- Sự khác biệt chính giữa hợp chất hữu cơ và vô cơ
- Các hợp chất vô cơ được lấy từ các nguồn tự nhiên phong phú hơn các hợp chất vô cơ
- Tinh thể vô cơ thường là ion trong khi tinh thể hữu cơ có xu hướng phân tử
- Loại liên kết chi phối các hợp chất hữu cơ là cộng hóa trị
- Trong các hợp chất hữu cơ, liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử cacbon chiếm ưu thế
- Các hợp chất hữu cơ có xu hướng có khối lượng mol lớn hơn
- Các hợp chất hữu cơ có số lượng nhiều hơn
- Các hợp chất vô cơ đa dạng hơn về mặt nguyên tố
- Các hợp chất vô cơ có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao hơn
- Các hợp chất hữu cơ hiếm hơn trong vũ trụ
- Các hợp chất hữu cơ hỗ trợ sự sống ở mức độ lớn hơn nhiều so với các hợp chất vô cơ
- Người giới thiệu
Sự khác biệt giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ không phải lúc nào cũng đơn giản và chúng cũng không tuân theo một quy luật bất biến, vì khi nói đến hóa học, có vô số trường hợp ngoại lệ mâu thuẫn hoặc nghi ngờ kiến thức trước đó. Tuy nhiên, có những đặc điểm giúp chúng ta có thể phân biệt được trong số nhiều hợp chất, hợp chất nào là vô cơ hay không.
Theo định nghĩa, hóa học hữu cơ là ngành nghiên cứu bao gồm tất cả các nhánh của hóa học cacbon; do đó, thật hợp lý khi nghĩ rằng bộ xương của chúng được tạo thành từ các nguyên tử cacbon. Mặt khác, các bộ xương vô cơ (không đi vào polyme) thường được tạo thành từ bất kỳ nguyên tố nào khác trong bảng tuần hoàn ngoài cacbon.
Các sinh vật sống, trong tất cả các quy mô và biểu hiện của chúng, trên thực tế được làm từ cacbon và các dị nguyên tử khác (H, O, N, P, S, v.v.). Vì vậy, tất cả cây xanh bao quanh vỏ trái đất, cũng như các sinh vật đi trên đó, là những ví dụ sống động của các hợp chất hữu cơ phức tạp và xen kẽ một cách linh hoạt.
Mặt khác, khi khoan đất và trên núi chúng ta thấy các thể khoáng vật phong phú về thành phần và hình dạng hình học, phần lớn là các hợp chất vô cơ. Loại thứ hai cũng xác định gần như hoàn toàn bầu khí quyển mà chúng ta hít thở, và các đại dương, sông và hồ.
Sự khác biệt chính giữa hợp chất hữu cơ và vô cơ
| Hợp chất hữu cơ | Hợp chất vô cơ |
|---|---|
| Chúng chứa các nguyên tử cacbon | Chúng được tạo thành từ các nguyên tố khác ngoài cacbon |
| Họ là một phần của sinh vật sống | Họ là một phần của sinh vật trơ |
| Chúng ít dồi dào hơn trong các nguồn tự nhiên | Chúng có nhiều hơn trong các nguồn tự nhiên |
| Chúng thường là phân tử | Chúng thường là ion |
| Liên kết hóa trị | Liên kết ion |
| Khối lượng mol lớn hơn | Khối lượng mol thấp hơn |
| Chúng ít đa dạng hơn | Chúng là những yếu tố đa dạng hơn |
| Điểm nóng chảy và sôi thấp hơn | Điểm nóng chảy và sôi cao hơn |
Các hợp chất vô cơ được lấy từ các nguồn tự nhiên phong phú hơn các hợp chất vô cơ
Tinh thể đường (phải) và muối (trái) nhìn thấy dưới kính hiển vi. Nguồn: Oleg Panichev
Mặc dù có thể có ngoại lệ, các hợp chất vô cơ thường được lấy từ các nguồn tự nhiên phong phú hơn so với các hợp chất hữu cơ. Sự khác biệt đầu tiên này dẫn đến một tuyên bố gián tiếp: các hợp chất vô cơ (trên Trái đất và trong vũ trụ) phong phú hơn các hợp chất hữu cơ.
