- Główne różnice między związkami organicznymi i nieorganicznymi
- Związki nieorganiczne są pozyskiwane z obfitszych źródeł naturalnych niż związki nieorganiczne
- Kryształy nieorganiczne są zwykle jonowe, podczas gdy kryształy organiczne są zwykle molekularne
- Typ wiązania, który rządzi związkami organicznymi, jest kowalencyjny
- W związkach organicznych dominują wiązania kowalencyjne między atomami węgla
- Związki organiczne mają zwykle większe masy molowe
- Związków organicznych jest więcej
- Związki nieorganiczne są elementarnie bardziej zróżnicowane
- Związki nieorganiczne mają wyższą temperaturę topnienia i wrzenia
- Związki organiczne są rzadsze we Wszechświecie
- Związki organiczne wspierają życie w znacznie większym stopniu niż związki nieorganiczne
- Bibliografia
Te różnice między związkami organicznymi i nieorganicznymi są nie zawsze jest proste, ani nie słuchać niezmienną zasadę, ponieważ jeśli chodzi o chemię istnieje wiele wyjątków, które są sprzeczne lub pytanie wcześniejszej wiedzy. Istnieją jednak cechy, które umożliwiają rozróżnienie wielu związków nieorganicznych lub nie.
Z definicji chemia organiczna jest nauką obejmującą wszystkie gałęzie chemii węgla; Dlatego logiczne jest myślenie, że ich szkielety składają się z atomów węgla. Z drugiej strony szkielety nieorganiczne (bez wchodzenia w polimery) są zwykle zbudowane z dowolnego innego pierwiastka układu okresowego innego niż węgiel.
Żywe istoty, we wszystkich swoich skalach i wyrażeniach, są praktycznie zbudowane z węgla i innych heteroatomów (H, O, N, P, S itd.). Tak więc cała zieleń otaczająca skorupę ziemską, a także stworzenia, które po niej chodzą, są żywymi przykładami złożonych i dynamicznie wymieszanych związków organicznych.
Z drugiej strony, wiercąc ziemię i góry, znajdujemy ciała mineralne bogate w skład i kształty geometryczne, z których zdecydowana większość to związki nieorganiczne. Te ostatnie niemal całkowicie definiują również atmosferę, którą oddychamy, oraz oceany, rzeki i jeziora.
Główne różnice między związkami organicznymi i nieorganicznymi
| Związki organiczne | Związki nieorganiczne |
|---|---|
| Zawierają atomy węgla | Są zbudowane z pierwiastków innych niż węgiel |
| Są częścią żywych istot | Są częścią bezwładnych istot |
| Są mniej bogate w źródła naturalne | Są bardziej bogate w źródła naturalne |
| Zwykle są molekularne | Zwykle są jonowe |
| Wiązania kowalencyjne | Wiązania jonowe |
| Większe masy molowe | Niższe masy molowe |
| Są mniej zróżnicowani | To bardziej zróżnicowane elementy |
| Niższe temperatury topnienia i wrzenia | Wyższe temperatury topnienia i wrzenia |
Związki nieorganiczne są pozyskiwane z obfitszych źródeł naturalnych niż związki nieorganiczne
Kryształy cukru (po prawej) i soli (po lewej) widoczne pod mikroskopem. Źródło: Oleg Panichev
Chociaż mogą istnieć wyjątki, związki nieorganiczne są na ogół pozyskiwane z obfitszych źródeł naturalnych niż związki organiczne. Ta pierwsza różnica prowadzi do pośredniego stwierdzenia: związki nieorganiczne występują w większej ilości (na Ziemi iw Kosmosie) niż związków organicznych.
Oczywiście na polu naftowym przeważają węglowodory i tym podobne, które są związkami organicznymi.
Wracając do rozdziału, jako przykład można podać parę cukier-sól. Powyżej pokazano kryształki cukru (bardziej wytrzymałe i fasetowane) oraz sól (mniejsze i zaokrąglone).
Cukier pozyskiwany jest po szeregu procesów z plantacji trzciny cukrowej (w rejonach słonecznych lub tropikalnych) oraz z buraków cukrowych (w rejonach zimnych lub na początku zimy lub jesieni). Oba są surowcami naturalnymi i odnawialnymi, które są uprawiane aż do ich odpowiednich zbiorów.
Tymczasem sól pochodzi z dużo bardziej rozpowszechnionego źródła: morza lub jezior i złóż soli, takich jak mineralny halit (NaCl). Gdyby wszystkie pola trzciny cukrowej i buraków cukrowych zostały zebrane razem, nigdy nie dorównałyby naturalnym zasobom soli.
Kryształy nieorganiczne są zwykle jonowe, podczas gdy kryształy organiczne są zwykle molekularne
Biorąc ponownie za przykład parę cukier-sól, wiemy, że cukier składa się z disacharydu zwanego sacharozą, który z kolei rozkłada się na jednostkę glukozy i jednostkę fruktozy. Kryształy cukru są zatem molekularne, ponieważ są definiowane przez sacharozę i jej międzycząsteczkowe wiązania wodorowe.
