Orgaanisen ja epäorgaanisen kemian ero ei ole triviaali. Yliopistojen opintojaksot eri puolilla maailmaa on rakennettu eron perusteella. Ja jopa niiden välillä, joilla ei ole muodollista kemian koulutusta, ero on hieman intuitiivinen. Sokerit, tärkkelys ja öljyt koostuvat orgaanisista molekyyleistä. Vesi, akkuhappo ja pöytäsuola ovat epäorgaanisia. (Älä sekoita tätä luomuruokien määritelmään; se on eri asia, johon liittyy enemmän maatalous- ja poliittista eroa.)
Hiili
•••xerviar / iStock / Getty Images
Orgaanisten molekyylien tunnusmerkki on, että ne sisältävät hiiltä. Varhainen käsitys orgaanisista molekyyleistä epäorgaanisiin verrattuna oli, että orgaaniset molekyylit olivat tiukasti peräisin elävistä olennoista. On käynyt ilmi, että on olemassa orgaanisia molekyylejä, jotka ovat peräisin muista lähteistä kuin elävistä prosesseista. Joten todellakin tulee, että orgaanisten molekyylien keskeinen piirre on hiilen läsnäolo. Vielä on kuitenkin niin, että ehkä suurin osa tunnetuista orgaanisista molekyyleistä johtuu elävistä prosesseista.
Hiilivedyt
•••Luca Francesco Giovanni Bertolli / iStock / Getty Images
Hiiliatomit muodostavat helposti kemiallisia sidoksia muiden hiiliatomien kanssa. Ne myös muodostavat helposti kemiallisia sidoksia vetyatomien kanssa. Molekyyliä, joka koostuu hiiliatomeista ja vetyatomeista ilman muita alkuaineita, kutsutaan hiilivedyksi. Hiilivedyt ovat hyvin yleisiä ja tuttuja orgaanisia yhdisteitä. Bensiini on hiilivety; niin ovat myös metaani, etaani, propaani ja butaani.
Toiminnalliset ryhmät
•••Dino Ablakovic / iStock / Getty Images
Hiiliatomille on ominaista, että se muodostaa sidoksia muihin hiiliatomeihin, usein ketjussa tai renkaan muodostuksessa. Kerran tässä kokoonpanossa hiili sitoutuu kemiallisesti myös muiden alkuaineiden atomeihin.
On kuusi elementtiä, joihin hiili liittyy tietyllä tavalla. Näihin kuuluvat itse hiili sekä 1. vety; 2. happi; 3. typpi; 4. fosfori; ja 5. rikki.
Erilaiset näiden elementtien yhdistelmät muodostavat orgaanisessa kemiassa funktionaalisina ryhminä tunnetut yhdistelmät. Näitä funktionaalisia ryhmiä on seitsemän orgaanisissa yhdisteissä. (Huomaa, että viisi alkuaineista on itse epäorgaanisia, mutta yhdistettynä hiileen niistä tulee osa orgaanista molekyyliä.)
Funktionaaliset ryhmät antavat ominaispiirteitä joillekin hyvin tutuille orgaanisille aineille. Yksi näistä on alkoholi, jota kutsumme etanoliksi. Etanoli on suhteellisen yksinkertainen orgaaninen molekyyli, joka koostuu kahdesta hiiliatomista, kuudesta vetyatomista ja yhdestä niin kutsutusta hydroksyylifunktionaalisesta ryhmästä. Hydroksyylifunktionaalinen ryhmä on itsessään myös suhteellisen yksinkertainen. Se on vain happiatomi ja vetyatomi. Kuten kaiken kemian - orgaanisen tai epäorgaanisen - kohdalla vain yhden atomin lisääminen tai vähentäminen voi muuttaa molekyylin ominaisuuksia dramaattisesti. Etanolimolekyyli ilman hydroksyylifunktionaalista ryhmää, mutta vain vetyatomin sijasta, ei ole etanoli, vaan orgaaninen yhdiste etaani. Etaani on höyry, ei neste, normaaleissa olosuhteissa ja toimii kylmäaineena.
Muita funktionaalisia ryhmiä ovat niin kutsuttu karboksyyliryhmä, joka koostuu hiiliatomista, kahdesta happiatomista ja vetyatomista. Yksinkertainen orgaaninen molekyyli, jossa on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia, on orgaaninen yhdiste metaani tai maakaasu. Yhden vetyatomin korvaaminen metaanimolekyylissä karboksyyliryhmällä muodostaa orgaanisen yhdisteen etikkahapon. Etikkahappo antaa etikalle sen tutun tuoksun ja maun.
Vastakkaisuus
•••FU / amanaimagesRF / amana images / Getty Images
Vesimolekyyli - epäorgaaninen molekyyli - on molekyyli, jolla on napaisuus (magneettinen varaus). Tämä johtuu siitä, että vesimolekyylin happiatomilla on yleensä negatiivinen varaus. Vetyatomilla on taipumus olla positiivinen varaus. Nämä vastakohdat pitävät vesimolekyylin yhdessä yhtenä kokonaisuutena. Nämä varaukset tekevät myös vesimolekyylistä polaarimolekyylin. Vesimolekyylin happipuolella on osittainen negatiivinen varaus; molekyylin jokaisessa vetyosassa on osittaisia positiivisia varauksia.
Orgaaniset molekyylit, jotka koostuvat pelkästään hiilestä ja vedystä (tunnetaan jälleen nimellä hiilivedyinä), funktionaalisten ryhmien puuttuessa, ovat olennaisesti polaarittomia. Tuttu havainto siitä, että öljy ja vesi eivät sekoita, johtuu juuri tästä erosta. Vesi on polaarimolekyyli ja se sekoittuu muiden polaarimolekyylien kanssa ja / tai liuottaa niihin. Mutta öljyt ovat kemiallisesti polaarittomia, ja sekoittumista ja liukenemista vastustava vastenmielisyys on olemassa.
Esimerkkejä
•••AaronAmat / iStock / Getty Images
Yksi tapa saada käsitys orgaanisista ja epäorgaanisista molekyyleistä on joitain yleisiä esimerkkejä. Vesi ja pöytä ovat epäorgaanisia yhdisteitä. Pöytäsuola on esimerkki siitä, mitä kutsutaan ioniseksi yhdisteeksi. Natrium muodostaa positiivisesti varautuneen ionin (kationin) ja kloori negatiivisesti varautuneen ionin (anionin). Nämä sähkövarat pitävät natriumkloridimolekyyliä yhdessä. Natriumkloridi voi olla tärkeä yhdiste eläville olennoille, mutta koska se ei tuota eläviä olentoja eikä se sisällä hiiltä, se on hyvä esimerkki epäorgaanisesta molekyylistä. Vesi on toinen esimerkki yhdisteestä, joka on tärkeä - tosiasiallisesti välttämätön - eläville olennoille, mutta joka itse koostuu epäorgaanisista molekyyleistä. Elävät olennot käyttävät sitä, mutta eivät valmista sitä, eikä se sisällä hiiltä.