தனிமங்களின் கலவை மற்றும் மூலக்கூறு அமைப்பு கரிம வேதியியலின் இதயத்தில் உள்ளது, இது இன்று உலகில் மிகவும் பிரபலமான அறிவியல்களில் ஒன்றாகும். கரிம வேதியியல் என்பது வேதியியல் உறவுகள் மற்றும் அதன் விளைவாக வரும் சேர்மங்கள் பற்றிய ஆய்வு ஆகும். பூமியில் உள்ள அனைத்து உயிரினங்களின் வளர்ச்சியிலும் இது ஒரு அடிப்படை அறிவியலாகும். அதுபோல, கல்லூரியின் ஒவ்வொரு வடிவத்திலும் இது ஒரு முக்கிய பகுதியாகும், அது நான்கு வருட நிறுவனமாக இருந்தாலும் அல்லது இலாப நோக்கற்ற கல்வி நிறுவனமாக இருந்தாலும் சரி.
மூலக்கூறுகள் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஒத்த அணுக்கள் ஒரு மின் வேதியியல் எதிர்வினை மூலம் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன. அவற்றின் தனித்துவமான வேதியியல் பிணைப்புகள் காரணமாக, மூலக்கூறுகள் இயற்கையின் வியக்க வைக்கும் அதிசயங்களில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகின்றன. இயற்கையில், மூலக்கூறுகள் ஈர்ப்பு விசையால் ஒன்றிணைக்கப்படுகின்றன, ஆனால் அது கூட நீர், ஆக்ஸிஜன், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் பிற வாயுக்களின் அற்புதமான பிணைப்புக்கு கூட்டு மூலக்கூறுகளை உருவாக்க உதவவில்லை. இந்த கலவைகள் முழு பிரபஞ்சம் முழுவதும் காணப்படுகின்றன என்பது இன்னும் பிரமிக்க வைக்கிறது.
மூலக்கூறுகள் ஒரு அணுக்கருவைக் கொண்ட அணுக்களால் ஆனவை (இது எலக்ட்ரானைக் கொண்டு செல்கிறது). எலக்ட்ரான் பகிர்வு என்பது தனிமங்களுக்கிடையே பெரிய வித்தியாசம். அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதன் துருவமுனைப்பு எனப்படும். எதிர்மறையை விட நேர்மறை எலக்ட்ரான்கள் அதிகமாக இருந்தால், அணு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும், மேலும் நேர்மறையை விட எதிர்மறை எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், அணு நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படும். இந்த துகள்களுக்கு இடையிலான பிணைப்புகள் இரசாயன எதிர்வினை எனப்படும் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படுகின்றன.
அணுக்கள் ஒரு கரு மற்றும் எலக்ட்ரானால் ஆனவை; புரோட்டானும் எலக்ட்ரானும் பிரிக்க முடியாதவை, ஏனெனில் அவற்றின் வேதியியல் பிணைப்பு ஒன்றுதான். ஒரு அணுவில் உள்ள புரோட்டான்கள் அல்லது நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் எண்ணிக்கை எப்போதும் இரண்டாக இருக்கும் போது எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அல்லது எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் எப்போதும் ஒன்றாக இருக்கும். அதனால்தான் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களும் ஒரே மாதிரி இல்லை: ஒவ்வொரு அணுவிலும் ஒரே ஒரு எலக்ட்ரான் மட்டுமே உள்ளது. ஒரு மூலக்கூறை உருவாக்க, ஒரு ஜோடி கார்பன் அணுக்கள் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவுடன் சேர்ந்து ஒரு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன.
கரிம சேர்மங்கள் ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறைக் கொண்டிருக்கும். இந்த அணுக்கள் ஒன்று அல்லது இரண்டு எலக்ட்ரான்களால் ஆனவை. இந்த சேர்மங்கள் கார்பன் அணுக்களை ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுடன் இணைக்கும் இரண்டு வேதியியல் பிணைப்புகளுக்கு இடையிலான வேதியியல் பிணைப்பின் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன. இயற்கையில் நாம் காணும் கரிம சேர்மங்கள் கரிம சேர்மங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.
