La estructura química de una molécula es la disposición espacial de sus átomos y sus enlaces químicos. Su determinación incluye la especificación por parte del químico de la geometría molecular y, cuando sea factible y necesario, la estructura electrónica de la molécula objetivo u otro sólido. La geometría molecular se refiere a la disposición espacial de los átomos en una molécula y los enlaces químicos que mantienen unidos a los átomos y se puede representar mediante fórmulas estructurales y modelos moleculares ; [1] las descripciones completas de la estructura electrónica incluyen la especificación de la ocupación de los orbitales moleculares de una molécula . [2] [3] La determinación de la estructura se puede aplicar a una variedad de objetivos, desde moléculas muy simples (por ejemplo, oxígeno o nitrógeno diatómicos ) hasta moléculas muy complejas (por ejemplo, como proteínas o ADN ).
Las teorías de la estructura química fueron desarrolladas por primera vez por August Kekulé , Archibald Scott Couper y Aleksandr Butlerov , entre otros, alrededor de 1858. [4] Estas teorías fueron las primeras en afirmar que los compuestos químicos no son un grupo aleatorio de átomos y grupos funcionales, sino que tienen un orden definido por la valencia de los átomos que componen la molécula, lo que les da a las moléculas una estructura tridimensional que puede determinarse o resolverse.
En lo que respecta a la estructura química, hay que distinguir entre la conectividad pura de los átomos dentro de una molécula (constitución química), una descripción de una disposición tridimensional ( configuración molecular , incluye, por ejemplo, información sobre la quiralidad ) y la determinación precisa de longitudes de enlace, ángulos y ángulos de torsión, es decir, una representación completa de las coordenadas atómicas (relativas).
Al determinar las estructuras de los compuestos químicos , generalmente se intenta obtener, en primer lugar y como mínimo, el patrón y el grado de enlace entre todos los átomos de la molécula; cuando es posible, se buscan las coordenadas espaciales tridimensionales de los átomos de la molécula (u otro sólido). [5]
Los métodos mediante los cuales se puede determinar la estructura de una molécula se denominan elucidación estructural . Estos métodos incluyen:
Otras fuentes de información son: Cuando una molécula tiene un electrón de espín desapareado en un grupo funcional de su estructura, también se pueden utilizar espectroscopias de resonancia de espín electrónico y ENDOR . Estas últimas técnicas se vuelven aún más importantes cuando las moléculas contienen átomos metálicos y cuando los cristales requeridos por la cristalografía o los tipos de átomos específicos que se requieren por RMN no están disponibles para su explotación en la determinación de la estructura. Por último, en algunos casos también se pueden utilizar métodos más especializados, como la microscopía electrónica .
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