Η διάκριση μεταξύ οργανικής και ανόργανης χημείας δεν είναι ασήμαντη. Τα μαθήματα σπουδών σε πανεπιστήμια σε όλο τον κόσμο είναι δομημένα με βάση τη διάκριση. Και ακόμη και μεταξύ εκείνων που δεν έχουν επίσημη εκπαίδευση στη χημεία υπάρχει μια κάπως διαισθητική αίσθηση της διαφοράς. Τα σάκχαρα, τα άμυλα και τα έλαια αποτελούνται από οργανικά μόρια. Το νερό, το οξύ της μπαταρίας και το επιτραπέζιο αλάτι είναι ανόργανα. (Μην το συγχέετε με τον ορισμό των βιολογικών τροφίμων. αυτό είναι ένα διαφορετικό ζήτημα που συνεπάγεται περισσότερη γεωργική και πολιτική διάκριση.)
Ανθρακας
•••xerviar / iStock / Getty Images
Το χαρακτηριστικό γνώρισμα των οργανικών μορίων είναι ότι περιέχουν άνθρακα. Μια πρώιμη έννοια των οργανικών μορίων έναντι των ανόργανων ήταν ότι τα οργανικά μόρια προέρχονταν αυστηρά από τα έμβια όντα. Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν οργανικά μόρια που προέρχονται από πηγές διαφορετικές από τις ζωντανές διαδικασίες. Γίνεται λοιπόν ότι το βασικό χαρακτηριστικό των οργανικών μορίων είναι η παρουσία άνθρακα. Ωστόσο, εξακολουθεί να ισχύει ότι η πλειοψηφία των γνωστών οργανικών μορίων προκύπτει από ζωντανές διαδικασίες.
Υδρογονάνθρακες
•••Luca Francesco Giovanni Bertolli / iStock / Getty Images
Τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν εύκολα χημικούς δεσμούς με άλλα άτομα άνθρακα. Επίσης σχηματίζουν εύκολα χημικούς δεσμούς με άτομα υδρογόνου. Ένα μόριο αποτελούμενο από άτομα άνθρακα και άτομα υδρογόνου χωρίς άλλα στοιχεία, ονομάζεται υδρογονάνθρακας. Οι υδρογονάνθρακες είναι πολύ κοινές και γνωστές οργανικές ενώσεις. Η βενζίνη είναι ένας υδρογονάνθρακας. Το ίδιο ισχύει και για το μεθάνιο, το αιθάνιο, το προπάνιο και το βουτάνιο.
Λειτουργικές ομάδες
•••Dino Ablakovic / iStock / Getty Images
Ένα χαρακτηριστικό του ατόμου άνθρακα είναι ότι θα σχηματίσει δεσμούς με άλλα άτομα άνθρακα, συχνά σε σχηματισμό αλυσίδας ή δακτυλίου. Μόλις σε αυτήν τη διαμόρφωση, ο άνθρακας θα συνδέεται επίσης χημικά με άτομα άλλων στοιχείων.
Υπάρχουν έξι στοιχεία για τα οποία ο άνθρακας έχει μια συγκεκριμένη σχέση. Αυτά περιλαμβάνουν τον ίδιο τον άνθρακα καθώς και 1. υδρογόνο; 2. οξυγόνο; 3. άζωτο; 4. φώσφορος; και 5. θείο.
Διάφοροι συνδυασμοί αυτών των στοιχείων σχηματίζουν αυτό που είναι γνωστό στην οργανική χημεία ως λειτουργικές ομάδες. Υπάρχουν επτά από αυτές τις λειτουργικές ομάδες σε οργανικές ενώσεις. (Σημειώστε ότι πέντε από τα στοιχεία είναι τα ίδια ανόργανα αλλά όταν συνδυάζονται με άνθρακα γίνονται μέρος ενός οργανικού μορίου.)
Οι λειτουργικές ομάδες προσδίδουν χαρακτηριστικές ιδιότητες σε ορισμένες πολύ γνωστές οργανικές ουσίες. Ένα από αυτά είναι το αλκοόλ που ονομάζουμε αιθανόλη. Η αιθανόλη είναι ένα σχετικά απλό οργανικό μόριο που αποτελείται από δύο άτομα άνθρακα, έξι άτομα υδρογόνου και μία λεγόμενη λειτουργική ομάδα υδροξυλίου. Η λειτουργική ομάδα υδροξυλίου είναι επίσης σχετικά απλή. Είναι απλώς ένα άτομο οξυγόνου και ένα άτομο υδρογόνου. Όπως με όλη τη χημεία - οργανική ή ανόργανη - η προσθήκη ή η αφαίρεση ενός μόνο ατόμου μπορεί να αλλάξει δραματικά τις ιδιότητες ενός μορίου. Το μόριο αιθανόλης χωρίς τη λειτουργική ομάδα υδροξυλίου αλλά με ένα άτομο υδρογόνου στη θέση του δεν είναι αιθανόλη αλλά είναι η οργανική ένωση αιθανίου. Το αιθάνιο είναι ατμός, όχι υγρό, υπό κανονικές συνθήκες και χρησιμεύει ως ψυκτικό.