Tất nhiên, trong mỏ dầu, hydrocacbon và những thứ tương tự, là các hợp chất hữu cơ, sẽ chiếm ưu thế.
Quay trở lại phần này, có thể kể đến cặp đôi đường - muối làm ví dụ. Hình trên là các tinh thể đường (chắc và nhiều mặt hơn) và muối (nhỏ hơn và tròn hơn).
Đường thu được, sau một loạt quy trình, từ các đồn điền trồng mía (ở các vùng nắng ấm hoặc nhiệt đới) và từ củ cải đường (ở các vùng lạnh hoặc vào đầu mùa đông hoặc mùa thu). Cả hai đều là nguyên liệu thô tự nhiên và có thể tái tạo, được trồng cho đến khi thu hoạch.
Trong khi đó, muối đến từ một nguồn dồi dào hơn nhiều: biển, hồ và các mỏ muối như khoáng chất halit (NaCl). Nếu dồn hết ruộng mía và củ cải đường vào với nhau thì không bao giờ có thể sánh được với trữ lượng muối tự nhiên.
Tinh thể vô cơ thường là ion trong khi tinh thể hữu cơ có xu hướng phân tử
Lấy lại cặp đường-muối làm ví dụ, chúng ta biết rằng đường bao gồm một disaccharide gọi là sucrose, lần lượt bị phân hủy thành một đơn vị glucose và một đơn vị fructose. Do đó, tinh thể đường có tính chất phân tử, vì chúng được xác định bởi sucrose và các liên kết hydro giữa các phân tử của nó.
Trong khi đó, tinh thể muối được tạo thành từ mạng lưới các ion Na + và Cl - , xác định cấu trúc lập phương tâm mặt (fcc).
Điểm chính là các hợp chất vô cơ thường tạo thành các tinh thể ion (hoặc ít nhất, sở hữu đặc tính ion cao). Tuy nhiên, có một số trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như tinh thể CO 2 , H 2 S, SO 2 và các khí vô cơ khác, đông đặc ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, và cũng có dạng phân tử.
Nước đại diện cho một ngoại lệ quan trọng nhất cho đến thời điểm này: nước đá là một tinh thể vô cơ và phân tử.
Một số ít tuyết hoặc băng là tinh thể của nước, những ví dụ tuyệt vời về tinh thể phân tử vô cơ. Nguồn: Sieverschar từ Pixabay.
Khoáng chất về cơ bản là các hợp chất vô cơ, và tinh thể của chúng do đó chủ yếu là ion trong tự nhiên. Đó là lý do tại sao điểm thứ hai này được coi là có giá trị đối với một phổ rộng của các hợp chất vô cơ, bao gồm muối, sunfua, oxit, tellua, v.v.
Loại liên kết chi phối các hợp chất hữu cơ là cộng hóa trị
Các tinh thể đường và muối giống nhau để lại điều gì đó nghi ngờ: loại trước chứa liên kết cộng hóa trị (có hướng), trong khi loại sau thể hiện liên kết ion (không định hướng).
Điểm này tương quan trực tiếp với điểm thứ hai: một tinh thể phân tử nhất thiết phải có nhiều liên kết cộng hóa trị (chia sẻ một cặp electron giữa hai nguyên tử).
Một lần nữa, các muối hữu cơ thiết lập một số ngoại lệ nhất định, vì chúng cũng có đặc tính ion mạnh; ví dụ, natri benzoat (C 6 H 5 COONa) là một muối hữu cơ, nhưng bên trong benzoat và vòng thơm của nó có các liên kết cộng hóa trị. Mặc dù vậy, các tinh thể của nó được cho là ion do tương tác tĩnh điện: C 6 H 5 COO - Na + .
Trong các hợp chất hữu cơ, liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử cacbon chiếm ưu thế
Hay nói tương tự: hợp chất hữu cơ bao gồm bộ xương cacbon. Trong chúng có nhiều hơn một liên kết CC hoặc CH, và đường trục này có thể là tuyến tính, vòng hoặc phân nhánh, thay đổi về mức độ không hòa tan của nó và loại nhóm thế (dị nguyên tử hoặc nhóm chức). Trong đường có nhiều liên kết CC, CH và C-OH.