Tymczasem kryształy soli składają się z sieci jonów Na + i Cl - , które określają strukturę sześcienną skupioną na powierzchni (fcc).
Chodzi przede wszystkim o to, że związki nieorganiczne zwykle tworzą kryształy jonowe (lub przynajmniej o silnym charakterze jonowym). Istnieje jednak kilka wyjątków, takich jak kryształy CO 2 , H 2 S, SO 2 i innych gazów nieorganicznych, które krzepną w niskich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem, a także są molekularne.
Woda stanowi najważniejszy wyjątek od tego punktu: lód jest kryształem nieorganicznym i cząsteczkowym.
Nieliczne śnieg lub lód to kryształy wody, doskonałe przykłady nieorganicznych kryształów molekularnych. Źródło: Sieverschar z Pixabay.
Minerały są zasadniczo związkami nieorganicznymi, a zatem ich kryształy mają głównie charakter jonowy. Właśnie dlatego ten drugi punkt uważa się za ważny dla szerokiego spektrum związków nieorganicznych, w tym soli, siarczków, tlenków, tellków itp.
Typ wiązania, który rządzi związkami organicznymi, jest kowalencyjny
Te same kryształy cukru i soli pozostawiają wątpliwości: te pierwsze zawierają wiązania kowalencyjne (kierunkowe), podczas gdy te drugie wykazują wiązania jonowe (bezkierunkowe).
Ten punkt jest bezpośrednio skorelowany z drugim: kryształ molekularny musi koniecznie mieć wiele wiązań kowalencyjnych (współdzielenie pary elektronów między dwoma atomami).
Ponownie, sole organiczne ustanawiają pewne wyjątki, ponieważ mają również silnie jonowy charakter; na przykład benzoesan sodu (C 6 H 5 COONa) jest solą organiczną, ale w benzoesanie i jego pierścieniu aromatycznym występują wiązania kowalencyjne. Mimo to mówi się, że jego kryształy są jonowe, biorąc pod uwagę oddziaływanie elektrostatyczne: C 6 H 5 COO - Na + .
W związkach organicznych dominują wiązania kowalencyjne między atomami węgla
Albo co to samo powiedzieć: związki organiczne składają się ze szkieletów węglowych. W nich występuje więcej niż jedno wiązanie CC lub CH, a ten szkielet może być liniowy, pierścieniowy lub rozgałęziony, różniący się stopniem nienasycenia i rodzajem podstawnika (heteroatomy lub grupy funkcyjne). W cukrze wiązania CC, CH i C-OH są obfite.
Jako przykład weźmy zbiór CO, CH 2 OCH 2 i H 2 C 2 O 4 . Który z tych trzech związków jest nieorganiczny?
W CH 2 OCH 2 (dwutlenek etylenu) są cztery wiązania CH i dwa wiązania CO, podczas gdy w H 2 C 2 O 4 (kwas szczawiowy) jest jedno CC, dwa C-OH i dwa C = O. Strukturę H 2 C 2 O 4 można zapisać jako HOOC-COOH (dwie połączone grupy karboksylowe). Tymczasem CO składa się z cząsteczki zwykle reprezentowanej przez wiązanie hybrydowe między C = O i C≡O.
Ponieważ w CO (tlenku węgla) jest tylko jeden atom węgla związany z atomem tlenu, gaz ten jest nieorganiczny; inne związki są organiczne.
Związki organiczne mają zwykle większe masy molowe
Struktura przedstawiona liniami dla kwasu palmitynowego. Można zauważyć, jak duży jest on w porównaniu do mniejszych związków nieorganicznych lub do masy wzoru jego soli. Źródło: Wolfgang Schaefer
Przykładowo, molami powyższych związków są: 28 g / mol (CO), 90 g / mol (H 2 C 2 O 4 ) i 60 g / mol (CH 2 OCH 2 ). Oczywiście CS 2 (disiarczek węgla), nieorganiczny związek, którego masa molowa wynosi 76 g / mol, „waży” więcej niż CH 2 OCH 2 .
A co z tłuszczami lub kwasami tłuszczowymi? Z biomolekuł, takich jak DNA czy białka? Albo węglowodory z długimi łańcuchami liniowymi? Albo asfalteny? Ich masy molowe z łatwością przekraczają 100 g / mol. Na przykład kwas palmitynowy (górne zdjęcie) ma masę molową około 256 g / mol.
Związków organicznych jest więcej
Niektóre związki nieorganiczne, zwane kompleksami koordynacyjnymi, wykazują izomerię. Jest jednak mniej zróżnicowany w porównaniu do izomerii organicznej.
Nawet gdybyśmy zsumowali wszystkie sole, tlenki (metaliczne i niemetaliczne), siarczki, tellurki, węgliki, wodorki, azotki itp., Nie zgromadzilibyśmy być może nawet połowy związków organicznych, które mogą istnieć w przyrodzie. Dlatego też związki organiczne są liczniejsze i bogatsze w struktury.
