เคมีอนินทรีย์

จาก Wikipedia สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทางข้ามไปที่การค้นหา
สารประกอบอนินทรีย์มีความหลากหลาย:
A: Diboraneมีพันธะที่ผิดปกติ
B: ซีเซียมคลอไรด์มีโครงสร้างผลึกตามแบบฉบับ
C: Fp 2เป็นสารประกอบเชิงซ้อนของออร์แกโนเมทัลลิก
D: ซิลิโคนใช้ตั้งแต่การปลูกถ่ายเต้านมไปจนถึงSilly Putty
E: Grubbs 'catalystได้รับรางวัลในปี 2548 รางวัลโนเบลสำหรับผู้ค้นพบ
F: Zeolitesพบว่ามีการใช้อย่างกว้างขวางในฐานะตัวกรองโมเลกุล
G: Copper (II) acetateทำให้นักทฤษฎีประหลาดใจด้วยdiamagnetism

เคมีอนินทรีย์เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และพฤติกรรมของสารประกอบอนินทรีย์และออร์กาโนเมทัลลิกข้อมูลนี้ครอบคลุมถึงสารประกอบทางเคมีที่ไม่ได้คาร์บอนซึ่งเป็นเรื่องของอินทรีย์เคมีความแตกต่างระหว่างทั้งสองสาขาอยู่ไกลจากที่สมบูรณ์และมีการทับซ้อนมากในการ subdiscipline ของเคมีที่มีพันธะแต่ก็มีการใช้งานในทุกแง่มุมของอุตสาหกรรมเคมีทุกคนรวมทั้งปฏิกิริยาทางเคมี , วัสดุศาสตร์ , เม็ดสี , ลดแรงตึงผิว , เคลือบ , ยา , เชื้อเพลิงและการเกษตร [1]

แนวคิดหลัก[ แก้ไข]

โครงสร้างของกรอบไอออนิกในโพแทสเซียมออกไซด์ K 2 O

หลายสารอนินทรีมีสารประกอบไอออนิกประกอบด้วยไพเพอร์และแอนไอออนเข้าร่วมโดยพันธะไอออนิกตัวอย่างของเกลือ (ซึ่งเป็นสารประกอบไอออนิก) ได้แก่แมกนีเซียมคลอไรด์ MgCl 2ซึ่งประกอบด้วยแมกนีเซียมไอออนบวก Mg 2+และคลอไรด์แอนไอออน Cl - ; หรือโซเดียมออกไซด์ Na 2 O ซึ่งประกอบด้วยโซเดียมไอออน Na +และออกไซด์ของไอออน O 2−. ในเกลือใด ๆ สัดส่วนของไอออนจะเป็นเช่นนั้นที่ประจุไฟฟ้าตัดออกเพื่อให้สารประกอบจำนวนมากเป็นกลางทางไฟฟ้า ไอออนถูกอธิบายโดยสถานะออกซิเดชั่นและความง่ายในการก่อตัวสามารถอนุมานได้จากศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออน (สำหรับไอออนบวก) หรือจากความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน (แอนไอออน) ขององค์ประกอบหลัก

เรียนที่สำคัญของสารอนินทรีเป็นออกไซด์ที่คาร์บอเนตที่ซัลเฟตและไลด์สารอนินทรีหลายคนมีลักษณะสูงจุดหลอมเหลวโดยทั่วไปเกลืออนินทรีย์เป็นตัวนำที่ไม่ดีในสถานะของแข็ง คุณสมบัติที่สำคัญอื่น ๆ ได้แก่ จุดหลอมเหลวสูงและการตกผลึกได้ง่าย ในกรณีที่เกลือบางชนิด (เช่นNaCl ) ละลายในน้ำได้มากส่วนอื่น ๆ (เช่นFeS ) จะไม่ ละลาย

ปฏิกิริยาอนินทรีย์ที่ง่ายที่สุดคือการกระจัดสองครั้งเมื่อผสมเกลือสองตัวไอออนจะถูกสลับโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชั่น ในปฏิกิริยารีดอกซ์สารออกซิเดชั่นตัวหนึ่งตัวออกซิแดนต์จะลดสถานะออกซิเดชั่นและอีกตัวรีดักแตนท์มีสถานะออกซิเดชั่นเพิ่มขึ้น ผลสุทธิคือการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนสามารถเกิดขึ้นทางอ้อมเช่นกันเช่นในแบตเตอรี่แนวคิดสำคัญในการไฟฟ้า

เมื่อหนึ่งในสารตั้งต้นมีอะตอมไฮโดรเจนปฏิกิริยาสามารถใช้สถานที่โดยการแลกเปลี่ยนโปรตอนในกรดเบสเคมีในความหมายทั่วไปมากขึ้นสารเคมีชนิดใด ๆ ความสามารถในการเชื่อมโยงไปยังคู่อิเล็กตรอนเรียกว่ากรดลูอิส ; ตรงกันข้ามโมเลกุลใด ๆ ที่มีแนวโน้มที่จะบริจาคคู่อิเล็กตรอนจะเรียกว่าเป็นฐานลูอิสในการปรับแต่งปฏิกิริยาระหว่างกรด - เบสทฤษฎี HSABจะคำนึงถึงความสามารถในการเกิดโพลาไรซ์และขนาดของไอออน

