Attualmente sono noti più di 30 milioni di composti chimici, di cui 1 milione sono inorganici e il resto sono organici. I chimici determinano le proprietà fisiche e chimiche di queste sostanze (punti di fusione e di ebollizione, solubilità, densità...). Tuttavia, l'informazione più ambita dal chimico è la determinazione della struttura del composto, che tipo di atomi lo compongono e come questi atomi sono legati.
Sappiamo che una sostanza come il butano è composta da carbonio e idrogeno. Ogni molecola contiene 4 atomi di carbonio e 10 atomi di idrogeno, che è rappresentato dalla formula C 4 H 10 , chiamata formula molecolare. Sappiamo anche che gli atomi di carbonio sono legati a formare una catena lineare. 3 idrogeni sono attaccati al primo carbonio, 2 idrogeni al secondo carbonio, 2 idrogeni al terzo carbonio e gli ultimi 3 idrogeni al quarto carbonio.
In che modo i chimici ottengono queste informazioni? Sfortunatamente, non esiste un microscopio in grado di distinguere gli atomi e vedere come si uniscono per formare la molecola. Ecco i passi da seguire:
1. Determinare la formula molecolare, che può essere eseguita utilizzando la spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS). Sebbene esistano metodi classici che consentono di determinare la formula molecolare dalla composizione percentuale e dal peso molecolare del composto. A questo punto, conosciamo gli atomi che compongono il nostro composto e il rapporto a cui partecipano. Nel caso del butano, C 4 H 10 Una volta nota la formula molecolare, possiamo scrivere le possibili strutture del composto. La formula C 4 H 10 è compatibile con due isomeri: butano lineare e metilpropano.
2. Considerate le possibili strutture della nostra formula molecolare, l'analisi degli spettri permetterà di distinguere alcuni isomeri da altri per stabilire quale di essi corrisponde alla sostanza problematica.
