Noţiunea de structură chimică se referă la natura atomilor dintr-o moleculă, la numărul lor şi la felul în care sunt legaţi în acea moleculă.
Analiza elementală este prima etapă în stabilirea structurii unui compus organic. Analiza elementală presupune două tipuri de analiză, şi anume analiză calitativă şi cantitativă. Se supun unor astfel de analize numai compuşii organici puri.
Analiza calitativă stabileşte speciile de atomi care compun substanţa analizată. Acest tip de analiză se poate face prin metoda arderii ce presupune analiza gazelor rezultate din arderea compusului organic prin reacţii chimice specifice.
Analiza cantitativă stabileşte numărul de atomi din fiecare specie, adică stabileşte compoziţia substanţei analizate. Prin acest tip de analiză se determină masa şi concentraţia în compus a fiecărui tip de atom prezent.
Formula procentuală a fiecărui element din compus indică masa fiecărui element din 100 g de substanţă analizată.
Formula brută arată natura atomilor şi raportul în care se găsesc în moleculă, exprimat prin numere întregi.
Formula moleculară indică felul atomilor din moleculă şi numărul exact al acestora. Formula moleculară este, de fapt, un multiplu întreg al formulei brute şi se poate determina din formula brută dacă se cunoaşte masa molară a substanţei de analizat.
Formula structurală precizează modul de legare al atomilor în moleculă. Formula structurală precizează următoarele trei aspecte ale structurii unei substanţe organice:
- succesiunea sau aranjamentul atomilor în moleculă;
- tipul legăturilor covalente dintre atomii de carbon;
- orientarea atomilor în spaţiu.
Structura unui compus chimic poate fi redată cu ajutorul formulelor de proiecţie. Cel mai des, în scris, se utilizează formulele de proiecţie restrânse numite şi formule plane. Imaginea de mai jos redă formula de proiecţie şi formula de proiecţie restrânsă ale aceluiaşi compus.
Izomerii sunt compuşii organici care au aceeaşi formulă moleculară, deci conţin acelaşi tip şi acelaşi număr de atomi, însă aceşti atomi nu sunt legaţi în acelaşi fel, izomerii având astfel structuri diferite.
Izomerii se clasifică în două mari categorii: izomeri de constituţie şi izomeri sterici.
Izomerii de constituţie diferă prin modul de legare al atomilor, iar proprietăţile fizice şi chimice ale acestor izomeri sunt foarte diferite. Exemple sunt izomerii de catenă, izomerii de poziţie, şi izomerii de funcţiune.
Izomerii sterici au un aranjament spaţial diferit al unor atomi sau al unor grupe de atomi, iar proprietăţile fizice şi chimice ale acestor izomeri diferă mai puţin. În categoria izomerilor sterici intră izomerii optici şi izomerii geometrici.
