อินทรีย์เทียบกับ โมเลกุลอนินทรีย์

ความแตกต่างระหว่างเคมีอินทรีย์และเคมีอนินทรีย์ไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย หลักสูตรการศึกษาในมหาวิทยาลัยทั่วโลกมีโครงสร้างตามความแตกต่าง และแม้แต่ในหมู่ผู้ที่ไม่มีการฝึกอบรมด้านเคมีอย่างเป็นทางการ ก็ยังมีความรู้สึกถึงความแตกต่างโดยสัญชาตญาณ น้ำตาล แป้ง และน้ำมันประกอบด้วยโมเลกุลอินทรีย์ น้ำ กรดแบตเตอรี่ และเกลือแกงเป็นสารอนินทรีย์ (อย่าสับสนกับคำจำกัดความของอาหารออร์แกนิก นั่นเป็นอีกเรื่องหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างทางการเกษตรและการเมืองมากกว่า)

•••xerviar / iStock / Getty Images

จุดเด่นของโมเลกุลอินทรีย์คือประกอบด้วยคาร์บอน แนวคิดแรกเริ่มของโมเลกุลอินทรีย์กับอนินทรีย์คือโมเลกุลอินทรีย์ได้มาจากสิ่งมีชีวิตอย่างเคร่งครัด ปรากฎว่ามีโมเลกุลอินทรีย์ที่มีต้นกำเนิดจากแหล่งอื่นที่ไม่ใช่กระบวนการที่มีชีวิต ดังนั้นจึงกลายเป็นว่าคุณลักษณะสำคัญของโมเลกุลอินทรีย์คือการมีอยู่ของคาร์บอน อย่างไรก็ตาม ยังคงเป็นกรณีที่บางทีโมเลกุลอินทรีย์ที่รู้จักส่วนใหญ่อาจเป็นผลมาจากกระบวนการที่มีชีวิต

•••Luca Francesco รูปภาพ Giovanni Bertolli / iStock / Getty

อะตอมของคาร์บอนจะเกิดพันธะเคมีกับอะตอมของคาร์บอนอื่นๆ พวกมันยังสร้างพันธะเคมีกับอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดาย โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและอะตอมของไฮโดรเจนที่ไม่มีองค์ประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องเรียกว่าไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่พบได้ทั่วไปและคุ้นเคย น้ำมันเบนซินเป็นไฮโดรคาร์บอน มีเทน อีเทน โพรเพน และบิวเทนก็เช่นกัน

•••รูปภาพ Dino Ablakovic / iStock / Getty

ลักษณะของอะตอมของคาร์บอนคือมันจะสร้างพันธะกับอะตอมของคาร์บอนอื่น ๆ มักจะอยู่ในรูปแบบห่วงโซ่หรือวงแหวน เมื่ออยู่ในรูปแบบนี้ คาร์บอนก็จะทำพันธะเคมีกับอะตอมของธาตุอื่นๆ ด้วย

มีองค์ประกอบหกประการที่คาร์บอนมีความสัมพันธ์เฉพาะ เหล่านี้รวมถึงคาร์บอนเองเช่นกัน 1 ไฮโดรเจน; 2. ออกซิเจน 3. ไนโตรเจน; 4. ฟอสฟอรัส; และ 5. กำมะถัน.

การผสมผสานต่างๆ ขององค์ประกอบเหล่านี้ก่อให้เกิดสิ่งที่เป็นที่รู้จักในเคมีอินทรีย์ว่าเป็นกลุ่มฟังก์ชัน มีหมู่ฟังก์ชันเหล่านี้เจ็ดกลุ่มในสารประกอบอินทรีย์ (โปรดทราบว่าธาตุทั้งห้าเป็นอนินทรีย์ แต่เมื่อรวมกับคาร์บอนแล้ว ธาตุเหล่านี้จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์)

