Chemische Struktur

Die chemische Struktur gibt den Aufbau auf molekularer oder ionischer Ebene eines einheitlichen (homogenen) Stoffes wieder. Sie gibt an, wie Atome, Atomgruppen, Ionen und Bindungen bzw. freie Elektronenpaare räumlich angeordnet sind. Im Einzelnen beschreiben die Konstitution, Konfiguration und Konformation den Aufbau molekularer und ein Kristallgitter den Aufbau ionischer Verbindungen. Zu ihrer Darstellung werden verschiedene chemische Formeln und Modelle, wie Kalottenmodelle oder Kugel-Stab-Modelle, verwendet. Information über die Struktur einer Verbindung ist oft, entsprechend den Regeln der chemischen Nomenklatur, auch in ihrem Namen enthalten. Moderne Datenbanken arbeiten hingegen mit eindeutigen Strukturcodes wie InChI, SMILES oder WLN. Mit der Aufklärung der chemischen Struktur beschäftigt sich die Strukturchemie.

Instrumentelle Verfahren

Die Strukturaufklärung von Molekülen wird in der Strukturanalytik heutzutage mit verschiedenen instrumentellen Verfahren vorgenommen.

• Die Struktur kristalliner Substanzen kann vor allem mit Beugungsmethoden bestimmt werden. Je nachdem ob Röntgen-, Elektronen- oder Neutronenstrahlen gebeugt werden, sind das die Methoden
  • Röntgendiffraktometrie bzw. Röntgenbeugung
  • Elektronenbeugung und
  • Neutronenbeugung
• Zur Bestimmung der Struktur in Flüssigkeiten, Gasen und amorphen Festkörper eignen sich die Methoden
  • NMR-Spektroskopie
  • Massenspektrometrie
  • Schwingungsspektroskopie, vor allem Infrarot- und Raman-Spektroskopie
  • die Röntgenabsorptionsspektroskopie, insbesondere die EXAFS-Spektroskopie, die z.B. die Bestimmung der Entfernung von Nachbaratomen erlaubt.
• Einige Methoden werden vor allem zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Oberflächen benutzt. Sie können aber auch zur Untersuchung von Festkörperstrukturen dienen:
  • Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und
  • Augerelektronenspektroskopie (AES).