Ανόργανη ένωση

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Κύριο λήμμα: Ανόργανη χημεία

Ανόργανη ένωση (αγγλικά inorganic compound) είναι κάθε χημική ένωση που δεν θεωρείται ότι είναι οργανική ένωση. Οι ανόργανες ενώσεις παραδοσιακά θεωρούνταν ότι συνθέτονταν με τη βοήθεια γεωλογικών συστημάτων. Σε αντιδιαστολή, οι οργανικές ενώσεις θεωρούνταν ότι βρίσκονται στα βιολογικά συστήματα. Παραδοσιακά, ακόμη, η οργανική χημεία αναφέρεται σε (σχεδόν) κάθε ένωση που περιέχει άνθρακα, ενώ η ανόργανη χημεία αναφέρεται σε χημικές ενώσεις από τις οποίες (συνήθως) απουσιάζει ο άνθρακας[1]. Κατά τον 19ο αιώνα, ο Γιονς Γιάκομπ Μπερζέλιους (Jöns Jakob Berzelius) περιέγραψε τις ανόργανες ενώσεις ως «άψυχες και μη βιολογικής προέλευσης (ενώσεις)»[2], παρόλο που πολά ορυκτά είναι βιολογικής προέλευσης. Η ύπαρξη του χημικού στοιχείου άνθρακα, όμως, σε μια χημική ένωση είναι αναγκαία προϋπόθεση για να χαρακτηριστεί αυτή ως οργανική, αλλά όχι και ικανή, γιατί υπάρχουν και (σχετικά) λίγοι τύποι ανθρακούχων ενώσεων, που μελετώνται από την ανόργανη χημεία, για ιστορικούς λόγους (αλλά και πρακτικούς λόγους, που όλοι θα αναπτυχθούν παρακάτω). Οι κυριότερες ανόργανες ανθρακούχες ενώσεις είναι οι ακόλουθες[3]:

  1. Τα καρβίδια μετάλλων και μεταλλοειδών[4]. Παραδείγματα: καρβίδιο του λιθίου (Li2C2), ανθρακασβέστιο (CaC2), ανθρακαργίλιο (Al4C4), καρβίδιο του πυριτίου (SiC).
  2. Το ασταθές ανθρακικό οξύ (H2CO3), καθώς και τα όξινα και ουδέτερα άλατά του. Παραδείγματα: όξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO3), ανθρακικό νάτριο (Na2CO3), ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3).
  3. Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2).
  4. Το υδροκυάνιο (HCN), το υδροϊσοκυάνιο (HNC), το δικυάνιο (CN2), το Κυανικό οξύ (HOCN), το Ϊσοκυανικό οξύ (HONC), το Θειοκυανικό οξύ (HSCN), τα κυανιούχα, τα κυανικά και τα θειοκυανιούχα άλατα. Παραδείγματα: κυανιούχο νάτριο (NaCN), κυανικό νάτριο (NaCNO), θειοκυανιούχο νάτριο (NaSCN).
  5. Σύμπλοκες ενώσεις που περιέχουν μόνο ανόργανους ανθρακούχους συναρμοτές, όπως CO, CO2, CN, CNO ή και SCN, αλλά κανέναν οργανικό. Παραδείγματα: σιδηροκυανιούχο κάλιο [K4Fe(CN)6], σιδηρηκυανιούχο κάλιο [K3Fe(CN)6].

Η διάκριση ανάμεσα στις ανόργανες και στις οργανικές ενώσεις του άνθρακα, αν και «...είναι χρήσιμη για την οργάνωση ενός απέραντου θέματος της χημείας... είναι κάπως αυθαίρετη.»[5]

Η ανόργανη χημεία είναι ο κλάδος της χημείας που ασχολείται με τις ανόργανες ενώσεις. Η ανόργανη σύνθεση είναι η μεθοδολογία της παραγωγής τους.

Πάντως, η διάκριση ανάμεσα στις ανόργανες και στις οργανικές ενώσεις του άνθρακα δεν υπάρχει σαφής κανονισμός διάκρισης από την IUPAC. Γι' αυτό και έχουν διατυπωθεί αρκετοί διαφορετικοί μεταξύ τους ορισμοί διάκρισης, που μάλιστα συνήθως περιέχουν και εξαιρέσεις.