สารอนินทรีที่พบในธรรมชาติแร่ธาตุดินอาจมีซัลไฟด์เหล็กหนาแน่นหรือแคลเซียมซัลเฟตเป็นยิปซั่มนอกจากนี้ยังพบสารประกอบอนินทรีย์แบบมัลติทาสก์เป็นสารชีวโมเลกุลเช่นอิเล็กโทรไลต์ ( โซเดียมคลอไรด์ ) ในการจัดเก็บพลังงาน ( ATP ) หรือในโครงสร้าง ( กระดูกสันหลังของโพลีฟอสเฟตในDNA )

ครั้งแรกที่มนุษย์สร้างขึ้นที่สำคัญสารอนินทรีเป็นไนเตรตแอมโมเนียมสำหรับการปฏิสนธิดินผ่านกระบวนการฮาเบอร์สารอนินทรีมีการสังเคราะห์สำหรับใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นวานาเดียม (V) ออกไซด์และไทเทเนียม (III) คลอไรด์หรือเป็นสารเคมีในอินทรีย์เคมีเช่นอลูมิเนียมลิเธียมไฮไดรด์

เขตการปกครองของเคมีนินทรีย์เคมีโลหะอินทรีย์ , เคมีคลัสเตอร์และเคมี bioinorganic เขตข้อมูลเหล่านี้เป็นพื้นที่ที่ใช้งานของการวิจัยในเคมีอนินทรีย์มุ่งเป้าไปยังใหม่ตัวเร่งปฏิกิริยา , ตัวนำยิ่งยวดและการรักษา

เคมีอนินทรีย์อุตสาหกรรม[ แก้]

เคมีอนินทรีย์เป็นสาขาวิทยาศาสตร์ที่ใช้ประโยชน์ได้จริง ตามเนื้อผ้าขนาดเศรษฐกิจของประเทศสามารถประเมินได้จากผลผลิตของกรดซัลฟิวริก การผลิตปุ๋ยเป็นอีกหนึ่งการประยุกต์ใช้เคมีอนินทรีย์อุตสาหกรรมในทางปฏิบัติ

เคมีอนินทรีย์[ แก้]

เคมีอนินทรีย์เชิงพรรณนามุ่งเน้นไปที่การจำแนกประเภทของสารประกอบตามคุณสมบัติของพวกมัน การจัดหมวดหมู่ส่วนหนึ่งมุ่งเน้นไปที่ตำแหน่งในตารางธาตุของธาตุที่หนักที่สุด (ธาตุที่มีน้ำหนักอะตอมสูงสุด) ในสารประกอบบางส่วนโดยการจัดกลุ่มสารประกอบตามความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง

การจำแนกประเภทของเคมีอนินทรีย์:

สารประกอบโคออร์ดิเนชัน[ แก้ไข]

EDTA คีเลตไอออนCo 3+ ที่มีการประสานงานเป็นแปดด้านใน [Co (EDTA)] -

สารประกอบประสานงานคลาสสิกมีโลหะผูกไว้กับ " คู่เดียว " ของอิเล็กตรอนที่อาศัยอยู่บนอะตอมกลุ่มหลักของแกนด์เช่น H 2 O, NH 3 , Cl -และCN -ในสารประกอบโคออร์ดิเนชันสมัยใหม่สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์เกือบทั้งหมดสามารถใช้เป็นลิแกนด์ได้ ว่า "โลหะ" มักจะเป็นโลหะจากกลุ่ม 3-13 เช่นเดียวกับทรานส์ - lanthanidesและทรานส์ - แอกทิไนด์แต่จากมุมมองบางอย่างสารประกอบทางเคมีทั้งหมดสามารถอธิบายเป็นคอมเพล็กซ์ประสานงาน

สเตอรีโอเคมีของคอมเพล็กซ์โคออร์ดิเนชันมีความสมบูรณ์มากดังที่คำใบ้จากการแยกตัวของ[Co ((OH) 2 Co (NH 3 ) 4 ) 3 ] 6+ของเวอร์เนอร์ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่า chirality ไม่ได้มีอยู่ในสารประกอบอินทรีย์ . หัวข้อเฉพาะที่อยู่ในความเชี่ยวชาญนี้คือเคมีการประสานงานเหนือโมเลกุล [2]

  • ตัวอย่าง: [Co ( EDTA )] - , [Co (NH 3 ) 6 ] 3+ , TiCl 4 ( THF ) 2 .

