I efnafræði er sameind (sjaldnar molekul ) skilgreind sem nægjanlega stoðugur rafhlutlaus hopur tveggja eða fleiri frumeinda með fasta rumfræðilega skipan sem sterk efnatengi halda saman. Hana ma einnig skilgreina sem einingu tveggja eða fleiri atoma sem deilitengi halda saman. ^[1] Sameindir greinast fra fjolatoma jonum i þessum stranga skilningi. I lifrænni efnafræði og lifefnafræði er merking hugtaksins sameind viðari og nær einnig til hlaðinna lifrænna sameinda og lifsameinda .

Þessi skilgreining hefur þroast með vaxandi þekkingu a byggingu sameinda. Fyrri skilgreiningar voru onakvæmari og skilgreindu sameindir sem minnstu eindir hreinna kemiskra efna sem enn hefðu samsetningu og efnafræðilega eiginleika þeirra. ^[2] Þessi skilgreining reynist oft otæk þvi morg algeng efni, svo sem steindir , solt og malmar eru ur atomum eða jonum sem ekki mynda sameindir.

I kvikfræði lofttegunda er hugtakið sameind oft notað um hvaða ogn a loftformi sem er, ohað samsetningu. ^[3] Samkvæmt þvi væri minnsta eind eðallofttegunda talin sameind þott hun se aðeins ur einu otengdu atomi.

Sameind getur verið ur atomum sama frumefnis , eins og a við um surefni (O ₂ ), eða olikum frumefnum, eins og a við um vatn (H ₂ O). Atom og flokar sem tengjast með o-jafngildum tengjum svo sem vetnistengjum eða jonatengjum eru venjulega ekki talin stakar sameindir.

Ekki er hægt að skilgreina dæmigerðar sameindir fyrir jonisk solt og deilitengis-kristalla sem eru samsettir ur endurteknu mynstri einingarsella , annaðhvort i fleti (eins og i grafiti ) eða þriviðu (eins og i demanti eða natrinkloriði ). Þetta a einnig við um flest þettefni með malmtengjum .

Sameindafræði [ breyta | breyta frumkoða ]

Þau visindi sem fjalla um sameindir nefnast sameindaefnafræði eða sameindaeðlisfræði eftir aherslunni. Sameindaefnafræði fjallar um logmalin sem styra vixlverkun milli sameinda sem leiða til þess að efnatengi komast a og rofna, en sameindaeðlisfræði fjallar um logmalin sem styra byggingu þeirra og eiginleikum. I reynd er þessi aðgreining oljos. I sameindavisindum jafngildir sameind stoðugu kerfi ( bundnu astandi ) ur tveimur eða fleiri atomum . Stundum er gagnlegt að hugsa um fjolatomajonir sem rafhlaðnar sameindir. Hugtakið ostoðug sameind er notað um mjog hvarfgjarnar sameindir, þ.e. skammlifar samstæður ( hermueindir ) rafeinda og kjarna , svo sem sindurefni , sameindajonir, Rydbergsameindir , færsluastond , van der Waals efnasambond eða kerfi ur atomum sem rekast saman eins og i Bose-Einstein-doggum .

Saga [ breyta | breyta frumkoða ]

Rene Descartes varpaði fyrstur fram hugtakinu molecule sem merkir "orsma ogn" a 3. aratugi 17. aldar. Þo margir efnafræðingar hafi viðurkennt tilvist sameinda siðan snemma a 19. old vegna logmals Daltons um akveðin og margfold hlutfoll (1803-1808) og logmals Avogadrosar (1811), gætti motstoðu af halfu positivista og eðlisfræðinga svo sem Machs , Boltzmanns , Maxwells og Gibbs , sem litu a sameindir einfaldlega sem hentugar stærðfræðilegar hugarsmiðar. Með framlagi Perrins um browniska hreyfingu (1911) er lokasonnunin fyrir tilvist sameinda talin hafa komið fram.

Stærð sameinda [ breyta | breyta frumkoða ]

Flestar sameindir eru langtum minni en svo að seðar verði berum augum, en þo ekki allar. Minnsta sameindin er tviatoma vetni , H ₂ en lengd hennar er her um bil tvofold tengilengdin sem er 74 pm . Sameindir sem eru byggingareiningar lifrænna efnasmiða hafa lengd fra nokkrum tugum pm til nokkurra hundraða pm. Greina ma litlar sameindir og jafnvel utlinur einstakra atoma með rafeindasmasja . Stærstu sameindir nefnast risasameindir og ofursameindir . Deoxyribosakjarnsyra , sem er risasameind , getur orðið storsæ , sem og sameindir margra fjolliða .

Virkur sameindarradii endurspeglar þa stærð sem sameind virðist hafa i lausn. ^[4]

Sameindarformula [ breyta | breyta frumkoða ]

Efnaformula efnasambands er einfaldasta heiltoluhlutfall frumefnanna sem það er gert ur. Til dæmis er vatn avallt sett saman ur vetni og surefni i hlutfollunum 2:1. Etylalkohol eða etanol er avallt sett saman ur kolefni , vetni og surefni i hlutfollunum 2:6:1. Þetta akvarðar gerð sameindar en er þo ekki einhlitt. Til dæmis hefur dimetyleter somu hlutfoll og etanol. Sameindir með somu atom i mismunandi upproðunum nefnast raðbrigði .