Hãy lấy ví dụ về tập hợp CO, CH 2 OCH 2 và H 2 C 2 O 4 . Hợp chất nào trong ba hợp chất này là chất vô cơ?
Trong CH 2 OCH 2 (etylen đioxit) có bốn liên kết CH và hai liên kết CO, còn trong H 2 C 2 O 4 (axit oxalic) có một CC, hai C-OH và hai C = O. Công thức cấu tạo của H 2 C 2 O 4 có thể được viết dưới dạng HOOC-COOH (hai nhóm cacboxyl liên kết). Trong khi đó, CO bao gồm một phân tử thường được biểu diễn bằng liên kết lai giữa C = O và C≡O.
Vì trong CO (carbon monoxide) chỉ có một nguyên tử carbon liên kết với một nguyên tử oxy, khí này là chất vô cơ; các hợp chất khác là hữu cơ.
Các hợp chất hữu cơ có xu hướng có khối lượng mol lớn hơn
Cấu trúc được biểu diễn bằng các vạch cho axit palmitic. Có thể lưu ý rằng nó lớn như thế nào so với các hợp chất vô cơ nhỏ hơn, hoặc với trọng lượng công thức của muối của nó. Nguồn: Wolfgang Schaefer
Ví dụ, số mol của các hợp chất trên là: 28 g / mol (CO), 90 g / mol (H 2 C 2 O 4 ) và 60 g / mol (CH 2 OCH 2 ). Tất nhiên, CS 2 (carbon disulfide), một hợp chất vô cơ có khối lượng mol phân tử là 76 g / mol, "nặng" hơn CH 2 OCH 2 .
Nhưng những gì về chất béo hoặc axit béo? Từ các phân tử sinh học như DNA hay protein? Hoặc các hydrocacbon có mạch thẳng dài? Hay các chất nhựa đường? Khối lượng mol của chúng dễ dàng vượt quá 100 g / mol. Ví dụ, axit palmitic (hình trên) có khối lượng mol phân tử khoảng 256 g / mol.
Các hợp chất hữu cơ có số lượng nhiều hơn
Một số hợp chất vô cơ, được gọi là phức chất phối trí, thể hiện tính đồng phân. Tuy nhiên, nó kém đa dạng hơn so với đồng phân hữu cơ.
Ngay cả khi chúng ta cộng tất cả các muối, oxit (kim loại và phi kim loại), sulfua, Telluride, cacbit, hydrua, nitrua, v.v., chúng ta có lẽ sẽ không thu thập được một nửa số hợp chất hữu cơ có thể tồn tại trong tự nhiên. Do đó, các hợp chất hữu cơ có số lượng nhiều hơn và phong phú hơn về cấu trúc.
Các hợp chất vô cơ đa dạng hơn về mặt nguyên tố
Tuy nhiên, theo sự đa dạng nguyên tố, các hợp chất vô cơ đa dạng hơn. Tại sao? Bởi vì với bảng tuần hoàn trong tay bạn có thể xây dựng bất kỳ loại hợp chất vô cơ nào; trong khi một hợp chất hữu cơ, nó chỉ được giới hạn trong các nguyên tố: C, H, O, P, S, N và X (halogen).
Chúng ta có nhiều kim loại (kiềm, kiềm thổ, chuyển tiếp, lantan, actinide, những kim loại thuộc khối p), và vô số lựa chọn để kết hợp chúng với các anion khác nhau (thường là vô cơ); chẳng hạn như: CO 3 2- (cacbonat), Cl - (clorua), P 3- (photphat), O 2- (oxit), OH - (hydroxit), SO 4 2- (sunfat), CN - (xianua) , SCN - (thiocyanat), và nhiều hơn nữa.
Lưu ý rằng anion CN - và SCN - có vẻ là hữu cơ, nhưng thực chất là vô cơ. Một sự nhầm lẫn khác được đánh dấu bởi anion oxalat, C 2 O 4 2- , là chất hữu cơ và không vô cơ.
