essere importanti nell’autoassemblaggio molecolare e nella piegatura.

In termini di specie chimiche nella chimica supramolecolare, sono definite come strutture supramolecolari le cui interazioni si sono formate attraverso la creazione o la rottura di determinati legami intermolecolari.