- Hauptunterschiede zwischen organischen und anorganischen Verbindungen
- Anorganische Verbindungen werden aus häufigeren natürlichen Quellen gewonnen als anorganische Verbindungen
- Anorganische Kristalle sind normalerweise ionisch, während organische Kristalle dazu neigen, molekular zu sein
- Die Art der Bindung, die organische Verbindungen steuert, ist kovalent
- In organischen Verbindungen überwiegen kovalente Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen
- Organische Verbindungen neigen dazu, größere Molmassen zu haben
- Organische Verbindungen sind zahlreicher
- Anorganische Verbindungen sind elementar vielfältiger
- Anorganische Verbindungen haben höhere Schmelz- und Siedepunkte
- Organische Verbindungen sind im Universum seltener
- Organische Verbindungen unterstützen das Leben viel stärker als anorganische
- Verweise
Die Unterschiede zwischen organischen und anorganischen Verbindungen sind nicht immer einfach und folgen keiner unveränderlichen Regel, da es in Bezug auf die Chemie unzählige Ausnahmen gibt, die dem Vorwissen widersprechen oder es in Frage stellen. Es gibt jedoch Eigenschaften, die es ermöglichen, unter vielen Verbindungen zu unterscheiden, welche anorganisch sind oder nicht.
Organische Chemie ist per Definition die Studie, die alle Bereiche der Kohlenstoffchemie umfasst; Daher ist es logisch zu glauben, dass ihre Skelette aus Kohlenstoffatomen bestehen. Andererseits bestehen anorganische Skelette (ohne in Polymere zu gehen) normalerweise aus einem anderen Element im Periodensystem als Kohlenstoff.
Lebewesen bestehen in all ihren Maßstäben und Ausdrücken praktisch aus Kohlenstoff und anderen Heteroatomen (H, O, N, P, S usw.). Das ganze Grün, das die Erdkruste auskleidet, sowie die Kreaturen, die darauf wandeln, sind lebende Beispiele für komplexe und dynamisch vermischte organische Verbindungen.
Auf der anderen Seite finden wir beim Bohren der Erde und in den Bergen Mineralkörper, die reich an Zusammensetzung und geometrischen Formen sind, von denen die überwiegende Mehrheit anorganische Verbindungen sind. Letztere definieren auch fast ausschließlich die Atmosphäre, die wir atmen, sowie die Ozeane, Flüsse und Seen.
Hauptunterschiede zwischen organischen und anorganischen Verbindungen
| Organische Verbindungen | Anorganische Verbindungen |
|---|---|
| Sie enthalten Kohlenstoffatome | Sie bestehen aus anderen Elementen als Kohlenstoff |
| Sie sind Teil von Lebewesen | Sie sind Teil träger Wesen |
| Sie kommen in natürlichen Quellen weniger häufig vor | Sie kommen in natürlichen Quellen häufiger vor |
| Sie sind normalerweise molekular | Sie sind normalerweise ionisch |
| Kovalente Bindungen | Ionische Bindungen |
| Größere Molmassen | Niedrigere Molmassen |
| Sie sind weniger vielfältig | Sie sind vielfältigere Elemente |
| Niedrigere Schmelz- und Siedepunkte | Höhere Schmelz- und Siedepunkte |
Anorganische Verbindungen werden aus häufigeren natürlichen Quellen gewonnen als anorganische Verbindungen
Kristalle von Zucker (rechts) und Salz (links) unter dem Mikroskop gesehen. Quelle: Oleg Panichev
Obwohl es Ausnahmen geben kann, werden anorganische Verbindungen im Allgemeinen aus häufigeren natürlichen Quellen gewonnen als solche für organische Verbindungen. Dieser erste Unterschied führt zu einer indirekten Aussage: Anorganische Verbindungen sind (auf der Erde und im Kosmos) häufiger als organische Verbindungen.
Natürlich werden in einem Ölfeld Kohlenwasserstoffe und dergleichen, die organische Verbindungen sind, überwiegen.
