Fisicoquímica orgánica
[3][5][6] La termoquímica de reactivos intermedios —carbocationes, carbaniones y radicales libres— es también interesante para los químicos orgánicos.
Uno de los principales métodos para evaluar la estabilidad química y la energética es el análisis conformacional.
El valor A es la diferencia en la energía libre de Gibbs entre las formas axiales y ecuatoriales del ciclohexano sustituido.
Al añadir los valores A de varios sustituyentes, se puede predecir la conformación preferida por un derivado del ciclohexano.
Esta reacción ocurre inmediatamente cuando el nucleófilo ataca la especie que es antiperiplanar al grupo saliente.
[8] Con este efecto, puede usarse el análisis conformacional para diseñar moléculas que tengan reactividad mejorada.
[9][10][11] Algunos artículos recientes han investigado el predominio de las contribuciones estéricas, electrostáticas e hiperconjugativas a las barreras rotacionales en el etano, butano y otras moléculas sustituidas.
[12] Los químicos utilizan el estudio de interacciones o enlaces no covalentes intramoleculares e intermoleculares para evaluar la reactividad.
Las propiedades de los ácidos y las bases son relevantes para la Fisicoquímica orgánica.
El principio ácido-base duro-blando se utiliza para predecir interacciones moleculares y la dirección de reacción.
Los químicos han usado también el principio del control de reacción cinético y termodinámico.
Hoy en día, esto se hace casi exclusivamente por el uso de técnicas espectroscópicas rápidas y sin ambigüedades.
La masa atómica afecta el punto cero del estado vibracional de las moléculas asociadas.
Los sustituyentes pueden ejercer un efecto a través de interacciones estéricas y electrónicas.
[3] Este análisis compara el efecto de varios sustituyentes en la ionización del ácido benzoico con sus impactos en diferentes sistemas químicos.
Los disolventes pueden tener un poderoso efecto en la solubilidad, la estabilidad química y la velocidad de reacción.
Un cambio en el disolvente puede permitir a los químicos ejercer influencia en el control termodinámico o cinético de la reacción.
Las reacciones ocurren a diferentes velocidades en distintos disolventes debido al cambio en la distribución de carga durante una transformación química.
Entender la configuración molecular de reactivos como estos es particularmente importante para mejorar la selectividad en síntesis asimétricas.
Pero estos son únicamente formalismos útiles y no representan la realidad física.
[14] Toda la información acerca del sistema está contenida en la función de onda.
Esta última es modificada repetidas veces hasta que la energía asociada se minimiza.
Por esta razón, estos cálculos son realizados por superordenadores de gran potencia.
Es importante señalar que las soluciones para átomos con muchos electrones dan propiedades como el diámetro y la electronegatividad, los cuales se asemejan bastante a los datos experimentales y a los patrones hallados en la tabla periódica.
Las soluciones para moléculas, como el metano, dan representaciones exactas de su estructura electrónica, las cuales no se pueden obtener por métodos experimentales.
Por lo tanto, es posible resolver la superficie de energía completa para una reacción dada.
Las técnicas espectroscópicas se suelen clasificar de acuerdo al tipo de excitación que se está estudiando, como las excitaciones vibracionales, rotacionales, electrónicas, resonancia magnética nuclear y resonancia paramagnética electrónica.
Los núcleos que no son indistinguibles en una determinada molécula absorben a diferentes frecuencias, y el área integrada bajo el pico en el espectro de RMN es proporcional al número de núcleos que responden a esa frecuencia.
Sin embargo, esta técnica requiere un aparato más elaborado y es menos utilizada por lo general.
Esta fragmentación puede dar una gran idea de la secuencia en polímeros como proteínas y ácidos nucleicos.