สารประกอบกลุ่มหลัก[ แก้ไข]

Tetrasulfur tetranitride , S 4 N 4เป็นสารประกอบกลุ่มหลักที่ยังคงวางอุบายนักเคมี

สปีชีส์เหล่านี้มีองค์ประกอบจากกลุ่ม I, II, III, IV, V, VI, VII, 0 (ไม่รวมไฮโดรเจน) ของตารางธาตุ เนื่องจากมีปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันบ่อยครั้งจึงรวมองค์ประกอบในกลุ่ม 3 ( Sc , YและLa ) และกลุ่ม 12 ( Zn , CdและHg ) และบางครั้งก็รวมแลนทาไนด์และแอกติไนด์ด้วยเช่นกัน [3]

สารประกอบในกลุ่มหลักเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยเริ่มต้นของเคมีเช่นธาตุกำมะถันและฟอสฟอรัสขาวที่กลั่นได้ การทดลองเกี่ยวกับออกซิเจนO 2โดยLavoisierและPriestleyไม่เพียง แต่ระบุก๊าซไดอะตอมที่สำคัญเท่านั้น แต่ยังเปิดช่องทางในการอธิบายสารประกอบและปฏิกิริยาตามอัตราส่วนสโตอิจิโอเมตริกการค้นพบการสังเคราะห์แอมโมเนียในทางปฏิบัติโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กโดยCarl BoschและFritz Haberในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ส่งผลกระทบอย่างมากต่อมนุษยชาติซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการสังเคราะห์ทางเคมีอนินทรีย์ สารประกอบกลุ่มหลักโดยทั่วไป ได้แก่ SiO 2 , SnCl 4และ N 2 O สารประกอบในกลุ่มหลักหลายชนิดสามารถจัดประเภทเป็น "ออร์กาโนเมทัลลิก" ได้เช่นกันเนื่องจากประกอบด้วยกลุ่มอินทรีย์เช่น B ( CH 3 ) 3 ) สารประกอบในกลุ่มหลักยังเกิดขึ้นในธรรมชาติเช่นฟอสเฟตในดีเอ็นเอดังนั้นจึงอาจจัดเป็นสารชีวอนินทรีย์ ในทางกลับกันสารประกอบอินทรีย์ที่ขาดลิแกนด์ของไฮโดรเจน (จำนวนมาก) สามารถจัดประเภทเป็น "อนินทรีย์" ได้เช่นฟูลเลอรีนบัคกี้ทูบและไบนารีคาร์บอนออกไซด์

  • ตัวอย่าง: tetrasulfur tetranitride S 4 N 4 , diborane B 2 H 6 , ซิลิโคน , Buckminsterfullerene C 60

การเปลี่ยนสารประกอบโลหะ[ แก้]

สารประกอบที่มีโลหะตั้งแต่กลุ่ม 4 ถึง 11 ถือเป็นสารประกอบโลหะทรานซิชัน บางครั้งสารประกอบที่มีโลหะจากกลุ่ม 3 หรือ 12 ก็รวมอยู่ในกลุ่มนี้เช่นกัน แต่มักจัดเป็นสารประกอบกลุ่มหลัก

สารประกอบโลหะทรานซิชั่นแสดงให้เห็นถึงเคมีการประสานงานที่หลากหลายซึ่งแตกต่างกันไปจากเตตระฮีดอลสำหรับไทเทเนียม (เช่น TiCl 4 ) ไปจนถึงระนาบสี่เหลี่ยมสำหรับนิกเกิลคอมเพล็กซ์บางส่วนไปเป็นแปดด้านสำหรับคอมเพล็กซ์โคบอลต์ประสานงาน โลหะทรานซิชันหลายประเภทสามารถพบได้ในสารประกอบที่สำคัญทางชีวภาพเช่นเหล็กในฮีโมโกลบิน

  • ตัวอย่าง: เพเหล็ก , ไทเทเนียม tetrachloride , cisplatin

สารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก[ แก้]

สารรีเอเจนต์ออร์แกโนลิเธียมมักพบในรูปแบบพอลิเมอร์เช่นn -butyllithiumแสดงไว้ที่นี่

โดยปกติสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกถือว่ามีกลุ่ม MCH [4] โลหะ (M) ในสปีชีส์เหล่านี้อาจเป็นองค์ประกอบของกลุ่มหลักหรือโลหะทรานซิชัน การดำเนินงานความหมายของสารประกอบอินทรีย์ที่มีการผ่อนคลายมากขึ้นที่จะรวมยังสูงlipophilicเชิงซ้อนเช่นสำเนาโลหะและโลหะแม้alkoxides

สารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกส่วนใหญ่ถือเป็นหมวดหมู่พิเศษเนื่องจากลิแกนด์อินทรีย์มักมีความไวต่อการไฮโดรไลซิสหรือออกซิเดชั่นซึ่งจำเป็นว่าเคมีออร์แกโนเมทัลลิกต้องใช้วิธีการเตรียมเฉพาะทางมากกว่าแบบดั้งเดิมในคอมเพล็กซ์ประเภทเวอร์เนอร์ วิธีการสังเคราะห์โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการจัดการคอมเพล็กซ์ในตัวทำละลายของอำนาจการประสานงานในระดับต่ำที่เปิดใช้งานการสำรวจของไม่ค่อยประสานงานแกนด์เช่นไฮโดรคาร์บอนเอช2และ N 2เนื่องจากลิแกนด์เป็นปิโตรเคมีในบางแง่พื้นที่ของเคมีออร์แกโนเมทัลลิกจึงได้รับประโยชน์อย่างมากจากความเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม

