- Основні відмінності між органічними та неорганічними сполуками
- Неорганічні сполуки отримують з більш рясних природних джерел, ніж неорганічні сполуки
- Неорганічні кристали зазвичай є іонними, тоді як органічні кристали мають тенденцію бути молекулярними
- Тип зв’язку, що регулює органічні сполуки, є ковалентним
- В органічних сполуках переважають ковалентні зв’язки між атомами вуглецю
- Органічні сполуки, як правило, мають більші молярні маси
- Органічні сполуки більш рясні за кількістю
- Неорганічні сполуки елементарно більш різноманітні
- Неорганічні сполуки мають більш високі температури плавлення та кипіння
- Органічні сполуки рідше зустрічаються у Всесвіті
- Органічні сполуки підтримують життя значно більшою мірою, ніж неорганічні
- Список літератури
У відмінності між органічними та неорганічними сполуками є не завжди просто, і вони не підкоряються незмінне правило, оскільки , коли мова заходить про хімію існує безліч винятків , які суперечать або питання попереднього знання. Однак є характеристики, які дозволяють виділити серед багатьох сполук, які з них є неорганічними чи ні.
За визначенням, органічна хімія - це дослідження, що включає всі галузі хімії вуглецю; тому логічно думати, що їх скелети складаються з атомів вуглецю. З іншого боку, неорганічні скелети (не потрапляючи в полімери) зазвичай складаються з будь-якого іншого елемента періодичної таблиці, крім вуглецю.
Живі істоти у всіх своїх масштабах і виразах практично виготовлені з вуглецю та інших гетероатомів (H, O, N, P, S тощо). Отже вся зелень, яка покриває земну кору, а також істоти, які ходять по ній, є живими зразками складних та динамічно змішаних органічних сполук.
З іншого боку, бурячи землю та в горах, ми знаходимо мінеральні тіла, багаті складом та геометричними формами, переважна більшість яких є неорганічними сполуками. Останні також майже повністю визначають атмосферу, яку ми дихаємо, та океани, річки та озера.
Основні відмінності між органічними та неорганічними сполуками
| Органічні сполуки | Неорганічні сполуки |
|---|---|
| Вони містять атоми вуглецю | Вони складаються з інших елементів, крім вуглецю |
| Вони є частиною живих істот | Вони є частиною інертних істот |
| Вони менш багаті в природних джерелах | Вони більш багаті природними джерелами |
| Зазвичай вони молекулярні | Зазвичай вони іонні |
| Ковалентні зв’язки | Іонні зв’язки |
| Більші молярні маси | Нижні молярні маси |
| Вони менш різноманітні | Вони є більш різноманітними елементами |
| Нижні температури плавлення і кипіння | Більш високі температури плавлення та кипіння |
Неорганічні сполуки отримують з більш рясних природних джерел, ніж неорганічні сполуки
Кристали цукру (праворуч) і солі (зліва) видно під мікроскопом. Джерело: Олег Панічев
Хоча можуть бути винятки, неорганічні сполуки, як правило, отримують з більш рясних природних джерел, ніж для органічних сполук. Ця перша відмінність призводить до непрямого твердження: неорганічні сполуки є більш рясними (на Землі та в Космосі), ніж органічні сполуки.
Звичайно, в нафтовому родовищі переважатимуть вуглеводні тощо.
Повертаючись до розділу, пара прикладів цукру-солі можна згадати як приклад. Наведені вище кристали цукру (більш міцні та гранітні) та сіль (менші та закруглені).
Цукор отримують після ряду процесів із плантацій цукрової тростини (у сонячних чи тропічних регіонах) та із цукрових буряків (у холодних регіонах чи на початку зими чи осені). Обидві - це природна та поновлювана сировина, яку вирощують до належного врожаю.
Тим часом сіль надходить із набагато ряснішого джерела: моря, або озер та родовищ солі, таких як мінеральний галіт (NaCl). Якби всі поля цукрової тростини та цукрових буряків були зібрані разом, їх ніколи не можна було б прирівняти до природних запасів солі.
Неорганічні кристали зазвичай є іонними, тоді як органічні кристали мають тенденцію бути молекулярними
Взявши знову приклад цукрово-сольової пари, ми знаємо, що цукор складається з дисахариду під назвою сахароза, який, у свою чергу, розпадається на одиницю глюкози та фруктозу. Отже, кристали цукру є молекулярними, оскільки вони визначаються сахарозою та її міжмолекулярними водневими зв’язками.
