- Belangrijkste verschillen tussen organische en anorganische verbindingen
- Anorganische verbindingen worden verkregen uit meer overvloedige natuurlijke bronnen dan anorganische verbindingen
- Anorganische kristallen zijn meestal ionisch, terwijl organische kristallen meestal moleculair zijn
- Het type binding dat organische verbindingen regelt, is covalent
- In organische verbindingen overheersen covalente bindingen tussen koolstofatomen
- Organische verbindingen hebben de neiging om grotere molecuulgewichten te hebben
- Organische verbindingen zijn overvloediger in aantal
- Anorganische verbindingen zijn elementair meer divers
- Anorganische verbindingen hebben hogere smelt- en kookpunten
- Organische verbindingen zijn zeldzamer in het heelal
- Organische verbindingen ondersteunen het leven in veel grotere mate dan anorganische verbindingen
- Referenties
De verschillen tussen organische en anorganische verbindingen zijn niet altijd eenvoudig, en ze gehoorzamen ook niet aan een onveranderlijke regel, aangezien er als het op scheikunde aankomt talloze uitzonderingen zijn die in tegenspraak zijn met of twijfels hebben over eerdere kennis. Er zijn echter kenmerken die het mogelijk maken om tussen veel verbindingen te onderscheiden welke anorganisch zijn of niet.
Organische chemie is per definitie de studie die alle takken van koolstofchemie omvat; daarom is het logisch om te denken dat hun skeletten uit koolstofatomen bestaan. Aan de andere kant zijn anorganische skeletten (zonder in polymeren te gaan) meestal opgebouwd uit een ander element in het periodiek systeem dan koolstof.
Levende wezens, in al hun schalen en uitdrukkingen, zijn praktisch gemaakt van koolstof en andere heteroatomen (H, O, N, P, S, enz.). Dus al het groen dat de aardkorst bekleedt, evenals de wezens die erop lopen, zijn levende voorbeelden van complexe en dynamisch vermengde organische verbindingen.
Aan de andere kant vinden we bij het boren in de aarde en in de bergen minerale lichamen die rijk zijn aan samenstelling en geometrische vormen, waarvan de overgrote meerderheid anorganische verbindingen zijn. De laatste bepalen ook bijna volledig de atmosfeer die we inademen, en de oceanen, rivieren en meren.
Belangrijkste verschillen tussen organische en anorganische verbindingen
| Organische bestanddelen | Anorganische verbindingen |
|---|---|
| Ze bevatten koolstofatomen | Ze bestaan uit andere elementen dan koolstof |
| Ze maken deel uit van levende wezens | Ze maken deel uit van inerte wezens |
| Ze komen minder voor in natuurlijke bronnen | Ze komen meer voor in natuurlijke bronnen |
| Ze zijn meestal moleculair | Ze zijn meestal ionisch |
| Covalente bindingen | Ionische bindingen |
| Grotere molecuulgewichten | Lagere molecuulgewichten |
| Ze zijn minder divers | Het zijn meer diverse elementen |
| Lagere smelt- en kookpunten | Hogere smelt- en kookpunten |
Anorganische verbindingen worden verkregen uit meer overvloedige natuurlijke bronnen dan anorganische verbindingen
Kristallen van suiker (rechts) en zout (links) gezien onder een microscoop. Bron: Oleg Panichev
Hoewel er uitzonderingen kunnen zijn, worden anorganische verbindingen over het algemeen verkregen uit meer overvloedige natuurlijke bronnen dan die voor organische verbindingen. Dit eerste verschil leidt tot een indirecte uitspraak: anorganische verbindingen zijn overvloediger (op aarde en in de kosmos) dan organische verbindingen.
Natuurlijk zullen in een olieveld koolwaterstoffen en dergelijke, die organische verbindingen zijn, overheersen.
Terugkerend naar de sectie, kan het suiker-zoutpaar als voorbeeld worden genoemd. Hierboven zijn suikerkristallen (robuuster en gefacetteerd) en zout (kleiner en afgerond) weergegeven.
Suiker wordt, na een reeks processen, verkregen uit suikerrietplantages (in zonnige of tropische streken) en uit suikerbieten (in koude streken of aan het begin van de winter of herfst). Beide zijn natuurlijke en hernieuwbare grondstoffen, die worden verbouwd tot de juiste oogst.
Ondertussen komt zout uit een veel overvloedigere bron: de zee, of meren en zoutafzettingen zoals het mineraal haliet (NaCl). Als alle velden met suikerriet en suikerbieten bij elkaar zouden worden gebracht, zouden ze nooit kunnen worden geëvenaard met de natuurlijke zoutreserves.
Anorganische kristallen zijn meestal ionisch, terwijl organische kristallen meestal moleculair zijn
Als we weer het suiker-zoutpaar als voorbeeld nemen, weten we dat suiker bestaat uit een disaccharide genaamd sucrose, dat op zijn beurt weer uiteenvalt in een glucose-eenheid en een fructose-eenheid. Suikerkristallen zijn daarom moleculair, omdat ze worden gedefinieerd door sucrose en zijn intermoleculaire waterstofbruggen.