Zurück zum Abschnitt, das Zucker-Salz-Paar kann als Beispiel genannt werden. Oben sind Zuckerkristalle (robuster und facettierter) und Salz (kleiner und abgerundet) dargestellt.
Zucker wird nach einer Reihe von Prozessen aus Zuckerrohrplantagen (in sonnigen oder tropischen Regionen) und aus Zuckerrüben (in kalten Regionen oder zu Beginn des Winters oder Herbstes) gewonnen. Beide sind natürliche und nachwachsende Rohstoffe, die bis zur Ernte angebaut werden.
In der Zwischenzeit stammt Salz aus einer viel häufigeren Quelle: dem Meer oder Seen und Salzvorkommen wie dem Mineral Halit (NaCl). Wenn alle Felder von Zuckerrohr und Zuckerrüben zusammengeführt würden, könnten sie niemals mit den natürlichen Salzreserven gleichgesetzt werden.
Anorganische Kristalle sind normalerweise ionisch, während organische Kristalle dazu neigen, molekular zu sein
Am Beispiel des Zucker-Salz-Paares wissen wir, dass Zucker aus einem Disaccharid namens Saccharose besteht, das wiederum in eine Glucoseeinheit und eine Fructoseeinheit zerfällt. Zuckerkristalle sind daher molekular, da sie durch Saccharose und ihre intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen definiert sind.
Währenddessen bestehen Salzkristalle aus einem Netzwerk von Na + - und Cl - -Ionen , die eine flächenzentrierte kubische Struktur (fcc) definieren.
Der Hauptpunkt ist, dass anorganische Verbindungen normalerweise ionische Kristalle bilden (oder zumindest einen hohen ionischen Charakter besitzen). Es gibt jedoch mehrere Ausnahmen, wie z. B. Kristalle aus CO 2 , H 2 S, SO 2 und anderen anorganischen Gasen, die sich bei niedrigen Temperaturen und hohen Drücken verfestigen und auch molekular sind.
Wasser ist die wichtigste Ausnahme: Eis ist ein anorganischer und molekularer Kristall.
Die wenigen Schnee- oder Eiskristalle sind Wasserkristalle, hervorragende Beispiele für anorganische Molekülkristalle. Quelle: Sieverschar von Pixabay.
Mineralien sind im Wesentlichen anorganische Verbindungen, und ihre Kristalle sind daher überwiegend ionischer Natur. Aus diesem Grund gilt dieser zweite Punkt für ein breites Spektrum anorganischer Verbindungen, einschließlich Salzen, Sulfiden, Oxiden, Telliden usw.
Die Art der Bindung, die organische Verbindungen steuert, ist kovalent
Dieselben Zucker- und Salzkristalle lassen Zweifel aufkommen: Die ersteren enthalten kovalente (gerichtete) Bindungen, während die letzteren ionische (ungerichtete) Bindungen aufweisen.
Dieser Punkt steht in direktem Zusammenhang mit dem zweiten: Ein Molekülkristall muss notwendigerweise mehrere kovalente Bindungen aufweisen (gemeinsame Nutzung eines Elektronenpaars zwischen zwei Atomen).
Auch hier stellen organische Salze bestimmte Ausnahmen dar, da sie auch einen stark ionischen Charakter haben; Beispielsweise ist Natriumbenzoat (C 6 H 5 COONa) ein organisches Salz, aber innerhalb des Benzoats und seines aromatischen Rings gibt es kovalente Bindungen. Trotzdem sollen seine Kristalle angesichts der elektrostatischen Wechselwirkung ionisch sein: C 6 H 5 COO - Na + .
In organischen Verbindungen überwiegen kovalente Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen
Oder was ist das gleiche zu sagen: Organische Verbindungen bestehen aus Kohlenstoffgerüsten. In ihnen gibt es mehr als eine CC- oder CH-Bindung, und dieses Grundgerüst kann linear, ringförmig oder verzweigt sein, wobei der Grad seiner Ungesättigtheit und die Art des Substituenten (Heteroatome oder funktionelle Gruppen) variieren. In Zucker sind CC-, CH- und C-OH-Bindungen reichlich vorhanden.