Ιστορικά στοιχεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Φρίντριχ Βέλερ (1800-1882)

Βιταλισμός[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Βιταλισμός
Η ιστορική αντίδραση παραγωγής ουρίας από κυανικό αμμώνιο

Η ονομασία οργανική χρονολογείται (τουλάχιστον) από τον 1ο αιώνα. Για πολλούς αιώνες, οι δυτικοί αλχημιστές πίστευαν στο Βιταλισμό. Αυτή είναι η θεωρία, σύμφωνα με την οποία ορισμένες χημικές ενώσεις μπορούσαν να συντεθούν μόνο από τα κλασσικά «Αριστοτέλεια» 4 «στοιχεία», γη, νερό, αέρα και φωτιά, με την επενέργεια της ζωικής δύναμης (vis vitalis), που μόνο οι ζωντανοί οργανισμοί (υποτίθεται ότι) κατέχουν. Ο βιταλισμός δίδασκε ότι αυτές οι «οργανικές» ενώσεις είναι θεμελιωδώς διαφορετικά από τις ανόργανες ενώσεις, που μπορούσαν να ληφθούν από τα χημικά στοιχεία και με ανθρωπογενή χημικό χειρισμό.

Ο βιταλισμός επιβίωσε για λίγο, ακόμη και μετά τη γέννηση της σύγχρονης ατομικής θεωρίας, με την αντικατάσταση των Αριστοτελείων στοιχείων από αυτά που θεωρούσαμε (πλέον) ως πραγματικά, για την ακρίβεια αυτά που είχαν ανακαλυφθεί ως τότε, βέβαια. Για πρώτη φορά τέθηκε υπό αμφισβήτηση το 1804, όταν ο Φρίντριχ Βέλερ (Friedrich Wöhler) σύνθεσε για πρώτη φορά οξαλικό οξύ (HOOCCOOH), μια ένωση που ήταν γνωστό ότι υπάρχει μόνο σε ζωντανούς οργανισμούς, από το ανόργανο δικυάνιο [(CN)2). Ένα πιο αποφασιστικό (και πιο γνωστό) πείραμα έγινε επίσης από τον Βέλερ το 1828. Πρόκειται για τη σύνθεση της ουρίας2NCONΗ2) από τα ανόργανα άλατα κυανικό κάλιο (KCNO) και θειικό αμμώνιο [(NH4)2SO4]. Η ουρία για μια μακρά χρονική περίοδο θεωρούνταν (κατ' εξοχήν) «οργανική ένωση», καθώς ήταν γνωστό ότι υπήρχε μόνο στα ούρα των ζώων. Τα πειράματα του Βέλερ ακολουθήθηκαν από πολλά άλλα, όπου παράγονταν «οργανικές ενώσεις» από ανόργανες ενώσεις, και μάλιστα σταδιακά αυξανόμενης πολυπλοκότητας, χωρίς τη μεσολάβηση κανενός ζωντανού οργανισμού, παρά μόνο ανθρωπογενών χειρισμών, δηλαδή πραγματοποιούσαν ακριβώς αυτό που ο Βιταλισμός θεωρούσε ως αδύνατο.

Σύγχρονος διαχωρισμός ανόργανων και οργανικών ενώσεων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αλλά ακόμη και αφού ο βιταλισμός διαψεύστηκε (πανιγυρικά), η επιστημονική ονοματολογία διατήρησε το διαχωρισμό μεταξύ οργανικών και ανόργανων ενώσεων. Η σύγχρονη σημασία της ονομασίας «οργανική ένωση» περιλαμβάνει κάθε χημική ένωση που περιέχει άνθρακα (εκτός από κάποιες εξαιρέσεις, που όμως διαφέρουν σε διαφορετικά εγχειρίδια), ακόμη και αν πολλές από τις σήμερα αποκαλούμενες «οργανικές ενώσεις» δεν έχουν καμιά σχέση με τους ζωντανούς οργανισμούς και τις ενώσεις που βρέθηκαν σε αυτούς.

Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει κανένας απλός και επίσημος ορισμός για τον όρο «οργανική ένωση». Κάποια εγχειρίδια ορίζουν ότι οργανική ένωση είναι κάθε χημική ένωση που περιέχει έναν ή περισσότερους δεσμούς C-H. Άλλα συμπεριλαμβάνουν και τους δεσμούς C-C. Άλλα δηλώνουν ότι αν ένα μόριο μιας ένωσης περιέχει άνθρακα, τότε η ένωση είναι οργανική[6].