กลุ่มการทำงานให้คุณสมบัติเฉพาะแก่สารอินทรีย์ที่คุ้นเคยบางชนิด หนึ่งในนั้นคือแอลกอฮอล์ที่เราเรียกว่าเอทานอล เอทานอลเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอม ไฮโดรเจน 6 อะตอม และกลุ่มฟังก์ชันที่เรียกว่าไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่ม กลุ่มฟังก์ชันไฮดรอกซิลนั้นค่อนข้างง่ายเช่นกัน มันเป็นแค่อะตอมออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจน เช่นเดียวกับเคมีทั้งหมด—อินทรีย์หรืออนินทรีย์—การบวกหรือการลบของอะตอมเพียงอะตอมเดียวสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของโมเลกุลได้อย่างมาก โมเลกุลของเอทานอลที่ไม่มีหมู่ฟังก์ชันไฮดรอกซิล แต่มีอะตอมไฮโดรเจนอยู่แทนที่ไม่ใช่เอทานอล แต่เป็นอีเทนที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ อีเทนเป็นไอ ไม่ใช่ของเหลว ภายใต้สภาวะปกติและทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็น

หมู่ฟังก์ชันอื่นๆ ได้แก่ หมู่คาร์บอกซิล ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน อะตอมออกซิเจน 2 อะตอม และไฮโดรเจน 1 อะตอม โมเลกุลอินทรีย์อย่างง่ายที่มีอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอมและไฮโดรเจนสี่อะตอมคือมีเทนหรือก๊าซธรรมชาติที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ การแทนที่อะตอมไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่งในโมเลกุลมีเทนด้วยหมู่คาร์บอกซิลจะสร้างกรดอะซิติกที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ กรดอะซิติกคือสิ่งที่ทำให้น้ำส้มสายชูมีกลิ่นและรสชาติที่คุ้นเคย

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

โมเลกุลของน้ำ—โมเลกุลอนินทรีย์—เป็นโมเลกุลที่แสดงขั้ว (ประจุแม่เหล็ก) เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำมีแนวโน้มที่จะมีประจุลบที่เกี่ยวข้อง อะตอมไฮโดรเจนมักจะมีประจุบวก นี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามที่ทำให้โมเลกุลของน้ำรวมกันเป็นหน่วย นอกจากนี้ยังเป็นประจุเหล่านี้ที่ทำให้โมเลกุลของน้ำเรียกว่าโมเลกุลมีขั้ว ด้านออกซิเจนของโมเลกุลน้ำมีประจุลบบางส่วน ในแต่ละส่วนไฮโดรเจนของโมเลกุลจะมีประจุบวกบางส่วน

โมเลกุลอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น (เรียกอีกอย่างว่าไฮโดรคาร์บอน) ในกรณีที่ไม่มีหมู่ฟังก์ชัน เป็นหลักไม่มีขั้ว การสังเกตที่คุ้นเคยว่าน้ำมันและน้ำไม่ผสมกันนั้นเกิดจากความแตกต่างนี้อย่างแม่นยำ น้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้วและจะผสมกับและ/หรือละลายโมเลกุลของขั้วอื่นๆ แต่น้ำมันไม่มีขั้วทางเคมีและมีแรงผลักที่ต่อต้านการผสมและการละลาย

•••รูปภาพ AaronAmat / iStock / Getty

วิธีหนึ่งในการทำความเข้าใจโมเลกุลอินทรีย์และโมเลกุลอนินทรีย์โดยใช้ตัวอย่างทั่วไป น้ำและโต๊ะเป็นสารประกอบอนินทรีย์ เกลือแกงเป็นตัวอย่างของสิ่งที่เรียกว่าสารประกอบไอออนิก โซเดียมสร้างไอออนที่มีประจุบวก (ไอออนบวก) และคลอรีนจะสร้างไอออนที่มีประจุลบ (แอนไอออน) ประจุไฟฟ้าเหล่านี้จับโมเลกุลโซเดียมคลอไรด์ไว้ด้วยกัน โซเดียมคลอไรด์อาจเป็นสารประกอบสำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิต แต่เนื่องจากไม่ได้ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตและไม่มีคาร์บอน จึงเป็นตัวอย่างที่ดีของโมเลกุลอนินทรีย์ น้ำเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของสารประกอบที่มีความสำคัญ—จำเป็นจริงๆ—ต่อสิ่งมีชีวิตแต่ประกอบขึ้นเองด้วยโมเลกุลอนินทรีย์ ใช้แต่ไม่ได้ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตและไม่มีคาร์บอน