Chemical Species
Key Information&Summary
- chemical speciesとは、化学的に同一であり、設定された時間スケールで同じ分子エネルギーレベルを探索できる分子実体のセットです
- 二つの配座異性体がそれぞれ異なるNMRスペクトルによって検出されるのに十分にゆっくりと相互変換する場合、それらは二つの異なる化学種として定義されます
- 超分子化学では、その相互作用が作成またはによって形成されている超分子構造 特定の分子間結合の破壊は、同じ化学種として定義されています
“化学種”とはどういう意味ですか？
簡単に言えば、ある原子が他の原子と同一である場合、それらは同じ化学種であると定義されます。 これは、ある分子が別の分子と同一である場合、それらは同じ化学種であるという点で、分子にも当てはまります。
化学種は、化学的に同一であり、設定されたタイムスケールで同じ分子エネルギーレベルを探索できる分子実体のセットとして定義することもできます。
例えば、水で満たされたボトルには、まったく同じ化学種の分子が含まれています。 さらに、純金の棒には、まったく同じ化学種の原子が含まれています。
“化学種”という用語は、溶液中に発見されたときに化学物質が存在する形態を指すこともあります。 たとえば、NaClが溶液に溶解している場合、実際にはNaClは見つかりません。 むしろ、あなたはNa+イオンとCl-イオンを持っています–これはNaClが解離しているからです。 このように、この溶液中の化学種は、Na+イオンおよびCl-イオンであろう。 この規則は、任意の強力な電解質に当てはまります。 彼らは溶液中にイオン種を持っていると言われています。
溶液中で解離しない電解質については、化学種は溶液に添加する前と同じであると定義されています。 彼らは溶液中に分子種を持っていると言われています。
弱い電解質は、溶液中にイオン種と分子種の両方を有することが知られています。
これに加えて、異なる同位体を持つ分子のグループも同じ化学種のものとして分類されます。
化学種とNMR
NMR（核磁気共鳴）分光法は、有機化合物の構造を決定するために使用される化学的手法であり、スペクトル全体を完全に分析する唯一の分光法 これは非破壊的な技術であり、良好なデータを生成するために分析物のミリグラムと同じくらい少ない必要があります。
NMRは、すべての核が帯電しており、スピンを持っているという理論に基づいています。 これは、核に外部磁場が印加されると、基本エネルギー準位とより高いエネルギー準位との間でエネルギー移動が可能であることを意味する。 このスピンがベースレベルに戻ると、エネルギーが放出されます。 これが起こる頻度は測定され、次にNMRスペクトルを与えるために処理することができる。ＮＭＲは立体配座異性体を同定するために使用することができる。 これらはγ結合の回転によって生成される異性体であり、室温で非常に迅速に相互変換（2つの間の切り替え）する。 これを行う分子の一例はブタンであり、これは下の画像に示すことができる。
この理論は、化学種について話すときに重要になります。 これらの異性体は、ある形態から別の形態に変換することができるという事実のために、２つの異性体の混合物は、比較的ゆっくりと変換することが 前に議論したように、化学種はある時点でそのように定義されています。 これは、これら二つの異性体がそれぞれ異なるNMRスペクトルによって検出されるのに十分にゆっくりと相互変換する場合、それらは二つの異なる化学種と定義されることを意味する。 これはまた、同じ異性体の混合物は、2つが平衡状態にあるので、同じ化学種とみなすことができると言うことになる。
超分子化学における化学種
まず、超分子化学における化学種の定義を理解するには、規律の基礎を知る必要があります。 超分子とは、分子がどのようにリンクして、離散的な数のサブユニットからより大きな”システム”を形成するかを扱う化学の領域を指します。 超分子化学に関与する力は、弱い力（水素結合および静電相互作用など）からより強い力（共有結合など）までの範囲であり得る。 化学のこの分野での研究は、主に、次のような特定の分子間のより弱く可逆的な非共有結合に焦点を当てています:
- 水素結合
- 疎水性力
- ファンデルウォール力
- 金属配位
- Pi-pi相互作用
これらの結合の研究は、分子の自己集合と折り畳みにおいて重要であることが証明されているため、生物科学において特に重要である。
超分子化学における化学種の観点から、それらは、特定の分子間結合の生成または破壊によって相互作用が形成された超分子構造と定義される。
