Кіріспе
Молекулалардың реттелген және сұрыпталған тәртібі.
Молекуланың химиялық құрылымы – оның атомдарының және олардың химиялық байланыстарының кеңістіктегі орналасуы. Оны анықтауға химиктің молекулалық геометрияны және, мүмкін болған жағдайда, мақсатты молекуланың немесе басқа қатты дененің электрондық құрылымын анықтауы кіреді. Молекулалық геометрия – молекуладағы атомдардың кеңістіктегі орналасуы және оларды байланыстырып тұратын химиялық байланыстарды көрсетеді, оларды құрылымдық формулалармен және молекулалық модельдермен бейнелеуге болады; толық электрондық құрылымды сипаттауға молекуланың молекулалық орбитальдарының толтырылуын анықтау жатады. Құрылымды анықтау өте қарапайым молекулалардан (мысалы, екіатомды оттегі немесе азоттан) бастап, өте күрделі молекулаларға (мысалы, ақуыз немесе ДНК сияқты) дейін қолданылуы мүмкін.
Өмірбаян
Химиялық құрылым теориясын алғаш рет 1858 жыл шамасында Аугуст Кекуле, Арчибальд Скотт Купер және Александр Бутлеров сияқты ғалымдар әзірледі. Бұл теориялар химиялық қосылыстардың атомдар мен функционалдық топтардың ретсіз жиынтығы емес, молекуланы құрайтын атомдардың валенттілігімен анықталатын белгілі бір ретке ие екенін, сондай-ақ молекулаларға анықтауға немесе шешуге болатын үш өлшемді құрылымды беретінін алғаш рет көрсетті. Химиялық құрылымды қарастырғанда, молекуладағы атомдардың қарабайыр байланысын (химиялық құрамы), үш өлшемді орналасуын сипаттауды (молекулалық конфигурация, мысалы, хиральдық туралы мәліметтерді қамтиды) және байланыс ұзындығы, бұрыштар мен бұрылу бұрыштарын нақты анықтауды, яғни (салыстырмалы) атомдық координаттардың толық бейнесін ажырату қажет. Химиялық қосылыстардың құрылымын анықтауда, әдетте, ең алдымен және ең кемінде молекуладағы барлық атомдар арасындағы байланыстың схемасы мен дәрежесін алуға тырысады; мүмкіндігі болған жағдайда, молекуладағы (немесе басқа қатты денедегі) атомдардың үш өлшемді кеңістіктік координаттарын іздейді.
Құрылымдық түсініктеме
Молекуланың құрылымын анықтау әдістері құрылымдық түсіндіру деп аталады. Бұл әдістерге мыналар жатады: тек атомдардың байланысына қатысты: ядролық магниттік резонанс (протон және көміртек-13 ЯМР), массалық спектрометрияның әртүрлі әдістері (жалпы молекулалық массаны, сондай-ақ фрагмент массаларын беру үшін). Абсорбциялық спектроскопия және тербеліс спектроскопиясы, инфрақызыл және Раман сияқты әдістер, тиісінше, бірнеше байланыстардың саны мен орналасуы туралы және функционалдық топтардың түрлері туралы маңызды қосымша ақпаратты ұсынады (олардың ішкі байланысы тербеліс сипаттамаларын береді); молекулалардың электрондық құрылымына әсер ететін қосымша қорытынды зерттеулерге циклдық вольтаметрия және рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия кіреді. Дәл метрикалық үш өлшемді ақпаратқа қатысты: газдар үшін газды электронды дифракция және микротолқындық (айналу) спектроскопиясы (және басқа да айналуға негізделген спектроскопия) және кристалл қатты күйі үшін рентгендік кристаллография немесе нейтронды дифракция арқылы алуға болады. Бұл әдістер атомдық масштабтағы ажыратымдылықпен үш өлшемді модельдерді құрастырады, әдетте қашықтық үшін 0,001 Å және бұрыштар үшін 0,1° дәлдікпен (көбінесе тіпті жақсырақ). Қосымша ақпарат көздері: Егер молекуланың құрылымындағы функционалдық топта жұпсыз электрон спині болса, ENDOR және электрон спиндік резонанстық спектроскопияны да жүргізуге болады. Бұл соңғы әдістер молекулаларда металл атомдары бар болған кезде және кристаллографияға қажетті кристалдар немесе ЯМР-ға қажетті атом түрлерін құрылымды анықтау үшін қолдану мүмкін болмағанда маңызды болады. Соңында, кейбір жағдайларда электронды микроскопия сияқты арнайы әдістер де қолданылады.
concerning only connectivity of the atoms: spectroscopies such as nuclear magnetic resonance (proton and carbon 13 NMR), various methods of mass spectrometry (to give overall molecular mass, as well as fragment masses). Techniques such as absorption spectroscopy and the vibrational spectroscopies, infrared and Raman, provide, respectively, important supporting information about the numbers and adjacencies of multiple bonds, and about the types of functional groups (whose internal bonding gives vibrational signatures); further inferential studies that give insight into the contributing electronic structure of molecules include cyclic voltammetry and X ray photoelectron spectroscopy. concerning precise metric three dimensional information: can be obtained for gases by gas electron diffraction and microwave (rotational) spectroscopy (and other rotationally resolved spectroscopy) and for the crystalline solid state by X ray crystallography or neutron diffraction. These technique can produce three dimensional models at atomic scale resolution, typically to a precision of 0.001 Å for distances and 0.1° for angles (in unusual cases even better). Additional sources of information are: When a molecule has an unpaired electron spin in a functional group of its structure, ENDOR and electron spin resonance spectroscopes may also be performed. These latter techniques become all the more important when the molecules contain metal atoms, and when the crystals required by crystallography or the specific atom types that are required by NMR are unavailable to exploit in the structure determination. Finally, more specialized methods such as electron microscopy are also applicable in some cases.