化学種

化学種とは、特定の、固有の識別可能な一連の性質を示す物質の一種です。^{[ 1 ]}化学種を指すために体系的な化学名を使用できます。

実際には、化学者は、ある種の分子間および異なる種の分子間の相互作用に影響を与える分子構造の特徴を区別することによって、化学種を識別します。強いものから弱いものへと順に、これらの特徴には、結合の種類（イオン結合、共有結合、金属結合）、同位体組成、そして極低温環境では分子の超微細構造が含まれます。^{[ 2 ]}

正式には、化学種とは、特定の時間スケール（つまり実験の過程）にわたって同じ一連のアクセス可能なエネルギー準位を持つ、特定の形態の化学物質または化学的に同一の分子実体のことです。 ^{[ 1 ]} 例えば、水と鉄は、異なる化学結合（分子間力を伴う共有結合分子内結合と金属結合）と原子構造（液体と固体）を持ち、これらが観測される時間スケールにわたってそれぞれの原子が相互作用する方法を制御しているため、異なる化学種となります。

統計力学によれば、分子間の微視的な相互作用と、分子群内の各分子内の微視的な相互作用によって、その分子群が到達できる可能な配置が決定されることがわかっています。 ^{[ 3 ]}微視的な配置が同一の実体の集合として、化学種を構成する粒子は、微視的な化学的挙動が同一であるため、同じエネルギー準位を探索します。

一般的な化学種には、原子、分子、ラジカル、超分子複合体、および固体化合物中の化学的に同一の原子または分子構造が含まれます。化学種が基本構造単位として独立して存在できるかどうか（例：水）またはできないかどうか（例：グラファイト）は関係ありません。^{[ 1 ]}化学種には、特定の化学名と化学式が付けられることがよくあります。

同じように呼ばれる化合物すべてが化学種であるとは限りませんが、それぞれの固有の化学種には常に正確な名前を付けることができます。DNAは、異なる構造を持ち、異なるエネルギー配置をとることができる多くの分子に一般的に適用される名前であるため、化学種ではありません。 ^{[ 4 ]}ただし、DNAの塩基対のまったく同じ配列のコピーが多数ある場合、その特定のDNA配列は化学種とみなされます。同様に、ウランの同位体は、化学反応性は同じであるにもかかわらず、例えば遠心分離機によって分離できる、異なる化学種です。