Związki nieorganiczne są elementarnie bardziej zróżnicowane
Jednak ze względu na różnorodność pierwiastków związki nieorganiczne są bardziej zróżnicowane. Czemu? Ponieważ z układem okresowym w ręku możesz zbudować dowolny rodzaj związku nieorganicznego; będąc związkiem organicznym, ogranicza się tylko do pierwiastków: C, H, O, P, S, N i X (halogeny).
Mamy wiele metali (alkaliczne, ziem alkalicznych, przejściowe, lantanowce, aktynowce, te z bloku p) i nieskończone możliwości łączenia ich z różnymi anionami (zwykle nieorganicznymi); takie jak: CO 3 2- (węglany), Cl - (chlorki), P 3- (fosforki), O 2- (tlenki), OH - (wodorotlenki), SO 4 2- (siarczany), CN - (cyjanki) , SCN - (tiocyjaniany) i wiele innych.
Należy zauważyć, że aniony CN - i SCN - wydają się być organiczne, ale w rzeczywistości są nieorganiczne. Kolejne zamieszanie cechuje anion szczawianowy C 2 O 4 2- , który jest organiczny, a nie nieorganiczny.
Związki nieorganiczne mają wyższą temperaturę topnienia i wrzenia
Znowu istnieje kilka wyjątków od tej reguły, ponieważ wszystko zależy od tego, która para związków jest porównywana. Jednakże, przylegając do soli nieorganicznych i organicznych, te pierwsze mają zwykle wyższą temperaturę topnienia i wrzenia niż te drugie.
Tutaj znajdujemy inny ukryty punkt: sole organiczne są podatne na rozkład, ponieważ ciepło przerywa ich wiązania kowalencyjne. Mimo to porównaliśmy parę winianu wapnia (CaC 4 H 4 O 6 ) i węglanu wapnia (CaCO 3 ). CaC 4 H 4 O 6 rozkłada się w temperaturze 600ºC, podczas gdy CaCO 3 topi się w temperaturze 825ºC.
I że CaCO 3 nie jest jedną z soli o najwyższych temperaturach topnienia, jak w przypadku CaC 2 (2160 ºC) i CaS 2 (2525 ºC): odpowiednio węglik i siarczek wapnia.
Związki organiczne są rzadsze we Wszechświecie
Najprostsze i najbardziej prymitywne związki organiczne, takie jak metan, CH 4 , mocznik, CO (NH 2 ) 2 czy aminokwas glicyna, NH 2 CH 2 COOH, są bardzo rzadkimi gatunkami w Kosmosie w porównaniu z amoniakiem, dwutlenkiem węgla. węgiel, tlenki tytanu, węgiel itp. We Wszechświecie nawet materiały prekursorowe życia nie są często wykrywane.
Związki organiczne wspierają życie w znacznie większym stopniu niż związki nieorganiczne
Powłoka morrocoy składa się z mieszaniny kości pokrytych keratyną, które z kolei składają się z macierzy nieorganicznej (hydroksyapatyt i pokrewne minerały) oraz macierzy organicznej (kolagen, chrząstka i nerwy). Źródło: Morrocoy_ (Geochelone_carbonaria) .jpg: The Photographer Pochodne dzieło: The Photographer
Chemia organiczna węgla, stosowana w rozumieniu procesów metabolicznych, przekształca się w biochemię (a z punktu widzenia kationów metali w związki bionieorganiczne).
Związki organiczne są kamieniem węgielnym życia (podobnie jak morrocoy na powyższym obrazku) dzięki wiązaniom CC i ogromnemu konglomeratowi struktur powstałych z tych wiązań oraz ich interakcji z kryształami soli nieorganicznych.
Wracając do pary cukier-sól, naturalne źródła cukru są żywe: są to rośliny, które rosną i umierają; ale nie jest tak samo ze źródłami soli: ani morza, ani złoża soli nie są żywe (w sensie fizjologicznym).
Rośliny i zwierzęta syntetyzują niezliczone ilości związków organicznych, które tworzą szeroką gamę produktów naturalnych (witaminy, enzymy, hormony, tłuszcze, barwniki itp.).
Jednak nie możemy pominąć faktu, że woda jest rozpuszczalnikiem życia (i jest nieorganiczna); ani też, że tlen jest niezbędny do oddychania komórkowego (nie wspominając o kofaktorach metalicznych, które nie są związkami nieorganicznymi, ale kationami). Dlatego składniki nieorganiczne również odgrywają kluczową rolę w definiowaniu życia.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy. (Wydanie 10.). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 lipca 2019). Różnica między organicznym a nieorganicznym. Odzyskany z: thinkco.com
- Texas Education Agency. (2019). Organiczne czy nieorganiczne? Odzyskany z: texasgateway.org
- Sacharoza. (sf). Jak powstaje cukier: wprowadzenie. Odzyskany z: sucrose.com
- Wikipedia. (2019). Lista związków nieorganicznych. Odzyskane z: en.wikipedia.org