  • ตัวอย่าง: Cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer (C 5 H 5 ) Fe (CO) 2 CH 3 , ferrocene Fe (C 5 H 5 ) 2 , molybdenum hexacarbonyl Mo (CO) 6 , triethylborane Et 3 B, Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) Pd 2 (dba) 3 )

สารประกอบคลัสเตอร์[ แก้ไข]

Decaboraneเป็นสารประกอบคลัสเตอร์ที่เป็นพิษอย่างมีประสิทธิภาพของโบรอน
กลุ่มเหล็ก - กำมะถันเป็นส่วนประกอบหลักของโปรตีนเหล็ก - กำมะถันซึ่งจำเป็นสำหรับการเผาผลาญของมนุษย์

Clusters สามารถพบได้ในทุกชั้นของสารประกอบทางเคมีตามคำจำกัดความที่ยอมรับกันทั่วไปคลัสเตอร์ประกอบด้วยชุดอะตอมสามเหลี่ยมน้อยที่สุดที่ยึดติดกันโดยตรง แต่สารประกอบเชิงซ้อนไดเมททัลลิกที่เชื่อมด้วยโลหะกับโลหะมีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับพื้นที่ คลัสเตอร์เกิดขึ้นในระบบอนินทรีย์ "บริสุทธิ์" เคมีออร์แกโนเมทัลลิกเคมีกลุ่มหลักและเคมีชีวนินทรีย์ ความแตกต่างระหว่างกลุ่มก้อนขนาดใหญ่และของแข็งจำนวนมากจะเบลอมากขึ้นเรื่อย ๆ อินเทอร์เฟซนี้เป็นพื้นฐานทางเคมีของนาโนศาสตร์หรือนาโนเทคโนโลยีและเกิดขึ้นโดยเฉพาะจากการศึกษาผลกระทบขนาดควอนตัมในแคดเมียมซีลีเนียมคลัสเตอร์ ดังนั้นจึงสามารถอธิบายคลัสเตอร์ขนาดใหญ่ได้ว่าเป็นอาร์เรย์ของอะตอมที่ถูกผูกไว้ซึ่งอยู่ตรงกลางระหว่างโมเลกุลและของแข็ง

  • ตัวอย่าง: Fe 3 (CO) 12 , B 10 H 14 , [Mo 6 Cl 14 ] 2− , 4Fe-4S

สารประกอบชีวอนินทรีย์[ แก้]

ศูนย์โคบอลต์แปดเหลี่ยมของวิตามินบี12

ตามความหมายสารประกอบเหล่านี้เกิดขึ้นในธรรมชาติ แต่ในพื้นที่ย่อยรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่เป็นมนุษย์เช่นสารก่อมลพิษ (เช่นเมทิลเมอร์คิวรี่ ) และยา (เช่นซิสพลาติน ) [5] ฟิลด์ซึ่งรวมเอาแง่มุมทางชีวเคมีไว้หลายประการรวมถึงสารประกอบหลายชนิดเช่นฟอสเฟตในดีเอ็นเอและสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะที่มีลิแกนด์ซึ่งมีตั้งแต่โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาเปปไทด์โดยทั่วไปไปจนถึงสิ่งมีชีวิตที่กำหนดไว้ไม่ดีเช่นกรดฮิวมิกและในน้ำ (เช่นประสานงานกับแกโดลิเนียมคอมเพล็กซ์ที่ใช้สำหรับMRI). เคมีชีวนินทรีย์ดั้งเดิมมุ่งเน้นไปที่การถ่ายทอดอิเล็กตรอนและพลังงานในโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ เคมีอนินทรีย์ยารวมถึงการศึกษาองค์ประกอบที่ไม่จำเป็นและไม่จำเป็นพร้อมกับการประยุกต์ใช้ในการวินิจฉัยและการบำบัด

  • ตัวอย่าง: ฮีโมโกล , เมทิล , carboxypeptidase

สารประกอบโซลิดสเตต[ แก้]

YBa 2 Cu 3 O 7หรือ YBCO เป็นตัวนำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงที่สามารถลอยเหนือแม่เหล็กได้เมื่อเย็นกว่าอุณหภูมิวิกฤตประมาณ 90 K (−183 ° C)

พื้นที่สำคัญนี้จะเน้นที่โครงสร้าง , [6]พันธะและคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ในทางปฏิบัติอนินทรีย์เคมีในสถานะของแข็งใช้เทคนิคต่างๆเช่นการตกผลึกเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับคุณสมบัติที่เป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างหน่วยย่อยของของแข็ง เคมีที่รวมอยู่ในสถานะของแข็งคือโลหะและโลหะผสมหรืออนุพันธ์ระหว่างโลหะ สาขาที่เกี่ยวข้องจะข้นเรื่องฟิสิกส์ , แร่และวัสดุศาสตร์

  • ตัวอย่าง: ชิปซิลิกอน , ซีโอไลท์ , YBA 2 Cu 3 O 7

เคมีอนินทรีย์เชิงทฤษฎี[ แก้]

