เคมีโครงสร้างเป็นส่วนหนึ่งของวิชาเคมีและเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อและรูปร่างของสารเคมีแต่ละชนิด ซึ่งรวมถึงโมเลกุลไอออนและพอลิเมอร์โครงสร้างมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจพฤติกรรมของสารเคมี ดังนั้นหัวข้อนี้จึงเป็นพื้นฐาน โครงสร้างถูกรวมเข้ากับสาขาหลักของวิชาเคมี เช่นเคมีอนินทรีย์^{[ 2 ]}และเคมีอินทรีย์^{[ 3 ]} ตัวบ่งชี้หนึ่งของความสำคัญของเคมีโครงสร้างคือ รางวัลโนเบลสาขาเคมีหลายรางวัลได้รับมอบให้แก่ผู้ที่มีความเข้าใจเชิงโครงสร้างหรือเทคนิคที่สำคัญในการกำหนดโครงสร้าง^{[ 4 ]}

ในวิชาเคมี "โครงสร้าง" มีความหมายแตกต่างกันไปตามขนาดความยาวและช่วงเวลา ในระดับความยาวที่เล็กกว่านั้น โครงสร้างหมายถึงระยะห่างและมุมระหว่างอะตอม ส่วนในระดับความยาวที่ใหญ่กว่านั้น สมมาตรและความเป็นคาบเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญ

ทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยAugust Kekulé , Archibald Scott CouperและAleksandr Butlerovเป็นต้น ตั้งแต่ประมาณปี 1858 Kekulé เสนอแนวคิดแรกเริ่มเกี่ยวกับวาเลนซีโดยแนะนำว่าธาตุต่างๆ มีจำนวนพันธะเคมีที่ต้องการ Couper พัฒนาแผนภาพโครงสร้างทางเคมี เป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นวิธีการแสดงโครงสร้างบนกระดาษ Butlerov เป็นคนแรกที่ใช้คำว่า 'โครงสร้าง' ในทางเคมีและตระหนักว่าสารประกอบทางเคมีไม่ใช่กลุ่มอะตอมและหมู่ฟังก์ชันแบบสุ่ม แต่มีลำดับที่แน่นอนซึ่งกำหนดโดยวาเลนซีของธาตุที่ประกอบเป็นโมเลกุล^{[ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2426 อเล็กซานเดอร์ ครัม บราวน์สรุปโครงสร้างผลึกของNaClและสร้างแบบจำลองโดยใช้เข็มถักและลูกขนสัตว์ เขายังเสนอโครงสร้างสำหรับกรดเอทาโนอิกที่ตรงกับแบบจำลองสมัยใหม่ก่อนที่จะมีการพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์โครงสร้างเชิงทดลอง^{[ 4 ]}

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มีเพียงสเปกโทรสโก ปีแสงที่มองเห็นได้เท่านั้น ที่ให้ข้อมูลโครงสร้างโดยตรง แต่สิ่งนั้นก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว ในปี 1915 วิลเลียม เฮนรี แบรกก์และวิลเลียม ลอว์เรนซ์ แบรกก์ บุตรชาย ได้รับรางวัลโนเบลจากการพัฒนารูปแบบแรกเริ่มของการวิเคราะห์โครงสร้างผลึกด้วยรังสีเอกซ์ และในปี 1922 ฟรานซิส แอสตันได้รับรางวัลจากการสร้างเครื่องสเปกโทรเมตรมวลเครื่อง แรก การค้นพบกลศาสตร์ควอนตัมในช่วงทศวรรษ 1920 นำไปสู่การศึกษาทางฟิสิกส์พื้นฐานหลายด้านที่สามารถนำไปใช้ในการกำหนดโครงสร้างทางเคมีได้ รวมถึงปรากฏการณ์รามาน สเปกโทรสโกปีมอส ส์บาวเออร์และนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา เครื่องตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์และเทคนิคการวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยเพิ่มข้อมูลโครงสร้างอย่างมากและลดเวลาในการสร้างและวิเคราะห์ข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเคมีโครงสร้าง การพัฒนาวิธีการโดยตรงของการวิเคราะห์ผลึกด้วยรังสีเอกซ์โดยเฮอร์เบิร์ต เอ. ฮอปต์แมนและเจอโรม คาร์ลนำไปสู่รางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1985 ^{[ 4 ]}

โดยทั่วไปแล้ว เคมีโครงสร้างอนินทรีย์จะเน้นที่ของแข็ง โดยเฉพาะของแข็งผลึก เนื่องจากสารประกอบอนินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นโลหะที่รวมกับธาตุอโลหะซึ่งก่อตัวเป็นของแข็ง โครงสร้างเหล่านี้โดยทั่วไปเป็นแลตติสปกติที่มีขอบเขตอนันต์ใน 2 หรือ 3 มิติ ซึ่งทำให้สามารถใช้ วิธี การเลี้ยวเบน รังสีเอกซ์และนิวตรอนที่มีประสิทธิภาพสูง ในการกำหนดโครงสร้างทางเคมีได้^{[ 5 ] : 4}

เคมีโครงสร้างอินทรีย์เกี่ยวข้องกับโมเลกุลจำกัดซึ่งมักมีอยู่ในสถานะไอ ของเหลว และของแข็งภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน โมเลกุลจำกัดแบบง่ายสามารถศึกษาได้ในเฟสไอด้วยการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน แต่บ่อยครั้งที่ต้องใช้เทคนิคทางสเปกโทรสโกปีควบคู่กับทฤษฎี^{[ 5 ] : 4}

มีการพัฒนาวิธีการมากมายเพื่อกำหนดโครงสร้างทางเคมี เทคนิคจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของตัวอย่าง ได้แก่ ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง หนึ่งในเทคนิคที่สำคัญที่สุดคือการวิเคราะห์ผลึกด้วยรังสีเอกซ์ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์ของแข็ง^{[ 6 ] [ 7 ]}อีกเทคนิคหนึ่งที่โดดเด่นคือสเปกโทรสโกปี NMRซึ่งใช้เป็นประจำในเคมีอินทรีย์แต่สามารถนำไปใช้กับตัวอย่างได้หลากหลายประเภท^{[ 8 ]}

นอกจากโครงสร้างคงที่แล้ว เคมีโครงสร้างยังรวมถึงความสนใจในพลวัต เช่นฟลักซ์ชันนาลิตี้ในกรณีเช่นนี้ มาตราส่วนเวลาของเทคนิคจะต้องตรงกับมาตราส่วนเวลาของพลวัต ตัวอย่างคลาสสิกคือไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (DMF) ซึ่งมีการวิเคราะห์พลวัตโดยใช้สเปกโทรสโกปี NMR แบบไดนามิก^{[ 9 ]}

• โครงสร้างทางเคมี