Anorganiese chemie

Anorganiese chemie is die vertakking van chemie wat gemoeid is met die eienskappe en reaksies van anorganiese verbindings. Dit sluit al die chemiese stowwe in buiten dié wat op koolstofkettings of -ringe gegrond is en wat organiese verbindings genoem word en wat bestudeer word in die vertakking wat bekend staan as organiese chemie. Die skeidslyn tussen die twee studievelde is nie absoluut nie en daar vind heelwat oorvleueling plaas veral ten opsigte van die ondervertakking organometaalchemie.

Geskiedkundige definisie

Geskiedkundig is anorganiese chemie gedefinieer as die studie van chemiese elemente en reaksies wat nie met lewende organismes verbind word nie.

Sedert Friedrich Wöhler die organiese stof ureum vanuit die anorganiese verbinding Ammoniumsianaat in 1828 berei het, het die onderskeid gegrond op die chemie van lewende organismes en die van nie-lewende voorwerpe egter begin vervaag.

Vertakkinge

Hoof-vertakkinge van anorganiese chemie sluit in:

• Minerale, soos sout, asbes, silikate, ...
• Metale en hulle allooie, soos yster, koper, aluminium, geelkoper, brons, ...
• Verbindings wat nie-metaalagtige elemente insluit, soos silikon, fosfor, chloor, suurstof, soos onder andere water
• Metaalkomplekse
• Kristallografie
• Koloïedchemie
• Magnetochemie

Produkte vervaardig uit anorganiese stowwe van kommersiële belang sluit in silikonskywe, transistors, vloeibare kristal-skerms, optiese vesel kabels en 'n groot aantal katalisatore.

Anorganiese chemie is gegrond op fisiese chemie en vorm die basis vir mineralogie en materiaalchemie. Dit oorvleuel met geo-chemie, analitiese chemie, omgewingschemie en organometaalchemie.

Organometaalchemie kombineer aspekte van organiese chemie met dié van anorganiese chemie en word formeel gedefinieer as die studie van stowwe wat metaal-koolstof bindings bevat, alhoewel vele organometallieke verbindings glad nie sulke bindings bevat nie. Van die eenvoudigste organometallieke verbindings is die metaalkarboniele waar die koolstof in koolstofmonoksied met 'n metaal verbind. Vitamien B12, waarvan die aktiewe liggings soortgelyk is aan dié van hemoglobien is 'n organometallieke verbinding wat natuurlik voorkom en van groot belang in die menslike metabolisme is en bevat groot organiese komponente (korrien en proteïen) en 'n metaal, kobalt, wat aan die koolstof gebind is.

Anorganiese chemie sluit beide molekulêre verbindings in wat as diskrete molekules bestaan, benewens kristalle, waarvan die struktuur beskryf kan word as 'n oneindige raamwerk van reëlmatig-geordende atome wat in kristallografie en vastetoestandchemie bestudeer word.

Chemiese binding

Van Arkel-Ketelaar-diagram

Daar kan drie tipes chemiese binding onderskei word:

• Ioniese binding
• Kovalente binding
• Metallieke binding

Hierdie drie tipes is nogtans net drie uiterste gevalle van een verskynsel, nie drie aparte verskynsels nie. Daar is talle verbindings waarin die binding gedeeltelik ionies en gedeeltelik kovalent is. Dit word polêr-kovalent genoem, maar daar is ook oorgangsvorms tussen ionies en metalliek en so meer. Die Van Arkel-Ketelaar-diagram gee dit in 'n driehoek weer.

In die organiese chemie is binding dikwels hoofsaaklik kovalent, maar in die anorganiese chemie tree all vorms en tussenvorms van binding op.

Tipes binding

Kovalent

Osmium(VIII)oksied; osmiumtetraoksied

In organiese chemie speel veral die kovalente binding 'n hoofrol en dit lei dikwels tot molekulêre verbindings. Mens kan in die vloeistof koolstoftetrachloried duidelik CCl₄-molekule onderskei, wat ook in die damp voorkom. Ons kan ook onderskei tot watter molekuul 'n bepaalde chlooratoom behoort. Die atoomafstande binne die molekuul is almal kort. Die afstand tot 'n atoom van 'n volgende molekuul is baie groter.

Molekulêre anorganiese verbindings

'n Goeie voorbeeld van 'n molekulêre anorganiese verbinding is OsO₄, wat gewoonlik osmium(VIII)oksied of osmiumtetraoksied genoem word. Die molekuul het 'n tetraëdriese vorm en die bindings is polêr-kovalent omdat die elektronegatiwiteit van die twee elemente taamlik verskil. Daar is vier dipole wat mekaar vanweë die simmetriese vorm van die molekuul ophef. Die verbinding is by kamertemperatuur 'n nie-polêre vastestof wat taamlik vlugtig is omdat die intermolekulêre kragte net 'n dispersiewe karakter het.

Ionies

In 'n anorganiese verbinding soos sesiumchloried CsCl is die binding egter ionies en elke sesiumioon het 8 chloried-ioon nabure: die koördinasiegetal is 8 en dit is onmoontlik te sê welke chlooratoom by 'n "molekuul" CsCl behoort. Die agt Cs-Cl afstande is almal ewe groot. Dit is 'n tipise ioniese verbinding wat byvoorbeeld goed in water oplos. Hierdie verbindings word soute genoem. Hulle is elektriese isolators, maar die waterige oplossing is 'n ioniese geleier.

Metalliek

In materiale met metaalbinding kan dikwels dieselfde gesê word. Daar is byvoorbeeld 'n verbinding tussen gadolinium en kwik (gadoliumamalgaam) wat die formule GdHg het. Dit het dieselfde struktuur as sesiumchloried. Die koördinasiegetalle is ook 8 en ons kan ook hier geen GdHg-"molekule" onderskei nie. Dit is echter niet 's sout nie. Die verbinding is opaak, het metaalglans en is 'n elektriese geleier, soos die meerderheid van die elemente wat metale is. Metaal-metaal-verbindings soos GdHg word dikwels tot die vakterrein van die metallurgie gereken, waarmee die anorganiese chemie oorlap.

Reaksies

Tipiese reaksies betrokke by anorganiese chemie en waarvan die reaksietempo tipies ordes groter is as die van tipiese organiese reaksies, is:

• Redoksreaksies
• Suur-basis-reaksies
• Komplekse reaksies