มุมมองทางเลือกเกี่ยวกับพื้นที่ของเคมีอนินทรีย์เริ่มต้นด้วยแบบจำลองอะตอมของบอร์และการใช้เครื่องมือและแบบจำลองของเคมีเชิงทฤษฎีและเคมีเชิงคำนวณขยายไปสู่การสร้างพันธะในโมเลกุลที่เรียบง่ายและซับซ้อนมากขึ้น คำอธิบายเชิงกลเชิงควอนตัมที่แม่นยำสำหรับสปีชีส์หลายอิเล็กตรอนซึ่งเป็นจังหวัดของอนินทรีย์เคมีเป็นเรื่องยาก ความท้าทายนี้ได้กลับกลายกึ่งเชิงปริมาณหรือกึ่งเชิงประจักษ์หลายวิธีรวมทั้งทฤษฎีการโคจรโมเลกุลและทฤษฎีสนามลิแกนด์ในแบบคู่ขนานมีรายละเอียดในเชิงทฤษฎีเหล่านี้วิธีการประมาณมีการจ้างงานรวมทั้งความหนาแน่นของทฤษฎีการทำงาน

ข้อยกเว้นของทฤษฎีเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาสาขา ตัวอย่างเช่นCu II 2 (OAc) 4 (H 2 O) 2เกือบจะมี diamagnetic ต่ำกว่าอุณหภูมิห้องในขณะที่ Crystal Field Theory ทำนายว่าโมเลกุลจะมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีคู่ ความไม่ลงรอยกันระหว่างทฤษฎีเชิงคุณภาพ (พาราแมกเนติก) และการสังเกต (ไดอะแมกเนติก) นำไปสู่การพัฒนาแบบจำลองสำหรับ "การมีเพศสัมพันธ์แบบแม่เหล็ก" แบบจำลองที่ได้รับการปรับปรุงเหล่านี้นำไปสู่การพัฒนาวัสดุแม่เหล็กใหม่และเทคโนโลยีใหม่ ๆ

ทฤษฎีเชิงคุณภาพ[ แก้ไข]

ทฤษฎีสนามคริสตัลอธิบายว่าเหตุใด[Fe III (CN) 6 ] 3−จึงมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เพียงตัวเดียว

เคมีอนินทรีย์ได้รับประโยชน์อย่างมากจากทฤษฎีเชิงคุณภาพ ทฤษฎีดังกล่าวเรียนรู้ได้ง่ายกว่าเนื่องจากต้องใช้พื้นฐานในทฤษฎีควอนตัมเพียงเล็กน้อย ภายในสารประกอบกลุ่มหลักทฤษฎี VSEPR สามารถทำนายโครงสร้างของสารประกอบกลุ่มหลักอย่างมีเหตุผลเช่นคำอธิบายว่าเหตุใด NH 3จึงเป็นเสี้ยมในขณะที่ ClF 3เป็นรูปตัว T สำหรับโลหะทรานซิชันทฤษฎีสนามคริสตัลช่วยให้เราเข้าใจแม่เหล็กของสารประกอบเชิงซ้อนอย่างง่าย ๆ เช่นทำไม[Fe III (CN) 6 ] 3−จึงมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เพียงตัวเดียวในขณะที่ [Fe III (H 2 O) 6] 3+มีห้า วิธีการเชิงคุณภาพที่มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการประเมินโครงสร้างและการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นด้วยการจำแนกโมเลกุลตามการนับอิเล็กตรอนโดยมุ่งเน้นไปที่จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนโดยปกติจะอยู่ที่อะตอมกลางในโมเลกุล

ทฤษฎีกลุ่มสมมาตรโมเลกุล[ แก้]

ไนโตรเจนไดออกไซด์ NO 2แสดงสมมาตรC 2v

สร้างกลางในเคมีอนินทรีย์เป็นทฤษฎีของโมเลกุลสมมาตร [7] คณิตศาสตร์ทฤษฎีกลุ่มให้ภาษาที่จะอธิบายรูปร่างของโมเลกุลของพวกเขาตามจุดสัดส่วนกลุ่มทฤษฎีกลุ่มยังช่วยให้การแยกตัวประกอบและการคำนวณทางทฤษฎีง่ายขึ้น

คุณสมบัติทางสเปกโตรสโกปีได้รับการวิเคราะห์และอธิบายเกี่ยวกับคุณสมบัติสมมาตรของสถานะการสั่นสะเทือนหรืออิเล็กทรอนิกส์ ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติสมมาตรของพื้นดินและสถานะที่ตื่นเต้นช่วยให้สามารถทำนายตัวเลขและความเข้มของการดูดซับในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนและอิเล็กทรอนิกส์ได้ การประยุกต์ใช้ทฤษฎีกลุ่มแบบคลาสสิกคือการทำนายจำนวนการสั่นของ CO ในสารประกอบเชิงซ้อนของคาร์บอนิลที่ใช้แทนโลหะ การประยุกต์ใช้สมมาตรกับสเปกโทรสโกปีที่พบมากที่สุดเกี่ยวข้องกับสเปกตรัมการสั่นสะเทือนและอิเล็กทรอนิกส์