Ακόμη και ο ευρύτερος ορισμός των ανθρακούχων μορίων απαιτεί την εξαίρεση των ανθρακούχων κραμάτων, όπως του χάλυβα, καθώς και ενός σχετικά μικρό αριθμό ανθρακούχων ενώσεων, όπως τα ανθρακικά, τα κυανιούχα άλατα, τα θειοκυανιούχα, τα καρβίδια, τα σύμπλοκα με καρβονύλιο ή και κυάνιο, τα απλά οξείδια του άνθρακα, καθώς και οι αλλομορφές του άνθρακα, τα τετραλογονίδια και τα σουλφίδια του άνθρακα, θεωρούνται συνηθως ανόργανες ενώσεις.

Ο ορισμός που απαιτεί δεσμό C-H για την ένταξη στις οργανικές ενώσεις, αποκλείει ενώσεις που ιστορικά και πρακτικά θεωρήθηκαν οργανικές, αφού ούτε το οξαλικό οξύ, ούτε και η ουρία περιέχουν δεσμούς C-H, αν και οι ενώσεις αυτές ήταν ζωτικές για τη διάψευση του Βιταλισμού. Το Μπλε Βιβλίο της IUPAC πάνω στην οργανική ονοματολογία ειδικά αναφέρει την ουρία[7] και το οξαλικό οξύ[8]. Άλλες ενώσεις, που δεν περιέχουν δεσμούς C-H, αλλά θεωρούνται παραδοσιακά οργανικές, περιλαμβάνουν (για παράδειγμα) τη βενζενεξόλη, το μεσοξαλικό οξύ και ο τετραχλωράνθρακας. Το μηλιτικό οξύ, που (επίσης) δεν περιέχει δεσμούς C-H, θεωρείται μια πιθανή οργανική ουσία στο έδαφος του πλανήτη Άρη. Όλες οι παραπάνω, ωστόσο (εκτός της ουρίας και του τετραχλωράνθρακα), περιέχουν δεσμούς C-C[9]. Επίσης ο κανόνας σύμφωνα με τον οποίο «οι οργανικές ενώσεις πρέπει να περιέχουν τουλάχιστον ένα δεσμό C-Η», οδηγεί επίσης σε κάποιους αυθαίρετους διαχωρισμούς στο σύνολο των ενώσεων άνθρακα - φθορίου. Για παράδειγμα, το τεφλόν θεωρείται ανόργανη ένωση σύμφωνα αυτόν τον κανόνα (που απαιτεί έναν τουλάχιστον δεσμό C-H για την κατάταξη στις οργανικές ενώσεις), ενώ το τεφζέλ οργανική. Ομοίως, πολλά αλαλκάνια (και συγκεκριμένα όλοι οι αλάνθρακες) θεωρούνται ανόργανες ενώσεις, ενώ τα υπόλοιπα θεωρούνται οργανικά. Επίσης, ο διθειάνθρακας αναφέρεται συχνά ως παράδειγμα οργανικού διαλύτη. Για όλους τους παραπάνω και άλλους λόγους, οι περισσότερες πηγές πιστεύουν ότι ενώσεις με δεσμούς C-H είναι απλά ένα γνήσιο υποσύνολο των οργανικών ενώσεων.

Συνοπτικά, το συμπέρασμα των παραπάνω είναι ότι οι περισσότερες ανθρακούχες ενώσεις είναι οργανικές και σχεδόν όλες οι οργανικές ενώσεις περιέχουν τουλάχιστον ένα δεσμό C-H ή και C-C. Ωστόσο η ουρία (και όχι μόνο) περιλαμβάνεται στις οργανικές ενώσεις χωρίς να περιέχει ούτε C-H, ούτε C-C δεσμούς.

Οι οργανικές ενώσεις συνήθως περιέχουν δεσμούς C-C, αλλά υπάρχουν και μερικές οργανικές που δεν περιέχουν. Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν συνήθως τουλάχιστον ένα δεσμό C-H, αλλά επίσης υπάρχουν και μερικές οργανικές που δεν περιέχουν κανέναν. Κάποιες ανθρακούχες ενώσεις παραδοσιακά θεωρούνται ανόργανες[10]. Συνήθως οι οργανικές ενώσεις είναι ομοιοπολικές ενώσεις μεταξύ ουδέτερων ατόμων, αλλά υπάρχουν οργανικές ενώσεις, ακόμη και βιοχημικές ενώσεις που περιέχουν ιόντα, όπως οι πρωτεΐνες, το DNA και το RNA. Πολλές από αυτές εμπεριέχουν και μεταλλικά ιόντα (π.χ. αιμοσφαιρίνη ή χλωροφύλλη). Από την άλλη, υπάρχουν ανόργανες ενώσεις που είναι ζωτικής σημασίας για τα έμβια όντα, ή έστω κάποια από αυτά. Σε αυτές περιλαμβάνονται τα άλατα νατρίου (Na+), τα άλατα χλωρίου (Cl-), τα φωσφορικά άλατα (PO43-), το ανθρακικό οξύ (H2CO3), το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και το νερό (H2O). Εκτός από αυτά τις απλές αυτές ενώσεις υπάρχουν και άλλες ανόργανες ενώσεις που έχουν βιολογικό ρόλο, και με αυτές ασχολείται υποκλάδος της βιοανόργανης χημείας. Κάποιες από αυτές περιέχουν άνθρακα και θα μπορούσαν κάλιστα να θεωρηθούν οργανικές (γενικά) ή και οργανομεταλλικές (ειδικά).