Άλλες λειτουργικές ομάδες περιλαμβάνουν την αποκαλούμενη ομάδα καρβοξυλίου, που αποτελείται από ένα άτομο άνθρακα, δύο άτομα οξυγόνου και ένα άτομο υδρογόνου. Το απλό οργανικό μόριο που διαθέτει ένα άτομο άνθρακα και τέσσερα άτομα υδρογόνου είναι η οργανική ένωση μεθάνιο ή φυσικό αέριο. Η αντικατάσταση ενός από τα άτομα υδρογόνου στο μόριο μεθανίου με μια καρβοξυλική ομάδα σχηματίζει την οργανική ένωση οξικό οξύ. Το οξικό οξύ είναι αυτό που δίνει στο ξίδι τη γνωστή μυρωδιά και γεύση του.
Πόλωση
•••FU / amanaimagesRF / εικόνες amana / Getty Images
Το μόριο του νερού - ένα ανόργανο μόριο - είναι ένα μόριο που παρουσιάζει πολικότητα (ένα μαγνητικό φορτίο). Αυτό συμβαίνει επειδή το άτομο οξυγόνου στο μόριο νερού τείνει να έχει αρνητικό φορτίο που σχετίζεται με αυτό. Τα άτομα υδρογόνου τείνουν να έχουν θετικό φορτίο. Αυτά τα αντίθετα διατηρούν το μόριο του νερού μαζί ως μονάδα. Είναι επίσης αυτά τα φορτία που κάνουν το μόριο νερού αυτό που ονομάζεται πολικό μόριο. Στην πλευρά του οξυγόνου του μορίου του νερού υπάρχει ένα μερικό αρνητικό φορτίο. Σε καθένα από τα μέρη υδρογόνου του μορίου υπάρχουν μερικά θετικά φορτία.
Τα οργανικά μόρια αποτελούμενα μόνο από άνθρακα και υδρογόνο (και πάλι γνωστά ως υδρογονάνθρακες), απουσία λειτουργικών ομάδων, είναι ουσιαστικά μη πολικά. Η γνωστή παρατήρηση ότι το λάδι και το νερό δεν αναμιγνύονται οφείλεται ακριβώς σε αυτήν την ανισότητα. Το νερό είναι ένα πολικό μόριο και αναμιγνύεται με και / ή διαλύει άλλα πολικά μόρια. Όμως τα λιπαντικά είναι χημικά μη πολικά και υπάρχει μια απώθηση που αντιστέκεται στην ανάμιξη και τη διάλυση.
Παραδείγματα
•••AaronAmat / iStock / Getty Images
Ένας τρόπος για να αποκτήσετε μια αίσθηση οργανικών έναντι ανόργανων μορίων είναι με μερικά κοινά παραδείγματα. Το νερό και ο πίνακας είναι ανόργανες ενώσεις. Το επιτραπέζιο αλάτι είναι ένα παράδειγμα αυτού που ονομάζεται ιοντική ένωση. Το νάτριο σχηματίζει θετικά φορτισμένο ιόν (κατιόν) και το χλώριο σχηματίζει αρνητικά φορτισμένο ιόν (ανιόν). Αυτά τα ηλεκτρικά φορτία συγκρατούν το μόριο χλωριούχου νατρίου. Το χλωριούχο νάτριο μπορεί να είναι μια σημαντική ένωση για τα έμβια όντα, αλλά επειδή δεν παράγεται πραγματικά από τα ζωντανά και δεν περιέχει άνθρακα, είναι ένα καλό παράδειγμα ενός ανόργανου μορίου. Το νερό είναι ένα άλλο παράδειγμα μιας ένωσης που είναι σημαντική - ουσιαστική στην πραγματικότητα - για τα έμβια όντα, αλλά αποτελείται από ανόργανα μόρια. Χρησιμοποιείται, αλλά δεν κατασκευάζεται από ζώντα πλάσματα και δεν περιέχει άνθρακα.