Sameindarformula sameindar lysir nakvæmum fjolda þeirra atoma sem sameindin er sett saman ur og auðkennir þar með raðbrigðin.

Efnaformulan er oft hin sama og sameindarformulan en ekki alltaf. Til dæmis hefur sameindin etyn sameindarformuluna C ₂ H ₂ en einfaldasta heiltoluhlutfall frumefnanna er CH.

Molmassa efnis ma reikna ut fra efnaformulunni og setja fram i hefðbundnum atommassaeiningum . I kristollum er hugtakið formulueining notað i stokiometriskum reikningum.

Sameindarumfræði [ breyta | breyta frumkoða ]

Sameindir hafa fasta jafnvægis-rumskipan ? tengilengdir og -horn ? sem þær sveiflast stoðugt um með titrings- og snuningshreyfingu. Hreint efni er ur sameindum með somu meðaltals-rumfræðilega byggingu. Efnaformulan og bygging sameindarinnar eru hinir tveir mikilvægu þættir sem akvarða eiginleika þess, einkum hvarfgirnina . Raðbrigði deila somu efnaformulu en hafa yfirleitt mjog olika eiginleika vegna olikrar byggingar. Formbrigði , tiltekin tegund raðbrigða, geta haft mjog aþekka eðlis-efnafræðilega eiginleika en um leið mjog olika lifefnafræðilega virkni.

Sameindalitrofsgreining [ breyta | breyta frumkoða ]

Sameindalitrofsgreining fæst við viðbragð ( litrof ) sameinda sem vixlverka við konnunarmerki af þekktri orku (eða tiðni samkvæmt formulu Plancks .) Tvistrunarfræði er fræðilegur bakgrunnur litrofsgreiningar.

Konnunarmerkið sem notað er i litrofsgreiningu getur verið rafsegulbylgja eða oreindageisli ( rafeinda , jaeinda o.s.frv.) Viðbragð sameindarinnar kann að felast i gleypingu merkis ( gleypnilitrofsgreining ), utgeislun annars merkis ( utgeislunarlitrofsgreining ), sundrun eða efnafræðilegum breytingum.

Litrofsgreining er viðurkennd sem oflugt verkfæri við rannsoknir a smasæjum eiginleikum sameinda, einkum orkustigum þeirra. Til að oðlast sem mestar smasæjar upplysingar ur tilraunaniðurstoðum er litrofsgreining oft tengd saman við efnafræðilega utreikninga .

Fræðilegar hliðar [ breyta | breyta frumkoða ]

Skoðun sameinda utfra sameindaeðlisfræði og kennilegri efnafræði byggist að verulegu leyti a skammtafræði , sem liggur til grundvallar skilningi a efnatenginu . Einfaldasta sameindin er vetnis-sameindar-jonin H ₂ ⁺ og einfaldasta efnatengið af ollum er einnar-rafeindar-tengið. H ₂ ⁺ er sett saman ur tveimur jakvætt hloðnum roteindum og einni neikvætt hlaðinni rafeind sem bindast saman með þvi að skiptast a ljoseindum , sem þyðir að auðveldara er að leysa Schrodingerjofnu kerfisins vegna fjarveru frahrindikrafta milli tveggja rafeinda. Eftir tilkomu hraðvirkra tolva hafa nalgunarlausnir fyrir floknari sameindir orðið mogulegar og eru þær eitt helzta viðfangsefni reiknilegrar efnafræði .

Þegar reynt er að skilgreina nakvæmlega hvort tiltekin skipan atoma se "nogu stoðug" til að lita megi a hana sem sameind, segir IUPAC að hun "verði að samsvara lægð a mættisorkuyfirborðinu sem er nogu djup til að fanga a.m.k. eitt titringsastand". ^[1] Þessi skilgreining er aðeins hað styrk vixlverkunarinnar milli atomanna, ekki eðli hennar. Raunar telur hun með veikt tengdar samstæður sem yfirleitt væri ekki litið a sem sameindir, svo sem helin- tviliðuna He ₂ , sem hefur aðeins eitt bundið titrings-astand ^[5] og er svo laustengt að hennar verður sennilega aðeins vart við mjog lagan hita.

Heimildir [ breyta | breyta frumkoða ]

1. ↑ ^{1,0 1,1} Snið:GoldBookRef
2. ↑ Molecule Definition (Frostburg State University)
3. ↑ E.g. see [1]
4. ↑ [www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?IA=WO1999030745&DISPLAY=DESC -(WO/1999/030745) DOTA-BIOTIN DERIVATIVES
5. ↑ Anderson, James B. (2004). ?Comment on "An exact quantum Monte Carlo calculation of the helium-helium intermolecular potential" [J. Chem. Phys. 115, 4546 (2001)]“. J Chem Phys . 120 (20): 9886?7. doi : 10.1063/1.1704638 . PMID   15268005 .