பல வகையான இரசாயன பிணைப்பு நடைபெறுகிறது, ஆனால் சிலவற்றைப் புரிந்துகொள்வது மற்றவற்றை விட எளிதாக இருக்கும். அணுக்கள் மற்றும் அவற்றின் அணுக்கள் அல்லாத பல ஒத்த இயற்பியல் பண்புகளைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன, அவற்றின் வேதியியல் பிணைப்பு மற்றும் பிற கரிம சேர்மங்களுடனான பிணைப்பு மற்றும் எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி அல்லது சார்ஜ் ஆகியவை அடங்கும். பல வகையான கோவலன்ட் கலவைகள் உள்ளன, அவை குறைந்தபட்சம் ஒரு சொத்தையாவது பகிர்ந்து கொள்கின்றன, இருப்பினும் அவை அவற்றின் மின் மற்றும் அணு பண்புகளில் வேறுபடுகின்றன. மின்னியல் சார்ஜ் அத்தகைய ஒரு உதாரணம். இரண்டு வகையான நடுநிலை மூலக்கூறுகள் உள்ளன: துருவமற்ற மற்றும் துருவ.
துருவமற்ற அணுக்களுக்கு எலக்ட்ரான் இல்லை, மேலும் அவற்றின் அணுக்கள் நேர்மறையாகவோ அல்லது எதிர்மறையாகவோ சார்ஜ் செய்யப்படலாம். எலக்ட்ரான்கள் நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட அணுக்கள் மற்றும் மீசான்கள் எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட அணுக்கள். நடுநிலை அணுக்களை எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி பார்ட்னர்களுடன் இணைப்பதன் மூலம் கரிம சேர்மங்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன. அவர்களின் எலக்ட்ரான்களின் பரஸ்பர ஈர்ப்பு மூலம் கூட்டாளர்களிடையே ஒரு பிணைப்பு உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த இரசாயன பிணைப்பு பல முக்கியமான இரசாயன சேர்மங்களின் உற்பத்திக்கு இன்றியமையாதது.
லூயிஸ் வரைபடங்கள் வெவ்வேறு அணுக்களுக்கும் அவற்றின் கூட்டாளர்களுக்கும் இடையிலான இரசாயன பிணைப்புகளை விளக்குவதற்கு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. கரிம சேர்மங்களை உருவாக்கும் மூலக்கூறுகளின் பகுதி கட்டமைப்புகளை வரைபடங்கள் காட்டுகின்றன. உதாரணமாக, கார்பனேட்டுகள் (கோவலன்ட் சேர்மங்கள்) லூயிஸ் வரைபடத்தைப் பயன்படுத்தி வரைபடமாகக் குறிப்பிடப்படலாம். கார்பன் பிணைப்புகளை நான்கு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: ஸ்டீரியோகார்டிகாய்டுகள், இதில் உப்புகள், லிகண்ட்கள், அமினோ அமிலங்கள் மற்றும் பெப்டைடுகள் அடங்கும்; சர்க்கரைகள், லிப்பிடுகள் மற்றும் பாலிசாக்கரைடுகளை உள்ளடக்கிய ஹெட்டோரோகார்டிகாய்டுகள்; மற்றும் பிணைக்கப்படாத அமினோ அமிலங்களை உள்ளடக்கிய ஹீட்டோகார்டிகாய்டுகள் அல்லாதவை. அனைத்து மூலக்கூறுகளின் சரியான கட்டமைப்புகள் அறியப்படவில்லை என்றாலும், லூயிஸ் வேதியியல் பற்றி அறியப்பட்ட தகவல்கள் பல முக்கியமான சேர்மங்களின் வேதியியல் பிணைப்புகளைப் பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்கும்.