La distinzione tra chimica organica e inorganica non è banale. I corsi di studio nelle università di tutto il mondo sono strutturati in base alla distinzione. E anche tra coloro che non hanno una formazione formale in chimica c'è un senso piuttosto intuitivo della differenza. Zuccheri, amidi e oli sono composti da molecole organiche. L'acqua, l'acido della batteria e il sale da cucina sono inorganici. (Non confondere questo con la definizione di alimenti biologici; questa è una questione diversa che implica più di una distinzione agricola e politica.)
Carbonio
•••xerviar/iStock/Getty Images
La caratteristica delle molecole organiche è che contengono carbonio. Una prima nozione di molecole organiche contro inorganiche era che le molecole organiche fossero strettamente derivate da esseri viventi. Si scopre che ci sono molecole organiche che hanno origine da fonti diverse dai processi viventi. Quindi diventa davvero che la caratteristica chiave per le molecole organiche è la presenza di carbonio. È ancora vero, tuttavia, che forse la maggior parte delle molecole organiche conosciute derivano da processi viventi.
Idrocarburi
•••Luca Francesco Giovanni Bertolli/iStock/Getty Images
Gli atomi di carbonio formano facilmente legami chimici con altri atomi di carbonio. Inoltre formano facilmente legami chimici con atomi di idrogeno. Una molecola composta da atomi di carbonio e atomi di idrogeno senza altri elementi coinvolti è chiamata idrocarburo. Gli idrocarburi sono composti organici molto comuni e familiari. La benzina è un idrocarburo; lo sono anche metano, etano, propano e butano.
Gruppi funzionali
•••Dino Ablakovic/iStock/Getty Images
Una caratteristica dell'atomo di carbonio è che formerà legami con altri atomi di carbonio, spesso in una formazione a catena o ad anello. Una volta in questa configurazione, il carbonio si legherà anche chimicamente con atomi di altri elementi.
Ci sono sei elementi per i quali il carbonio ha una particolare associazione. Questi includono il carbonio stesso e 1. idrogeno; 2. ossigeno; 3. azoto; 4. fosforo; e 5. zolfo.
Varie combinazioni di questi elementi formano quelli che in chimica organica sono conosciuti come gruppi funzionali. Ci sono sette di questi gruppi funzionali nei composti organici. (Si noti che cinque degli elementi sono essi stessi inorganici ma quando combinati con il carbonio diventano parte di una molecola organica.)
I gruppi funzionali conferiscono proprietà caratteristiche ad alcune sostanze organiche molto familiari. Uno di questi è l'alcol che chiamiamo etanolo. L'etanolo è una molecola organica relativamente semplice composta da due atomi di carbonio, sei atomi di idrogeno e un cosiddetto gruppo funzionale idrossile. Anche il gruppo funzionale ossidrile è di per sé relativamente semplice. È solo un atomo di ossigeno e un atomo di idrogeno. Come con tutta la chimica, organica o inorganica, l'aggiunta o la sottrazione di un solo atomo può cambiare drasticamente le proprietà di una molecola. La molecola di etanolo senza il gruppo funzionale ossidrile ma con solo un atomo di idrogeno al suo posto non è etanolo ma è il composto organico etano. L'etano è un vapore, non un liquido, in condizioni normali e funge da refrigerante.
Altri gruppi funzionali includono il cosiddetto gruppo carbossilico, costituito da un atomo di carbonio, due atomi di ossigeno e un atomo di idrogeno. La semplice molecola organica con un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno è il composto organico metano o gas naturale. Sostituendo uno degli atomi di idrogeno nella molecola di metano con un gruppo carbossilico si forma il composto organico acido acetico. L'acido acetico è ciò che dà all'aceto il suo odore e sapore familiare.
Polarità
•••FU/amanaimagesRF/amana images/Getty Images
La molecola d'acqua, una molecola inorganica, è una molecola che mostra polarità (una carica magnetica). Questo perché l'atomo di ossigeno nella molecola d'acqua tende ad avere una carica negativa ad esso associata. Gli atomi di idrogeno tendono ad avere una carica positiva. Sono questi opposti che tengono insieme la molecola dell'acqua come un'unità. Sono anche queste cariche che rendono la molecola d'acqua quella che viene chiamata una molecola polare. Sul lato ossigeno della molecola d'acqua c'è una parziale carica negativa; su ciascuna delle parti di idrogeno della molecola ci sono cariche positive parziali.
Le molecole organiche composte solo da carbonio e idrogeno (di nuovo note come idrocarburi), in assenza di gruppi funzionali, sono essenzialmente non polari. L'osservazione familiare che olio e acqua non si mescolano è dovuta proprio a questa disparità. L'acqua è una molecola polare e si mescolerebbe con e/o dissolverebbe altre molecole polari. Ma gli oli sono chimicamente non polari e c'è una repulsione che resiste alla miscelazione e alla dissoluzione.
Esempi
•••AaronAmat/iStock/Getty Images
Un modo per avere un'idea delle molecole organiche rispetto a quelle inorganiche è con alcuni esempi comuni. L'acqua e la tavola sono composti inorganici. Il sale da cucina è un esempio di quello che viene chiamato un composto ionico. Il sodio forma uno ione caricato positivamente (un catione) e il cloro forma uno ione caricato negativamente (un anione). Queste cariche elettriche tengono insieme la molecola di cloruro di sodio. Il cloruro di sodio può essere un composto importante per gli esseri viventi, ma poiché non è realmente prodotto dagli esseri viventi e non contiene carbonio, è un buon esempio di molecola inorganica. L'acqua è un altro esempio di un composto che è importante, in realtà essenziale, per gli esseri viventi, ma è esso stesso composto da molecole inorganiche. È utilizzato ma non prodotto da esseri viventi e non contiene carbonio.