ทฤษฎีกลุ่มเน้นถึงความเหมือนกันและความแตกต่างในการสร้างพันธะของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นออร์บิทัลที่ทำจากโลหะจะเปลี่ยนรูปแบบเหมือนกันสำหรับWF 6และW (CO) 6แต่พลังงานและประชากรของออร์บิทัลเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ความสัมพันธ์ที่คล้ายกันอยู่CO 2และโมเลกุลdifluoride เบริลเลียม

อุณหพลศาสตร์และเคมีอนินทรีย์[ แก้]

แนวทางเชิงปริมาณทางเลือกสำหรับเคมีอนินทรีย์มุ่งเน้นไปที่พลังงานของปฏิกิริยา แนวทางนี้เป็นแบบดั้งเดิมและเป็นเชิงประจักษ์แต่ก็มีประโยชน์เช่นกัน แนวความคิดในวงกว้างที่มีสำนวนในแง่อุณหพลศาสตร์รวมถึงศักยภาพรีดอกซ์ , ความเป็นกรด , ขั้นตอนการเปลี่ยนแปลง แนวคิดคลาสสิกในอุณหพลศาสตร์อนินทรีย์คือวัฏจักรเกิด - ฮาเบอร์ซึ่งใช้สำหรับการประเมินพลังงานของกระบวนการพื้นฐานเช่นความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนซึ่งบางส่วนไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง

เคมีอนินทรีย์[ แก้]

สิ่งสำคัญของการเคมีอนินทรีย์มุ่งเน้นไปที่สูตรปฏิกิริยาเช่นกลไกการเกิดปฏิกิริยา

องค์ประกอบกลุ่มหลักและแลนทาไนด์[ แก้ไข]

กลไกของสารประกอบกลุ่มหลักของกลุ่ม 13-18 มักจะกล่าวถึงในบริบทของเคมีอินทรีย์ (สารประกอบอินทรีย์เป็นสารประกอบกลุ่มหลักหลังจากทั้งหมด) องค์ประกอบที่หนักกว่า C, N, O และ F มักสร้างสารประกอบที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าที่กฎออกเตตทำนายไว้ดังที่อธิบายไว้ในบทความเรื่องโมเลกุลไฮเปอร์วาเลนต์ กลไกของปฏิกิริยาของพวกมันแตกต่างจากสารประกอบอินทรีย์ด้วยเหตุนี้ องค์ประกอบที่เบากว่าคาร์บอน ( B , Be , Li ) เช่นเดียวกับAlและMgมักสร้างโครงสร้างที่ขาดอิเล็กตรอนซึ่งคล้ายกับคาร์บอเนตแบบอิเล็กทรอนิกส์. สิ่งมีชีวิตที่ขาดอิเล็กตรอนดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยาผ่านทางเชื่อมโยง เคมีของแลนทาไนด์สะท้อนให้เห็นหลายแง่มุมของเคมีที่เห็นสำหรับอลูมิเนียม

การเปลี่ยนโลหะเชิงซ้อน[ แก้ไข]

โลหะทรานซิชั่นและสารประกอบกลุ่มหลักมักทำปฏิกิริยาต่างกัน [8] บทบาทที่สำคัญของ d - ออร์บิทัลในพันธะมีอิทธิพลอย่างมากต่อวิถีและอัตราของการทดแทนและการแยกตัวของลิแกนด์ ธีมเหล่านี้จะครอบคลุมในบทความเกี่ยวกับเคมีประสานงานและแกนด์ มีการปฏิบัติตามทั้งทางเชื่อมโยงและความแตกต่าง

ลักษณะที่ครอบคลุมของเคมีโลหะทรานซิชันเชิงกลไกคือความสามารถในการเคลื่อนที่ของสารเชิงซ้อนที่แสดงโดยการแลกเปลี่ยนน้ำอิสระและถูกผูกไว้ในคอมเพล็กซ์ต้นแบบ [M (H 2 O) 6 ] n + :

[M (H 2 O) 6 ] n + + 6 H 2 O * → [M (H 2 O *) 6 ] n + + 6 H 2 O
โดยที่ H 2 O * หมายถึงน้ำที่อุดมด้วยไอโซโทปเช่น H 2 17 O

อัตราการแลกเปลี่ยนน้ำแตกต่างกันไปตามลำดับขนาด 20 ตามตารางธาตุโดยมีสารประกอบแลนทาไนด์ที่สายพันธุ์ที่รุนแรงที่สุดและสายพันธุ์ Ir (III) จะช้าที่สุด

ปฏิกิริยารีดอกซ์[ แก้ไข]

ปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นที่แพร่หลายสำหรับองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง ชั้นที่สองของการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ได้รับการพิจารณา: ปฏิกิริยาอะตอมโอนเช่น oxidative นอกจากกำจัด / ลดลงและอิเล็กตรอนโอน ปฏิกิริยารีดอกซ์พื้นฐานคือ "การแลกเปลี่ยนตัวเอง" ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพระหว่างสารออกซิแดนท์และรีดักแด้นท์ ตัวอย่างเช่นเปอร์แมงกาเนตและอิเล็กตรอนหนึ่งตัวลดการแลกเปลี่ยนแมงกานีสสัมพัทธ์หนึ่งอิเล็กตรอน:

