Органический против. Неорганические молекулы

Различие между органической и неорганической химией нетривиально. Курсы обучения в университетах по всему миру построены на основе различий. И даже среди тех, кто не имеет формального образования в области химии, есть несколько интуитивное ощущение разницы. Сахар, крахмал и масла состоят из органических молекул. Вода, аккумуляторная кислота и поваренная соль неорганические. (Не путайте это с определением органических продуктов; это другой вопрос, который включает в себя скорее сельскохозяйственное и политическое различие.)

•••xerviar / iStock / Getty Images

Отличительной чертой органических молекул является то, что они содержат углерод. Раннее представление об органических молекулах по сравнению с неорганическими заключалось в том, что органические молекулы произошли исключительно от живых существ. Оказывается, существуют органические молекулы, которые происходят не из живых процессов, а из других источников. Итак, действительно становится, что ключевой особенностью органических молекул является присутствие углерода. Тем не менее, возможно, большинство известных органических молекул являются результатом жизненных процессов.

•••Лука Франческо Джованни Бертолли / iStock / Getty Images

Атомы углерода легко образуют химические связи с другими атомами углерода. Они также легко образуют химические связи с атомами водорода. Молекула, состоящая из атомов углерода и атомов водорода без участия других элементов, называется углеводородом. Углеводороды - очень распространенные и знакомые органические соединения. Бензин - это углеводород; также метан, этан, пропан и бутан.

•••Дино Аблакович / iStock / Getty Images

Характерной чертой атома углерода является то, что он образует связи с другими атомами углерода, часто в цепочке или кольце. Находясь в этой конфигурации, углерод также будет химически связываться с атомами других элементов.

Есть шесть элементов, с которыми углерод имеет особую ассоциацию. К ним относится сам углерод, а также 1. водород; 2. кислород; 3. азот; 4. фосфор; и 5. сера.

Различные комбинации этих элементов образуют то, что известно в органической химии как функциональные группы. В органических соединениях семь из этих функциональных групп. (Обратите внимание, что пять элементов сами по себе неорганические, но в сочетании с углеродом они становятся частью органической молекулы.)

Функциональные группы придают характерные свойства некоторым хорошо знакомым органическим веществам. Один из них - алкоголь, который мы называем этанолом. Этанол - относительно простая органическая молекула, состоящая из двух атомов углерода, шести атомов водорода и одной так называемой гидроксильной функциональной группы. Сама по себе гидроксильная функциональная группа также относительно проста. Это просто атом кислорода и атом водорода. Как и во всей химии - органической или неорганической - добавление или вычитание всего одного атома может резко изменить свойства молекулы. Молекула этанола без гидроксильной функциональной группы, но только с атомом водорода на своем месте, не является этанолом, а представляет собой органическое соединение этан. Этан представляет собой пар, а не жидкость, при нормальных условиях и служит хладагентом.

Другие функциональные группы включают так называемую карбоксильную группу, состоящую из атома углерода, двух атомов кислорода и атома водорода. Простая органическая молекула с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода - это органическое соединение метана или природного газа. Замена одного из атомов водорода в молекуле метана карбоксильной группой образует органическое соединение уксусную кислоту. Уксусная кислота придает уксусу привычный запах и вкус.

•••FU / amanaimagesRF / amana images / Getty Images

Молекула воды - неорганическая молекула - это молекула, обладающая полярностью (магнитный заряд). Это потому, что атом кислорода в молекуле воды имеет тенденцию иметь связанный с ним отрицательный заряд. Атомы водорода обычно имеют положительный заряд. Именно эти противоположности удерживают молекулу воды как единое целое. Эти же заряды делают молекулу воды так называемой полярной молекулой. На кислородной стороне молекулы воды имеется частичный отрицательный заряд; на каждой из водородных частей молекулы есть частичные положительные заряды.

Органические молекулы, состоящие только из углерода и водорода (также известные как углеводороды), в отсутствие функциональных групп по существу неполярны. Известное наблюдение о том, что нефть и вода не смешиваются, объясняется именно этим несоответствием. Вода является полярной молекулой и может смешиваться с другими полярными молекулами и / или растворять их. Но масла химически неполярны, и существует отталкивание, которое сопротивляется смешиванию и растворению.

•••Аарон Амат / iStock / Getty Images

Один из способов понять разницу между органическими и неорганическими молекулами - это несколько распространенных примеров. Вода и стол - неорганические соединения. Поваренная соль - это пример того, что называется ионным соединением. Натрий образует положительно заряженный ион (катион), а хлор образует отрицательно заряженный ион (анион). Эти электрические заряды удерживают молекулу хлорида натрия вместе. Хлорид натрия может быть важным соединением для живых существ, но поскольку он на самом деле не производится живыми существами и не содержит углерода, он является хорошим примером неорганической молекулы. Вода - еще один пример соединения, которое важно - на самом деле незаменимо - для живых существ, но само состоит из неорганических молекул. Он используется живыми существами, но не производится ими и не содержит углерода.