Các hợp chất vô cơ có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao hơn
Một lần nữa, có một số ngoại lệ đối với quy tắc này, vì tất cả phụ thuộc vào cặp hợp chất nào đang được so sánh. Tuy nhiên, dính vào các muối vô cơ và hữu cơ, muối trước có xu hướng có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao hơn muối sau.
Ở đây chúng ta tìm thấy một điểm tiềm ẩn khác: các muối hữu cơ dễ bị phân hủy, khi nhiệt phá vỡ các liên kết cộng hóa trị của chúng. Mặc dù vậy, chúng tôi đã so sánh cặp canxi tartrat (CaC 4 H 4 O 6 ) và canxi cacbonat (CaCO 3 ). CaC 4 H 4 O 6 phân hủy ở 600ºC, trong khi CaCO 3 nóng chảy ở 825ºC.
Và CaCO 3 đó không phải là một trong những muối có điểm nóng chảy cao nhất, như trong trường hợp của CaC 2 (2160 ºC) và CaS 2 (2525 ºC): canxi cacbua và sunfua, tương ứng.
Các hợp chất hữu cơ hiếm hơn trong vũ trụ
Các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất và nguyên thủy nhất, chẳng hạn như metan, CH 4 , urê, CO (NH 2 ) 2 , hoặc axit amin glycine, NH 2 CH 2 COOH, là những loài rất hiếm trong Cosmos so với amoniac, carbon dioxide. cacbon, oxit titan, cacbon, v.v. Trong Vũ trụ, ngay cả những vật chất tiền thân của sự sống cũng không thường xuyên được phát hiện.
Các hợp chất hữu cơ hỗ trợ sự sống ở mức độ lớn hơn nhiều so với các hợp chất vô cơ
Vỏ của morrocoy bao gồm một hỗn hợp xương được bao phủ bởi keratin, lần lượt được cấu tạo bởi chất nền vô cơ (hydroxyapatite và các khoáng chất liên quan) và chất nền hữu cơ (collagen, sụn và dây thần kinh). Nguồn: Morrocoy_ (Geochelone_carbonaria) .jpg: The Photographer Tác phẩm phụ: The Photographer
Hóa học hữu cơ của cacbon, được áp dụng trong quá trình trao đổi chất, được biến đổi thành hóa sinh (và theo quan điểm của các cation kim loại, thành các tổ chức sinh học).
Các hợp chất hữu cơ là nền tảng của sự sống (giống như morrocoy trong hình trên), nhờ các liên kết CC và khối cấu trúc khổng lồ hình thành từ các liên kết này, và sự tương tác của chúng với các tinh thể muối vô cơ.
Trở lại với cặp đường-muối, các nguồn đường tự nhiên đang sống: chúng là cây trồng phát triển và chết đi; nhưng nó không giống với các nguồn muối: cả biển và các trầm tích mặn đều không tồn tại (theo nghĩa sinh lý).
Thực vật và động vật tổng hợp vô số các hợp chất hữu cơ, tạo nên một loạt các sản phẩm tự nhiên (vitamin, enzym, hormone, chất béo, thuốc nhuộm, v.v.).
Tuy nhiên, chúng ta không thể bỏ qua thực tế rằng nước là dung môi của sự sống (và nó là chất vô cơ); và oxy cũng không cần thiết cho quá trình hô hấp của tế bào (chưa kể đến các đồng yếu tố kim loại, không phải là các hợp chất vô cơ mà là các cation). Do đó, chất vô cơ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định sự sống.
Người giới thiệu
- Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. Các amin. (Tái bản lần thứ 10.). Wiley Plus.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 03 tháng 7 năm 2019). Sự khác biệt giữa hữu cơ và vô cơ. Phục hồi từ: thinkco.com
- Cơ quan Giáo dục Texas. (2019). Hữu cơ hay vô cơ? Được khôi phục từ: texasgateway.org
- Sucrose. (sf). Đường được sản xuất như thế nào: Giới thiệu. Phục hồi từ: sucrose.com
- Wikipedia. (2019). Danh sách các hợp chất vô cơ. Khôi phục từ: en.wikipedia.org