Ondertussen bestaan zoutkristallen uit een netwerk van Na + en Cl - ionen , die een vlakgecentreerde kubische structuur (fcc) definiëren.
Het belangrijkste punt is dat anorganische verbindingen meestal ionische kristallen vormen (of althans een hoog ionisch karakter hebben). Er zijn echter verschillende uitzonderingen, zoals kristallen van CO 2 , H 2 S, SO 2 en andere anorganische gassen, die stollen bij lage temperaturen en hoge drukken, en ook moleculair zijn.
Water vormt op dit punt de belangrijkste uitzondering: ijs is een anorganisch en moleculair kristal.
De weinige sneeuw of ijs zijn kristallen van water, uitstekende voorbeelden van anorganische moleculaire kristallen. Bron: Sieverschar van Pixabay.
Mineralen zijn in wezen anorganische verbindingen en hun kristallen zijn daarom overwegend ionisch van aard. Daarom wordt dit tweede punt als geldig beschouwd voor een breed spectrum van anorganische verbindingen, waaronder zouten, sulfiden, oxiden, telliden, enz.
Het type binding dat organische verbindingen regelt, is covalent
Dezelfde suiker- en zoutkristallen laten iets twijfelen: de eerste bevatten covalente (directionele) bindingen, terwijl de laatste ionische (niet-directionele) bindingen vertonen.
Dit punt is direct gecorreleerd met het tweede: een moleculair kristal moet noodzakelijkerwijs meerdere covalente bindingen hebben (het delen van een paar elektronen tussen twee atomen).
Ook hier stellen organische zouten bepaalde uitzonderingen op, aangezien ze ook een sterk ionisch karakter hebben; natriumbenzoaat (C 6 H 5 COONa) is bijvoorbeeld een organisch zout, maar binnen het benzoaat en zijn aromatische ring zijn er covalente bindingen. Toch wordt van de kristallen gezegd dat ze ionisch zijn, gezien de elektrostatische interactie: C 6 H 5 COO - Na + .
In organische verbindingen overheersen covalente bindingen tussen koolstofatomen
Of wat hetzelfde is om te zeggen: organische verbindingen bestaan uit koolstofskeletten. In hen is er meer dan één CC- of CH-binding, en deze hoofdketen kan lineair, ringvormig of vertakt zijn, variërend in de mate van onverzadiging en het type substituent (heteroatomen of functionele groepen). In suiker zijn CC-, CH- en C-OH-bindingen overvloedig aanwezig.
Laten we als voorbeeld de verzameling CO, CH 2 OCH 2 en H 2 C 2 O 4 nemen . Welke van deze drie verbindingen zijn anorganisch?
In CH 2 OCH 2 (ethyleendioxide) zijn er vier CH-bindingen en twee CO-bindingen, terwijl er in H 2 C 2 O 4 (oxaalzuur) één CC, twee C-OH en twee C = O zijn. De structuur van H 2 C 2 O 4 kan worden geschreven als HOOC-COOH (twee gekoppelde carboxylgroepen). Ondertussen bestaat CO uit een molecuul dat meestal wordt weergegeven met een hybride binding tussen C = O en C≡O.
Aangezien er in CO (koolmonoxide) slechts één koolstofatoom is gebonden aan een van de zuurstofatomen, is dit gas anorganisch; de andere verbindingen zijn organisch.
Organische verbindingen hebben de neiging om grotere molecuulgewichten te hebben
Structuur weergegeven met lijnen voor palmitinezuur. Er kan worden opgemerkt hoe groot het is vergeleken met kleinere anorganische verbindingen, of met het formulegewicht van de zouten. Bron: Wolfgang Schaefer
De molaren van de bovenstaande verbindingen zijn bijvoorbeeld: 28 g / mol (CO), 90 g / mol (H 2 C 2 O 4 ) en 60 g / mol (CH 2 OCH 2 ). Natuurlijk, CS 2 (koolstofdisulfide), een anorganische verbinding met een molecuulgewicht 76 g / mol, "gewicht" meer dan CH 2 OCH 2 .
Maar hoe zit het met vetten of vetzuren? Van biomoleculen zoals DNA of eiwitten? Of koolwaterstoffen met lange lineaire ketens? Of de asfaltenen? Hun molaire massa overschrijdt gemakkelijk 100 g / mol. Palmitinezuur (bovenste afbeelding) heeft bijvoorbeeld een molecuulgewicht van ongeveer 256 g / mol.
Organische verbindingen zijn overvloediger in aantal
Sommige anorganische verbindingen, coördinatiecomplexen genaamd, vertonen isomerie. Het is echter minder divers in vergelijking met organische isomerie.
Zelfs als we alle zouten, oxiden (metallisch en niet-metallisch), sulfiden, telluriden, carbiden, hydriden, nitriden, enz. Bij elkaar optellen, zouden we misschien niet eens de helft van de organische verbindingen verzamelen die in de natuur voorkomen. Daarom zijn organische verbindingen overvloediger in aantal en rijker aan structuren.
