Una estructura química de una molécula es una disposición espacial de sus átomos y sus enlaces químicos. Su determinación incluye que un químico especifique 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 pueden representar mediante fórmulas estructurales y modelos moleculares ; [1] las descripciones completas de la estructura electrónica incluyen especificar 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 (p. ej., oxígeno o nitrógeno diatómico ) hasta moléculas muy complejas (p. ej., 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, aproximadamente en 1858. [4] Estas teorías fueron las primeras en afirmar que los compuestos químicos no son un grupo aleatorio de átomos y grupos funcionales, sino más bien tenía un orden definido por la valencia de los átomos que componen la molécula, dando a las moléculas una estructura tridimensional que podía determinarse o resolverse.
En cuanto a la estructura química, hay que distinguir entre la conectividad pura de los átomos dentro de una molécula (constitución química), la descripción de una disposición tridimensional ( configuración molecular , incluye, por ejemplo, información sobre la quiralidad ) y la determinación precisa de las longitudes de los enlaces, los 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 pretende 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 en 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:
Fuentes adicionales de información son: Cuando una molécula tiene un espín electrónico desapareado en un grupo funcional de su estructura, también se pueden realizar espectroscopios ENDOR y de resonancia de espín electrónico . 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 requiere la RMN no están disponibles para explotar en la determinación de la estructura. Finalmente, en algunos casos también son aplicables métodos más especializados como la microscopía electrónica .
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