molekyylipituuksia

Molekyylipituuksia tarkoitetaan kemiallisten molekyylien pituuden ominaisuuksia, jotka kattaa sekä yksittäisten kovalenttisten sidosten pituudet että molekyylin kokonaisulottuvuuden. Sidosten pituudet mittaavat kahden atomin välistä etäisyyttä sidoksen kohdalla, kun taas kokonaispituudella tarkoitetaan molekyylin eniten pituuteen suuntautuvaa ulottuvuutta, esimerkiksi end-to-end- tai suurimman mahdollisen pituuden mittaa konformaatioista riippuen. Pituusyksikköinä käytetään yleisesti Ångströmiä (Å), jossa 1 Å = 0,1 nanometriä.

Sidosten pituudet ovat suhteellisia ja riippuvat sidoksen tyypistä, kemiallisesta ympäristöstä ja sidoksen sointuisuudesta. Esimerkiksi C–C-sidos on tavallisesti noin 1,54 Å (yksinkertainen), C=C noin 1,34 Å (kaksoissidos) ja C≡C noin 1,20 Å (kolmosidos). Hienovaraisia eroja esiintyy myös C–O-, N–H- ja C=O-sidoksissa sekä konjugaatiossa ja aromatisuudessa, jotka voivat lyhentää tai pidentää sidosta suhteessa perusmalliin. Happi- ja typpisidosten pituudet asettuvat tyypillisesti noin 0,96 Å (O–H) sekä noin 1,0–1,1 Å (N–H) ydin. Nämä arvot ovat yleisiä viitteitä ja voivat muuttua sidosten ympäröivän elektronisen rakenteen mukaan.

Molekyylin kokonaispituus vaihtelee suuresti konformaatioiden mukaan. Lineaariset tai pitkät molekyylit voivat olla noin useista Å:sta jopa useisiin kymmeniin nanometreihin, kun taas monimutkaiset ja pulleat molekyylit voivat olla huomattavasti lyhyempiä. Kokonaispituus voidaan arvioida summataan sidosten pituuksista tietyssä konfiguraatiossa, mutta todellinen ulottuvuus riippuu kolmiulotteisesta asennosta ja termisestä liikkeestä.

Mittaaminen ja tiedonlähteet perustuvat muun muassa röntgenkristallografiaan, neutronikriistallografiaan ja elektronidiffraaktioon, sekä teoreettiseen laskentaan kuten kvantti- ja klassisiin Monte Carlo -menetelmiin. Näiden menetelmien avulla pituuksia voidaan määrittää sekä kiinteissä aineissa että kaasumaisissa olosuhteissa. Molekyylipituuksien tunteminen on tärkeää reaktioiden ennustamisessa, aineiden fysikaalisissa ominaisuuksissa sekä materiaalien suunnittelussa.