Chemische stoffen

Belangrijke Informatie & Samenvatting

• Een chemische soorten is een set van moleculaire entiteiten die zijn chemisch identiek en kunnen verkennen dezelfde moleculaire energieniveaus op een termijn
• Als twee confirmational isomeren interconvert langzaam genoeg om te worden gedetecteerd door andere NMR spectra, ze wordt omschreven als twee verschillende chemische stoffen
• In de supramoleculaire chemie, supramoleculaire structuren waarvan de interacties werden gevormd door het ontstaan of het breken van bepaalde intermoleculaire bindingen wordt gedefinieerd als dezelfde chemische soort

wat betekent “chemische soort”?

simpel gezegd, als een atoom identiek is aan een ander atoom, worden ze gedefinieerd als dezelfde chemische soort. Dit geldt ook voor moleculen, in die zin dat als een molecuul identiek is aan een ander, ze dezelfde chemische soort zijn.

een chemische soort kan ook worden gedefinieerd als een verzameling moleculaire entiteiten die chemisch identiek zijn en dezelfde moleculaire energieniveaus kunnen verkennen op een bepaalde tijdschaal.

een fles water bevat bijvoorbeeld moleculen van precies dezelfde chemische soort. Bovendien bevat een staaf massief goud atomen van exact dezelfde chemische soort.

de term “chemische soort” kan ook verwijzen naar de vorm waarin een chemische stof bestaat wanneer deze in een oplossing wordt gevonden. Bijvoorbeeld, wanneer NaCl in oplossing wordt opgelost, vindt u NaCl eigenlijk niet. In plaats daarvan heb je Na+ ionen en Cl-ionen-dit komt omdat de NaCl is dissociëren. Als zodanig zullen de chemische soorten in deze oplossing De Na+ – ionen en de Cl-ionen zijn. Deze regel geldt voor sterke elektrolyten. Er wordt gezegd dat ze Ionische soorten in oplossing hebben.

voor elektrolyten die niet in oplossing dissociëren, wordt de chemische soort gedefinieerd als dezelfde als vóór de toevoeging aan de oplossing. Er wordt gezegd dat ze moleculaire soorten in oplossing hebben.Van zwakke elektrolyten is bekend dat ze zowel Ionische als moleculaire soorten in oplossing hebben – dit komt omdat sommige moleculen dissociëren, en sommige niet.

daarnaast wordt een groep moleculen met verschillende isotopen ingedeeld als zijnde van dezelfde chemische soort.

chemische species en NMR

NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopie is een chemische techniek die wordt gebruikt om de structuur van organische chemische verbindingen te bepalen – het is ook de enige spectroscopische methode die een volledige analyse van het gehele spectrum geeft. Het is een niet-destructieve techniek en vereist zo weinig als een milligram van analyte om goede gegevens te produceren.

NMR is gebaseerd op de theorie dat alle kernen elektrisch geladen zijn en spin bezitten. Dit betekent dat als een extern magnetisch veld wordt toegepast op de kernen, een energieoverdracht mogelijk is tussen het basis energieniveau en een hoger energieniveau. Wanneer deze spin terugkeert naar zijn basisniveau, wordt er energie uitgestraald. De frequentie waarbij dit gebeurt kan worden gemeten en vervolgens verwerkt om een NMR-spectrum te geven.

NMR kan worden gebruikt om conformationele isomeren te identificeren. Dit zijn isomeren die door rotatie van σ-bindingen worden geproduceerd-zij interconverteren ook (schakelen tussen de twee) zeer snel bij kamertemperatuur. Een voorbeeld van een molecuul dat dit doet is butaan, die in het onderstaande beeld kan worden getoond.

deze theorie wordt belangrijk bij het spreken over chemische soorten. Vanwege het feit dat deze isomeren van de ene vorm naar de andere kunnen converteren, kan een mengsel van twee isomeren relatief langzaam converteren. Zoals we eerder hebben besproken, worden chemische soorten op een bepaald moment als zodanig gedefinieerd. Dit betekent, als deze twee isomeren langzaam genoeg om elk door verschillende NMR spectra worden ontdekt interconverteren, zouden zij als twee verschillende chemische species worden gedefinieerd. Dit betekent ook dat een mengsel van dezelfde isomeer kan worden beschouwd als dezelfde chemische soort, omdat de twee in evenwicht zijn.

chemische species in supramoleculaire chemie

om eerst te begrijpen hoe chemische species worden gedefinieerd in supramoleculaire chemie, moet u de basis van de discipline kennen. Supramoleculair verwijst naar het gebied van chemie dat zich bezighoudt met hoe molecules omhoog verbinden om grotere ‘systemen’ van een discreet aantal subeenheden te vormen. De krachten die betrokken zijn bij supramoleculaire chemie kunnen variëren van zwakke krachten (zoals waterstofbindingen en elektrostatische interacties) tot sterkere krachten (zoals covalente bindingen). Studies op dit gebied van de chemie richten zich voornamelijk op de zwakkere en reversibele niet-covalente bindingen tussen bepaalde moleculen, zoals:

• waterstofbindingen
• hydrofobe krachten
• van der wanden krachten
• Metaalcoördinatie
• pi-pi interacties

de studie van deze bindingen is met name belangrijk in de biologische wetenschappen, omdat ze belangrijk zijn gebleken bij moleculaire zelfassemblage en vouwen.

in termen van een chemische soort in de supramoleculaire chemie worden ze gedefinieerd als supramoleculaire structuren waarvan de interacties zijn gevormd door het creëren of breken van bepaalde intermoleculaire bindingen.