Nehmen wir als Beispiel die Menge CO, CH 2 OCH 2 und H 2 C 2 O 4 . Welche dieser drei Verbindungen sind anorganisch?
In CH 2 OCH 2 (Ethylendioxid) gibt es vier CH-Bindungen und zwei CO-Bindungen, während in H 2 C 2 O 4 (Oxalsäure) ein CC, zwei C-OH und zwei C = O vorhanden sind. Die Struktur von H 2 C 2 O 4 kann als HOOC-COOH (zwei verknüpfte Carboxylgruppen) geschrieben werden. Inzwischen besteht CO aus einem Molekül, das normalerweise mit einer Hybridbindung zwischen C = O und C≡O dargestellt wird.
Da in CO (Kohlenmonoxid) nur ein Kohlenstoffatom an eines von Sauerstoff gebunden ist, ist dieses Gas anorganisch; Die anderen Verbindungen sind organisch.
Organische Verbindungen neigen dazu, größere Molmassen zu haben
Struktur dargestellt mit Linien für Palmitinsäure. Es kann festgestellt werden, wie groß es im Vergleich zu kleineren anorganischen Verbindungen oder zum Formelgewicht seiner Salze ist. Quelle: Wolfgang Schäfer
Zum Beispiel sind die Molaren der obigen Verbindungen: 28 g / mol (CO), 90 g / mol (H 2 C 2 O 4 ) und 60 g / mol (CH 2 OCH 2 ). Natürlich "wiegt" CS 2 (Schwefelkohlenstoff), eine anorganische Verbindung mit einer Molmasse von 76 g / mol, mehr als CH 2 OCH 2 .
Aber was ist mit Fetten oder Fettsäuren? Aus Biomolekülen wie DNA oder Proteinen? Oder Kohlenwasserstoffe mit langen linearen Ketten? Oder die Asphaltene? Ihre Molmassen überschreiten leicht 100 g / mol. Palmitinsäure (oberes Bild) hat beispielsweise eine Molmasse von etwa 256 g / mol.
Organische Verbindungen sind zahlreicher
Einige anorganische Verbindungen, sogenannte Koordinationskomplexe, weisen Isomerie auf. Es ist jedoch im Vergleich zur organischen Isomerie weniger vielfältig.
Selbst wenn wir alle Salze, Oxide (metallische und nichtmetallische), Sulfide, Telluride, Carbide, Hydride, Nitride usw. addieren, würden wir vielleicht nicht einmal die Hälfte der organischen Verbindungen sammeln, die in der Natur existieren können. Daher sind organische Verbindungen zahlreicher und strukturreicher.
Anorganische Verbindungen sind elementar vielfältiger
Entsprechend der Elementdiversität sind anorganische Verbindungen jedoch vielfältiger. Warum? Denn mit dem Periodensystem können Sie jede Art von anorganischer Verbindung aufbauen. Während es sich um eine organische Verbindung handelt, ist sie nur auf die Elemente C, H, O, P, S, N und X (Halogene) beschränkt.
Wir haben viele Metalle (Alkali, Erdalkali, Übergang, Lanthaniden, Actiniden, die des p-Blocks) und unendlich viele Möglichkeiten, sie mit verschiedenen Anionen (normalerweise anorganisch) zu kombinieren. wie: CO 3 2- (Carbonate), Cl - (Chloride), P 3- (Phosphide), O 2- (Oxide), OH - (Hydroxide), SO 4 2- (Sulfate), CN - (Cyanide) , SCN - (Thiocyanate) und viele mehr.
Beachten Sie, dass der CN - und SCN - Anionen scheinen organisch zu sein, sind aber eigentlich anorganisch. Eine weitere Verwirrung ist durch das Oxalatanion C 2 O 4 2- gekennzeichnet , das organisch und nicht anorganisch ist.