Anorganische verbindingen zijn elementair meer divers
Volgens elementaire diversiteit zijn anorganische verbindingen echter meer divers. Waarom? Omdat je met het periodiek systeem in de hand elk type anorganische verbinding kunt bouwen; hoewel het een organische verbinding is, is het beperkt tot de elementen: C, H, O, P, S, N en X (halogenen).
We hebben veel metalen (alkali, aardalkali, overgang, lanthaniden, actiniden, die van het p-blok), en oneindige mogelijkheden om ze te combineren met verschillende anionen (meestal anorganisch); zoals: CO 3 2- (carbonaten), Cl - (chloriden), P 3- (fosfiden), O 2- (oxiden), OH - (hydroxiden), SO 4 2- (sulfaten), CN - (cyaniden) , SCN - (thiocyanaten), en nog veel meer.
Merk op dat de CN - en SCN - anionen lijken biologisch te zijn, maar zijn eigenlijk anorganische. Een andere verwarring wordt gekenmerkt door het oxalaatanion, C 2 O 4 2- , dat organisch is en niet anorganisch.
Anorganische verbindingen hebben hogere smelt- en kookpunten
Nogmaals, er zijn verschillende uitzonderingen op deze regel, omdat het allemaal afhangt van welk paar verbindingen wordt vergeleken. Echter, door vast te houden aan anorganische en organische zouten, hebben de eerste meestal hogere smelt- en kookpunten dan de laatste.
Hier vinden we nog een impliciet punt: organische zouten zijn vatbaar voor ontbinding, omdat warmte hun covalente bindingen verbreekt. Toch vergeleken we het paar calciumtartraat (CaC 4 H 4 O 6 ) en calciumcarbonaat (CaCO 3 ). CaC 4 H 4 O 6 ontleedt bij 600ºC, terwijl CaCO 3 smelt bij 825ºC.
En dat CaCO 3 verre van een van de zouten met de hoogste smeltpunten is, zoals in het geval van CaC 2 (2160 ºC) en CaS 2 (2525 ºC): respectievelijk carbide en calciumsulfide.
Organische verbindingen zijn zeldzamer in het heelal
De eenvoudigste en meest primitieve organische verbindingen, zoals methaan, CH 4 , ureum, CO (NH 2 ) 2 , of het aminozuur glycine, NH 2 CH 2 COOH, zijn zeer zeldzame soorten in de kosmos vergeleken met ammoniak, kooldioxide. koolstof, titaniumoxiden, koolstof, enz. In het heelal worden zelfs de voorlopermaterialen van het leven niet vaak gedetecteerd.
Organische verbindingen ondersteunen het leven in veel grotere mate dan anorganische verbindingen
De schaal van een morrocoy bestaat uit een mengsel van botten bedekt met keratine, die op hun beurt weer zijn samengesteld uit een anorganische matrix (hydroxyapatiet en verwante mineralen) en een organische matrix (collageen, kraakbeen en zenuwen). Bron: Morrocoy_ (Geochelone_carbonaria) .jpg: The Photographer, afgeleid werk: The Photographer
De organische chemie van koolstof, toegepast bij het begrijpen van metabolische processen, wordt omgezet in biochemie (en vanuit het oogpunt van metaalkationen, in bio-anorganische stoffen).
Organische verbindingen zijn de hoeksteen van het leven (zoals de morrocoy in de afbeelding hierboven), dankzij de CC-bindingen en het enorme conglomeraat van structuren die resulteren uit deze bindingen, en hun interactie met anorganische zoutkristallen.
Terugkerend naar het suiker-zoutpaar: de natuurlijke bronnen van suiker leven: het zijn gewassen die groeien en afsterven; maar het is niet hetzelfde met de bronnen van zout: noch de zeeën noch de zoute afzettingen leven (in fysiologische zin).
Planten en dieren synthetiseren eindeloos veel organische verbindingen, die een uitgebreid scala aan natuurlijke producten vormen (vitamines, enzymen, hormonen, vetten, kleurstoffen, enz.).
We kunnen echter niet vergeten dat water het oplosmiddel van leven is (en het is anorganisch); en evenmin dat zuurstof essentieel is voor cellulaire ademhaling (om nog maar te zwijgen van de metallische cofactoren, die geen anorganische verbindingen maar kationen zijn). Daarom speelt het anorganische ook een cruciale rol bij het definiëren van leven.
Referenties
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde . (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. Amines. (10e editie.). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 juli 2019). Het verschil tussen organisch en anorganisch. Hersteld van: thoughtco.com
- Texas Education Agency. (2019). Organisch of anorganisch? Hersteld van: texasgateway.org
- Sucrose. (sf). Hoe suiker wordt gemaakt: een inleiding. Hersteld van: sucrose.com
- Wikipedia. (2019). Lijst met anorganische verbindingen. Hersteld van: en.wikipedia.org