Ενώσεις συναρμογής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μια μεγάλη ομάδα ενώσεων με τις οποίες ασχολείται η ανόργανη χημεία είναι οι ανόργανες ενώσεις συναρμογής. Στις ενώσεις συναρμογής γενικά ανήκουν καθαρά ανόργανες ενώσεις, όπως το τριχλωριούχο εξαμμωνιακοβάλτιο {[Co(NH3)6]Cl3}, αλλά επίσης οργανομεταλλικές ενώσεις όπως ο δι(κυκλοπενταδιενιο)σίδηρος [Fe(C5H5)2], καθώς και βιοανόργανες ενώσεις, όπως οι υδρογενάσες, που είναι ανόργανα ένζυμα.

Ορυκτολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Κύριο λήμμα: Ορυκτολογία

Τα ορυκτά είναι συνήθως οξείδια και σουλφίδια, που είναι είναι καθαρά ανόργανες ενώσεις, παρόλο που κάποια από αυτά είναι βιολογικής προέλευσης. Στην πραγματικότητα, με αυτήν τη λογική, το μεγαλύτερο μέρος της Γης είναι ανόργανο. Παρ' όλο που τα συστατικά του γήινου φλοιού είναι καλά μελετημένα, στις διεργασίες της ορυκτοποίησης και στην ακριβή σύσταση του βαθύτερου μανδύα υπάρχουν πολλές περιοχές ενεργής έρευνας, που καλύπτουν πολλά κύρια πεδία της γεωλογίας[11].

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Major textbooks on inorganic chemistry, however, decline to define inorganic compounds: Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Francisco, 2001. ISBN 0-12-352651-5; Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419., Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1988), Advanced Inorganic Chemistry (5th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-84997-9
  2. J. J. Berzelius "Lehrbuch der Chemie," 1st ed., Arnoldischen Buchhandlung, Dresden and Leipzig, 1827. ISBN 1-148-99953-1. Brief English commentary in English can be found in Bent Soren Jorgensen "More on Berzelius and the vital force" J. Chem. Educ., 1965, vol. 42, p 394. doi:10.1021/ed042p394
  3. From the definition of "organic compounds" are also excluded automatically the allotropes of carbon such as diamond and graphite, because they are formed by atoms of the same element, so they are "simple substances", not "compounds".
  4. Ορισμένα καρβίδια, τα ακετυλενίδια, θεωρούνται από πολλούς συγγραφείς οργανικές ενώσεις.
  5. Spencer L. Seager, Michael R. Slabaugh. Chemistry for Today: general, organic, and biochemistry. Thomson Brooks/Cole, 2004, p. 342. ISBN 0-534-39969-X.
  6. Robert T. Morrison, Robert N. Boyd, and Robert K. Boyd, Organic Chemistry, 6th edition (Benjamin Cummings, 1992, ISBN 0-13-643669-2
  7. "IUPAC Blue Book, Urea and Its Derivatives Rule C-971". Retrieved 2009-11-22.
  8. "IUPAC Blue Book, Table 28(a) Carboxylic acids and related groups. Unsubstituted parent structures". Retrieved 2009-11-22.
  9. S. A. Benner, K. G. Devine, L. N. Matveeva, D. H. Powell (2000). "The missing organic molecules on Mars". Proceedings of the National Academy of Sciences 97 (6): 2425–2430. Bibcode:2000PNAS...97.2425B. doi:10.1073/pnas.040539497. PMC 15945. PMID 10706606.
  10. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/431954/organic-compound
  11. Newman, D. K.; Banfield, J. F. (2002). "Geomicrobiology: How Molecular-Scale Interactions Underpin Biogeochemical Systems". Science 296 (5570): 1071–1077. doi:10.1126/science.1010716. PMID 12004119.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Inorganic compound της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Οργανική ένωση της Ελληνικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).