1.2: Неорганічна проти органічної хімії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 32776

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Поділ між полями неорганічної та органічної хімії стало розмитим. Для прикладу розглянемо один з основних класів каталізаторів, що використовуються для реакцій органічного синтезу: органометалічні каталізатори (рис.\(\PageIndex{1}\)). Металоорганічні каталізатори, як ці, і всі металоорганічні сполуки, містять метали, які пов'язані з вуглецем або вуглецем, що містять молекули. Отже, вони «неорганічні», оскільки містять метали, або «органічні», оскільки містять вуглець? Вони ілюструють, що чітких поділів між органічною та неорганічною хімією не існує. Крім того, іони металів поширені в біології, і тому думка про те, що метали є «неорганічними» і, таким чином, класифікуються як «неживі або небіологічні», є неправильною. Канонічним прикладом є металоорганічний каталізатор аденозилкобальбумін, який є важливим біологічним кофактором, що містить іон кобальту (Co) (рис.\(\PageIndex{1}\), праворуч) і кобальт-вуглецевий зв'язок.

Знімок екрана 2019-06-27 в 1.33.44 PM.png — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Деякі приклади металоорганічних каталізаторів. Ці сполуки каталізують органічні реакції або біохімічні реакції, і вони є сполуками, які містять як вуглець, так і метали. Ці сполуки є прикладами молекул, які не можна визначити лише як органічні молекули або лише як неорганічні молекули. Аденозилкобальбумін є прикладом металоорганічного каталізатора, який присутній в біології, додатково ілюструючи, що «неорганічні» метали є важливими кофакторами в біології. Це зображення засноване на інформації у статті Вікіпедії з Металоорганічна хімія і створене на основі знайдених там зображень; Зазначення авторства на зображення, створені Alsosaid1987, AdoCBL кольоровий, CC BY-SA 4.0 та Коптильна ніжка, сіль Зейсе, CC BY-SA 3.0.

Деякі підгалузі неорганічної хімії зосереджені на електропровідності неорганічних матеріалів (тобто провідності, надпровідності та напівпровідності) та вивченні оптичних та електронних властивостей неорганічних наноматеріалів. Електропровідність - канонічна властивість металів, але матеріали на основі вуглецю також демонструють електропровідність. Наприклад, вуглецеві нанотрубки проводять електрику через свої розширені кон'юговані\(\pi\) системи. Фуллерени, з яких найвідомішим є Бакмінстерфуллерен, або Бакейбол (С ₆₀), демонструють цікаві властивості, схожі з наночастинками, а при з'єднанні з металами і кристалізованою можуть демонструвати надпровідність.

Знімок екрана 2019-06-27 о 3.13.58 PM.png — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ця цифра створена на основі інформації, знайденої у статтях Вікіпедії щодо бакмістерфуллерену та вуглецевих нанотрубок. Зазначення Авторства Eric Wieser, Багатостінна вуглецева нанотрубка, CC BY-SA 3.0.

Хоча вуглецеві нанотрубки та фулерени є алотропами вуглецю, їх властивості матеріалу дещо чужі багатьом хімікам-органікам, які традиційно зосереджені на більш дрібних органічних молекулах, що мають дуже різні властивості. Однак ці властивості знайомі хімікам-неорганікам. Таким чином, неорганічні хіміки сприйняли ці молекули як «неорганічні» через те, що вони поводяться більше як неорганічні матеріали, ніж більш дрібні органічні молекули. Цей клас молекул на основі вуглецю служить ще одним прикладом молекул, які не ідеально відповідають традиційним визначенням «органічної» та «неорганічної» хімії. Безумовно, майбутнє буде тримати все більше прикладів молекул, які не вписуються в традиційні дисципліни хімії.