[MnO 4 ] - + [Mn * O 4 ] 2− → [MnO 4 ] 2− + [Mn * O 4 ] -

ปฏิกิริยาที่ลิแกนด์[ แก้ไข]

ลิแกนด์ที่ประสานกันจะแสดงปฏิกิริยาที่แตกต่างจากลิแกนด์อิสระ ตัวอย่างเช่นความเป็นกรดของแอมโมเนียลิแกนด์ใน[Co (NH 3 ) 6 ] 3+จะสูงขึ้นเมื่อเทียบกับ NH 3เอง แอลคีนที่ผูกกับไอออนบวกของโลหะจะมีปฏิกิริยาต่อนิวคลีโอไทล์ในขณะที่อัลคีนปกติจะไม่ พื้นที่ขนาดใหญ่และสำคัญทางอุตสาหกรรมของการเร่งปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความสามารถของโลหะในการปรับเปลี่ยนปฏิกิริยาของลิแกนด์อินทรีย์ การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นในสารละลายและการเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวที่เป็นก๊าซหรือละลายมีปฏิกิริยากับพื้นผิวของของแข็ง ตามเนื้อผ้าการเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันถือเป็นส่วนหนึ่งของเคมีออร์แกโนเมทัลลิกและการเร่งปฏิกิริยาต่างกันจะกล่าวถึงในบริบทของวิทยาศาสตร์พื้นผิวซึ่งเป็นฟิลด์ย่อยของเคมีในสถานะของแข็ง แต่หลักการทางเคมีอนินทรีย์พื้นฐานนั้นเหมือนกัน โลหะการเปลี่ยนแปลงเกือบจะไม่ซ้ำกันทำปฏิกิริยากับโมเลกุลขนาดเล็กเช่น CO, H 2 , O 2 , และ C 2 H 4 ความสำคัญทางอุตสาหกรรมของวัตถุดิบเหล่านี้ผลักดันให้เกิดการเร่งปฏิกิริยา แกนด์ยังสามารถได้รับการถ่ายโอนปฏิกิริยาแกนด์เช่นtransmetalation

ลักษณะของสารประกอบอนินทรีย์[ แก้]

เนื่องจากองค์ประกอบที่หลากหลายและคุณสมบัติที่แตกต่างกันของอนุพันธ์ที่เกิดขึ้นเคมีอนินทรีย์จึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวิธีการวิเคราะห์หลายวิธี วิธีการเก่ามีแนวโน้มที่จะตรวจสอบคุณสมบัติจำนวนมากเช่นการนำไฟฟ้าของการแก้ปัญหาจุดละลาย , ละลายและความเป็นกรดด้วยการถือกำเนิดของทฤษฎีควอนตัมและการขยายตัวของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สอดคล้องกันจึงมีการนำเครื่องมือใหม่ ๆ มาใช้ในการตรวจสอบคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลและของแข็งอนินทรีย์ บ่อยครั้งที่การวัดเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่นการวัดในสเปกตรัมโฟโตอิเล็กตรอนของมีเธนแสดงให้เห็นว่าการอธิบายพันธะโดยพันธะสองอิเล็กตรอนสองศูนย์ที่ทำนายระหว่างคาร์บอนกับไฮโดรเจนโดยใช้Valence Bond Theoryไม่เหมาะสมสำหรับการอธิบายกระบวนการไอออไนเซชันด้วยวิธีง่ายๆ ข้อมูลเชิงลึกดังกล่าวนำไปสู่ความนิยมของทฤษฎีออร์บิทัลระดับโมเลกุลเนื่องจากออร์บิทัลแบบแยกส่วนอย่างสมบูรณ์เป็นคำอธิบายง่ายๆที่เหมาะสมกว่าเกี่ยวกับการกำจัดอิเล็กตรอนและการกระตุ้นของอิเล็กตรอน

เทคนิคที่พบบ่อย ได้แก่ :