У той же час, кристали солі складаються з мережі Na + і Cl - іони , які утворюють гранецентрированную кубічну структуру (ГЦК).
Основним моментом є те, що неорганічні сполуки зазвичай утворюють іонні кристали (або, принаймні, мають високий іонний характер). Однак є кілька винятків, такі як кристали CO 2 , H 2 S, SO 2 та інших неорганічних газів, які твердають при низькій температурі та високому тиску, а також є молекулярними.
Вода є найважливішим винятком з цього моменту: лід - це неорганічний і молекулярний кристал.
Кілька снігу або льоду - це кристали води, прекрасні приклади неорганічних молекулярних кристалів. Джерело: Сівершар з Піксабая.
Мінерали по суті є неорганічними сполуками, і тому їх кристали мають переважно іонний характер. Ось чому цей другий пункт вважається дійсним для широкого спектру неорганічних сполук, включаючи солі, сульфіди, оксиди, телліди тощо.
Тип зв’язку, що регулює органічні сполуки, є ковалентним
Ті ж кристали цукру та солі залишають щось сумнівне: перші містять ковалентні (спрямовані) зв’язки, а другі проявляють іонні (непрямові) зв’язки.
Цей момент прямо корелює з другим: молекулярний кристал обов'язково повинен мати кілька ковалентних зв’язків (спільне використання пари електронів між двома атомами).
Знову ж таки, органічні солі встановлюють певні винятки, оскільки вони також мають сильно іонний характер; наприклад, бензоат натрію (C 6 H 5 COONa) є органічною сіллю, але всередині бензоату та його ароматичного кільця є ковалентні зв’язки. Незважаючи на це, його кристали називають іонними, враховуючи електростатичну взаємодію: C 6 H 5 COO - Na + .
В органічних сполуках переважають ковалентні зв’язки між атомами вуглецю
Або що ж сказати: органічні сполуки складаються з карбонових скелетів. В них є більше одного зв'язку СС або СН, і ця основа може бути лінійною, кільцевою або розгалуженою, різною за ступенем її ненасиченості і типом заступника (гетероатоми або функціональні групи). У цукрі зв’язки CC, CH та C-OH є в достатку.
Візьмемо для прикладу множини CO, CH 2 OCH 2 і H 2 C 2 O 4 . Які з цих трьох сполук є неорганічними?
У CH 2 OCH 2 (діоксид етилену) є чотири СН-зв’язки та два CO-зв’язки, тоді як у H 2 C 2 O 4 (щавлева кислота) є один CC, два C-OH та два C = O. Структуру H 2 C 2 O 4 можна записати як HOOC-COOH (дві пов'язані карбоксильні групи). Тим часом СО складається з молекули, зазвичай представленої гібридним зв’язком між C = O і C≡O.
Оскільки в СО (чадний газ) є лише один атом вуглецю, пов'язаний з киснем, цей газ є неорганічним; інші сполуки є органічними.
Органічні сполуки, як правило, мають більші молярні маси
Структура представлена лініями для пальмітинової кислоти. Можна відзначити, наскільки вона велика порівняно з меншими неорганічними сполуками або з формулою ваги її солей. Джерело: Вольфганг Шефер
Наприклад, молярами вищевказаних сполук є: 28 г / моль (CO), 90 г / моль (H 2 C 2 O 4 ) і 60 г / моль (CH 2 OCH 2 ). Звичайно, CS 2 (сірководень), неорганічна сполука, молярна маса якої становить 76 г / моль, "важить" більше CH 2 OCH 2 .
А як щодо жирів чи жирних кислот? З біомолекул на кшталт ДНК чи білків? Або вуглеводні з довгими лінійними ланцюгами? Або асфальтени? Їх молярні маси легко перевищують 100 г / моль. Наприклад, пальмітинова кислота (верхнє зображення) має молярну масу близько 256 г / моль.
Органічні сполуки більш рясні за кількістю
Деякі неорганічні сполуки, звані координаційними комплексами, виявляють ізомерію. Однак він менш різноманітний порівняно з органічною ізомерією.
Навіть якщо ми додамо всі солі, оксиди (металеві та неметалічні), сульфіди, телуриди, карбіди, гідриди, нітриди тощо, ми б не зібрали, можливо, навіть половину органічних сполук, які можуть існувати в природі. Тому органічні сполуки є більш рясними за кількістю та багатшими структурами.
