specii chimice

informații cheie & rezumat

• o specie chimică este un set de entități moleculare care sunt identice din punct de vedere chimic și pot explora aceleași niveluri de energie moleculară la un interval de timp stabilit
• dacă doi izomeri conformaționali se interconvertesc suficient de lent pentru a fi detectați diferite specii chimice
• în chimia supramoleculară, structuri supramoleculare ale căror interacțiuni s-au format prin crearea sau ruperea anumitor legături intermoleculare sunt definite ca aceleași specii chimice

ce înseamnă ‘specii chimice’?

mai simplu spus, dacă un atom este identic cu un alt atom, ele sunt definite ca fiind aceeași specie chimică. Acest lucru este valabil și pentru molecule, prin faptul că, dacă o moleculă este identică cu alta, ele sunt aceleași specii chimice.

o specie chimică poate fi, de asemenea, definită ca un set de entități moleculare care sunt identice din punct de vedere chimic și pot explora aceleași niveluri de energie moleculară pe un interval de timp stabilit.

de exemplu, o sticlă plină cu apă conține molecule de exact aceeași specie chimică. Mai mult, o bară de aur solid conține atomi din exact aceeași specie chimică.

termenul ‘specie chimică’ se poate referi, de asemenea, la forma în care o substanță chimică există atunci când se găsește într-o soluție. De exemplu, atunci când NaCl este dizolvat în soluție, nu găsiți de fapt NaCl. Mai degrabă, aveți ioni Na+ și ioni Cl – acest lucru se datorează faptului că NaCl s-a disociat. Ca atare, speciile chimice din această soluție vor fi ionii Na+ și ionii Cl. Această regulă este valabilă pentru orice electroliți puternici. Se spune că au specii ionice în soluție.

pentru electroliții care nu se disociază în soluție, specia chimică este definită ca fiind aceeași ca înainte de a fi adăugată la soluție. Se spune că au specii moleculare în soluție.

se știe că electroliții slabi au atât specii ionice, cât și moleculare în soluție – acest lucru se datorează faptului că unele molecule se disociază, iar altele nu.

în plus, un grup de molecule cu izotopi diferiți sunt, de asemenea, clasificați ca aparținând aceleiași specii chimice.

specii chimice și RMN

spectroscopia RMN (rezonanță magnetică nucleară) este o tehnică chimică utilizată pentru a determina structura compușilor chimici organici – este, de asemenea, singura metodă spectroscopică care oferă o analiză completă a întregului spectru. Este o tehnică nedistructivă și necesită doar un miligram de analit pentru a produce date bune.

RMN se bazează pe teoria că toate nucleele sunt încărcate electric și posedă spin. Aceasta înseamnă că, dacă un câmp magnetic extern este aplicat nucleelor, este posibil un transfer de energie între nivelul de energie de bază și un nivel de energie mai ridicat. Când această rotire revine la nivelul său de bază, energia este emisă. Frecvența la care se întâmplă acest lucru poate fi măsurată și apoi procesată pentru a da un spectru RMN.

RMN poate fi utilizat pentru a identifica izomerii conformaționali. Aceștia sunt izomeri care sunt produși prin rotația legăturilor de tip centimetric – de asemenea, se interconvertesc (comută între cele două) foarte repede la temperatura camerei. Un exemplu de moleculă care face acest lucru este butanul, care poate fi prezentat în imaginea de mai jos.

această teorie devine importantă atunci când vorbim despre specii chimice. Datorită faptului că acești izomeri se pot converti de la o formă la alta, un amestec de doi izomeri se poate converti relativ lent. După cum am discutat anterior, speciile chimice sunt definite ca atare la un moment dat. Aceasta înseamnă că, dacă acești doi izomeri se interconvertesc suficient de încet pentru ca fiecare să fie detectat de diferite spectre RMN, ar fi definiți ca două specii chimice diferite. Acest lucru spune, de asemenea, că un amestec de același izomer poate fi considerat ca aceeași specie chimică, deoarece cele două sunt în echilibru.

specii chimice în chimia supramoleculară

pentru a înțelege mai întâi cum sunt definite speciile chimice în chimia supramoleculară, trebuie să cunoașteți elementele de bază ale disciplinei. Supramolecular se referă la zona chimiei care se ocupă de modul în care moleculele se leagă pentru a forma sisteme mai mari dintr-un număr discret de subunități. Forțele implicate în chimia supramoleculară pot varia de la forțe slabe (cum ar fi legarea hidrogenului și interacțiunile electrostatice) la forțe mai puternice (cum ar fi legăturile covalente). Studiile din acest domeniu al chimiei se concentrează în primul rând pe legăturile necovalente mai slabe și reversibile dintre anumite molecule, cum ar fi:

• legături de hidrogen
• forțe hidrofobe
• forțe van der Walls
• coordonarea metalelor
• interacțiuni Pi-pi

studiul acestor legături este deosebit de important în științele biologice, deoarece s-au dovedit a fi importante în auto-asamblarea și plierea moleculară.

în ceea ce privește o specie chimică în chimia supramoleculară, acestea sunt definite ca structuri supramoleculare ale căror interacțiuni s-au format prin crearea sau ruperea anumitor legături intermoleculare.