  • X-ray crystallography : เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถกำหนดโครงสร้างโมเลกุลแบบ 3 มิติได้
  • interferometer โพลาไรซ์แบบ Dual : เทคนิคนี้มาตรการโครงสร้างและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุล
  • สเปกโทรสโกปีรูปแบบต่างๆ
    • สเปกโทรสโกปีที่มองเห็นได้ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต : ในอดีตนี่เป็นเครื่องมือที่สำคัญเนื่องจากสารประกอบอนินทรีย์จำนวนมากมีสีเข้ม
    • NMR spectroscopy : นอกจาก1 Hและ13 Cนิวเคลียส NMR ที่ "ดี" อื่น ๆ อีกมากมาย (เช่น11 B , 19 F , 31 Pและ195 Pt ) ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติและโครงสร้างของสารประกอบ นอกจากนี้ NMR ของชนิดพาราแมกเนติกยังสามารถส่งผลให้มีข้อมูลโครงสร้างที่สำคัญ โปรตอน NMR มีความสำคัญเช่นกันเนื่องจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนเบาไม่สามารถตรวจพบได้โดยง่ายด้วยการตกผลึกของรังสีเอกซ์
    • อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี : ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการดูดซับจากแกนด์คาร์บอนิล
    • อิเล็กตรอนนิวเคลียร์ดับเบิลเรโซแนนซ์ (ENDOR) สเปกโทรสโกปี
    • Mössbauerสเปกโทรสโกปี
    • Electron-spin resonance : ESR (หรือ EPR) ช่วยในการวัดสภาพแวดล้อมของศูนย์โลหะพาราแมกเนติก
  • เคมีไฟฟ้า : โวลต์มิเตอร์แบบวงจรและเทคนิคที่เกี่ยวข้องตรวจสอบลักษณะรีดอกซ์ของสารประกอบ

เคมีอนินทรีย์สังเคราะห์[ แก้]

แม้ว่าอนินทรีย์บางชนิดจะได้รับในรูปบริสุทธิ์จากธรรมชาติ แต่ส่วนใหญ่จะถูกสังเคราะห์ในพืชเคมีและในห้องปฏิบัติการ

วิธีการสังเคราะห์อนินทรีย์สามารถจำแนกคร่าวๆตามความผันผวนหรือความสามารถในการละลายของสารตั้งต้นที่เป็นส่วนประกอบ[9] สารอนินทรีที่ละลายน้ำได้มีการเตรียมการใช้วิธีการของการสังเคราะห์สารอินทรีย์สำหรับสารประกอบที่มีโลหะซึ่งมีปฏิกิริยาต่ออากาศจะปฏิบัติตามเทคนิคSchlenk lineและglove boxสารประกอบและก๊าซที่ระเหยได้ถูกจัดการใน "ท่อร่วมสูญญากาศ" ซึ่งประกอบด้วยท่อแก้วที่เชื่อมต่อกันผ่านวาล์วซึ่งทั้งหมดนี้สามารถอพยพได้ถึง 0.001 มม. ปรอทหรือน้อยกว่า สารประกอบจะควบแน่นโดยใช้ไนโตรเจนเหลว (bp 78K) หรือสารเคมีอื่น ๆ. โดยทั่วไปแล้วของแข็งจะถูกเตรียมโดยใช้เตาหลอมสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่ปิดผนึกในภาชนะบรรจุซึ่งมักทำจากซิลิกาหลอมรวม (SiO 2 ) แต่บางครั้งก็ใช้วัสดุเฉพาะทางเช่นท่อ Ta แบบเชื่อมหรือ Pt“ เรือ” ผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นถูกขนส่งระหว่างโซนอุณหภูมิเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยา

ดูเพิ่มเติม[ แก้ไข]

  • สิ่งพิมพ์ที่สำคัญทางเคมีอนินทรีย์

อ้างอิง[ แก้ไข]

  1. ^ "อาชีพในวิชาเคมี: เคมีอนินทรีย์" สมาคมเคมีอเมริกัน สืบค้นจากต้นฉบับเมื่อ 2012-10-29.
  2. ^ Lehn, JM (1995) Supramolecular Chemistry: แนวคิดและมุมมอง . Weinheim: VCH. ISBN 978-3-527-29311-7.
  3. ^ กรีนวูดนอร์แมนเอ็น ; Earnshaw, Alan (1997) เคมีขององค์ประกอบ (2nd ed.) บัตเตอร์เวิร์ ธ - ไฮเนมันน์ . ISBN 978-0-08-037941-8.
  4. ^ Elschenbroich, C.; ซัลเซอร์, A. (1992). Organometallics: บทนำโดยสังเขป (2nd ed.) ไวน์ไฮม์: Wiley-VCH ISBN 978-3-527-28164-0.
  5. ^ เอสเจลิปพาร์ด; JM Berg (1994). หลักการทางเคมีชีวนินทรีย์ . Mill Valley, CA: หนังสือวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย ISBN 978-0-935702-73-6.
  6. ^ เวลส์ AF (2527) เคมีอนินทรีย์โครงสร้าง . ออกซ์ฟอร์ด: Clarendon Press
  7. ^ ฝ้าย, FA (1990). การประยุกต์ใช้ทางเคมีของทฤษฎีกลุ่ม (ฉบับที่ 3) นิวยอร์ก: John Wiley & Sons ISBN 978-0-471-51094-9.
  8. ^ RG วิลกินส์ (1991) จลนศาสตร์และกลไกการเกิดปฏิกิริยาของคอมเพล็กซ์โลหะการเปลี่ยนแปลง (2nd ed.). ไวลีย์ -VCH. ISBN 978-3-527-28389-7.
  9. ^ Girolami, GS; Rauchfuss, TB; Angelici, RJ (1999). การสังเคราะห์และเทคนิคทางเคมีอนินทรีย์ (ฉบับที่ 3). Mill Valley, CA: หนังสือวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัย ISBN 978-0-935702-48-4.