Anorganische Verbindungen haben höhere Schmelz- und Siedepunkte
Auch hier gibt es mehrere Ausnahmen von dieser Regel, da alles davon abhängt, welches Verbindungspaar verglichen wird. Die ersteren haften jedoch an anorganischen und organischen Salzen und haben tendenziell höhere Schmelz- und Siedepunkte als die letzteren.
Hier finden wir einen weiteren impliziten Punkt: Organische Salze neigen zur Zersetzung, da Hitze ihre kovalenten Bindungen aufbricht. Trotzdem verglichen wir das Paar Calciumtartrat (CaC 4 H 4 O 6 ) und Calciumcarbonat (CaCO 3 ). CaC 4 H 4 O 6 zersetzt sich bei 600 ° C, während CaCO 3 bei 825 ° C schmilzt.
Und dass CaCO 3 keineswegs eines der Salze mit den höchsten Schmelzpunkten ist, wie im Fall von CaC 2 (2160 ºC) und CaS 2 (2525 ºC): Carbid bzw. Calciumsulfid.
Organische Verbindungen sind im Universum seltener
Die einfachsten und primitivsten organischen Verbindungen wie Methan, CH 4 , Harnstoff, CO (NH 2 ) 2 oder die Aminosäure Glycin, NH 2 CH 2 COOH, sind im Kosmos im Vergleich zu Ammoniak und Kohlendioxid sehr seltene Spezies. Kohlenstoff, Titanoxide, Kohlenstoff usw. Im Universum werden selbst die Vorläufermaterialien des Lebens nicht häufig nachgewiesen.
Organische Verbindungen unterstützen das Leben viel stärker als anorganische
Die Schale eines Morrocoys besteht aus einer Mischung von mit Keratin bedeckten Knochen, die wiederum aus einer anorganischen Matrix (Hydroxylapatit und verwandte Mineralien) und einer organischen Matrix (Kollagen, Knorpel und Nerven) bestehen. Quelle: Morrocoy_ (Geochelone_carbonaria) .jpg: The Photographerderivative Arbeit: The Photographer
Die organische Chemie des Kohlenstoffs, die zum Verständnis von Stoffwechselprozessen angewendet wird, wird in Biochemie (und aus Sicht von Metallkationen in Bioanorganika) umgewandelt.
Organische Verbindungen sind dank der CC-Bindungen und des riesigen Konglomerats von Strukturen, die sich aus diesen Bindungen ergeben, und ihrer Wechselwirkung mit anorganischen Salzkristallen der Eckpfeiler des Lebens (wie der Morrocoy im obigen Bild).
Zurück zum Zucker-Salz-Paar: Die natürlichen Zuckerquellen sind lebendig: Sie sind Pflanzen, die wachsen und sterben. Bei den Salzquellen ist es jedoch nicht dasselbe: Weder die Meere noch die Salzablagerungen sind lebendig (im physiologischen Sinne).
Pflanzen und Tiere synthetisieren eine Vielzahl organischer Verbindungen, aus denen eine Vielzahl natürlicher Produkte (Vitamine, Enzyme, Hormone, Fette, Farbstoffe usw.) bestehen.
Wir können jedoch nicht auslassen, dass Wasser das Lösungsmittel des Lebens ist (und anorganisch ist); und auch nicht, dass Sauerstoff für die Zellatmung essentiell ist (ganz zu schweigen von den metallischen Cofaktoren, die keine anorganischen Verbindungen, sondern Kationen sind). Daher spielt das Anorganische auch eine entscheidende Rolle bei der Definition des Lebens.
Verweise
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie . (Vierte Edition). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische Chemie. Amine. (10. Auflage). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. Juli 2019). Der Unterschied zwischen organisch und anorganisch. Wiederhergestellt von :oughtco.com
- Texas Education Agency. (2019). Bio oder Anorganisch? Wiederhergestellt von: texasgateway.org
- Saccharose. (sf). Wie Zucker hergestellt wird: eine Einführung. Wiederhergestellt von: sucrose.com
- Wikipedia. (2019). Liste der anorganischen Verbindungen. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org