Неорганічні сполуки елементарно більш різноманітні
Однак, за елементарною різноманітністю, неорганічні сполуки різноманітніші. Чому? Тому що, використовуючи періодичну таблицю в руці, ви можете створити будь-який тип неорганічної сполуки; в той час як органічна сполука, вона обмежується лише елементами: C, H, O, P, S, N і X (галогени).
У нас є багато металів (луг, лужноземельна ділянка, перехід, лантаніди, актиніди, ті, що входять до р-блоку), і безмежні варіанти комбінування їх з різними аніонами (як правило, неорганічними); такі як: CO 3 2- (карбонати), Cl - (хлориди), P 3- (фосфіди), O 2- (оксиди), OH - (гідроксиди), SO 4 2- (сульфати), CN - (ціаніди) , SCN - (тіоціанати) та багато іншого.
Зауважимо, що аніони CN - і SCN - здаються органічними, але насправді є неорганічними. Інша плутанина відзначається оксалатним аніоном C 2 O 4 2- , який є органічним, а не неорганічним.
Неорганічні сполуки мають більш високі температури плавлення та кипіння
Знову ж таки, з цього правила є кілька винятків, оскільки все залежить від того, яку пару сполук порівнюють. Однак, дотримуючись неорганічних та органічних солей, перші мають більш високу температуру плавлення та кипіння, ніж другі.
Тут ми знаходимо ще один неявний момент: органічні солі чутливі до розкладання, оскільки тепло розриває їх ковалентні зв’язки. Незважаючи на це, ми порівняли парний кальцій тартарат (CaC 4 H 4 O 6 ) і карбонат кальцію (CaCO 3 ). CaC 4 H 4 O 6 розкладається при 600ºC, тоді як CaCO 3 плавиться при 825ºC.
І що CaCO 3 далеко не одна із солей з найвищими температурами плавлення, як у випадках CaC 2 (2160 ºC) та CaS 2 (2525 ºC): карбід кальцію та сульфід відповідно.
Органічні сполуки рідше зустрічаються у Всесвіті
Найпростіші та найпримітивніші органічні сполуки, такі як метан, СН 4 , сечовина, CO (NH 2 ) 2 або амінокислотний гліцин, NH 2 CH 2 COOH, є дуже рідкісними видами в Космосі порівняно з аміаком, вуглекислим газом. вуглець, оксиди титану, вуглець тощо. У Всесвіті навіть матеріали-попередники життя часто не виявляються.
Органічні сполуки підтримують життя значно більшою мірою, ніж неорганічні
Оболонка моррокоя складається із суміші кісток, покритих кератином, які, у свою чергу, складаються з неорганічної матриці (гідроксиапатит та супутні мінерали) та органічної матриці (колаген, хрящі та нерви). Джерело: Morrocoy_ (Geochelone_carbonaria) .jpg: Фотограф, похідна робота: Фотограф
Органічна хімія вуглецю, застосована в розумінні метаболічних процесів, перетворюється на біохімію (і з точки зору катіонів металів, в біоінорганіку).
Органічні сполуки є наріжним каменем життя (подібно до моррокоя на зображенні вище), завдяки зв'язкам СС та величезному конгломерату структур, що утворюються внаслідок цих зв’язків, та їх взаємодії з неорганічними кристалами солі.
Повертаючись до цукрово-сольової пари, природні джерела цукру живі: це культури, які ростуть і гинуть; але це не те саме з джерелами солі: ні моря, ні соляні родовища не живі (у фізіологічному сенсі).
Рослини та тварини синтезують нескінченні органічні сполуки, які складають широкий спектр природних продуктів (вітаміни, ферменти, гормони, жири, барвники тощо).
Однак ми не можемо оминути той факт, що вода є розчинником життя (і вона неорганічна); і цей кисень не є важливим для клітинного дихання (не кажучи вже про металевих кофакторах, які є неорганічними сполуками, а катіонами). Тому неорганічний також відіграє вирішальну роль у визначенні життя.
Список літератури
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
- Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
- Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. Аміни. (10-е видання.). Wiley Plus.
- Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (03 липня 2019 р.). Різниця між органічним та неорганічним. Відновлено з: thinkco.com
- Техаське освітянське агентство. (2019). Органічні чи неорганічні? Відновлено з: texasgateway.org
- Сахароза. (sf). Як виробляється цукор: вступ. Відновлено: surose.com
- Вікіпедія. (2019). Список неорганічних сполук. Відновлено з: en.wikipedia.org