En la teoría de grafos químicos y en la química matemática , un grafo molecular o grafo químico es una representación de la fórmula estructural de un compuesto químico en términos de la teoría de grafos . Un grafo químico es un grafo etiquetado cuyos vértices corresponden a los átomos del compuesto y las aristas corresponden a los enlaces químicos . Sus vértices están etiquetados con los tipos de átomos correspondientes y las aristas están etiquetadas con los tipos de enlaces. [1] Para fines particulares, cualquiera de los etiquetados puede ignorarse.
Un gráfico molecular empobrecido en hidrógeno o un gráfico molecular suprimido en hidrógeno es un gráfico molecular con vértices de hidrógeno eliminados.
En algunos casos importantes ( cálculo de índice topológico , etc.) es suficiente la siguiente definición clásica: un grafo molecular es un grafo conexo, no dirigido, que admite una correspondencia biunívoca con la fórmula estructural de un compuesto químico en el que los vértices del grafo corresponden a los átomos de la molécula y las aristas del grafo corresponden a los enlaces químicos entre estos átomos. [2] Una variante es representar los materiales como grafos euclidianos infinitos , en particular, los cristales como grafos periódicos . [3]
Arthur Cayley fue probablemente el primero en publicar resultados que consideran grafos moleculares ya en 1874, incluso antes de la introducción del término " grafo ". [4] Para los fines de enumeración de isómeros , Cayley consideró "diagramas" hechos de puntos etiquetados por átomos y conectados por enlaces en un ensamblaje. Además introdujo los términos plerograma y quenograma , [5] que son el grafo molecular y el grafo molecular suprimido por hidrógeno respectivamente. Si uno continúa eliminando átomos conectados por un solo enlace, llega a un mero quenograma , posiblemente vacío. [6]
En su Chemical Graph Theory, Danail Bonchev rastrea los orígenes de la representación de fuerzas químicas mediante diagramas que pueden llamarse "gráficos químicos" a mediados del siglo XVIII. A principios del siglo XVIII, la noción de gravedad de Isaac Newton había dado lugar a ideas especulativas de que los átomos se mantienen unidos por algún tipo de "fuerza gravitacional". En particular, desde 1758, el químico escocés William Cullen utilizó en sus conferencias lo que llamó "diagramas de afinidad" para representar fuerzas que supuestamente existían entre pares de moléculas en una reacción química. En un libro de 1789 de William Higgins se utilizaron diagramas similares para representar fuerzas dentro de las moléculas. Estos y algunos otros diagramas contemporáneos no tenían relación con los enlaces químicos: esta última noción se introdujo recién en el siglo siguiente. [7]