Neorganika kemio

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Kalia oksido
Struktura formulo
Jona strukturo de la Kalia oksido

Neorganika kemio estas la studo pri la sintezo de la substancoj kaj konduto de komponaĵoj neorganikaj kaj organikometalaj. Ĉi studo-kampo entenas la kemiajn komponaĵojn escepte de tiuj multenombraj organikaj komponaĵoj, kiuj estas lernobjektoj de la organika kemio. La distingo inter la du lernobjektoj estas nur relativa, ĉar kelkfoje ili intermiksiĝas unuj la aliajn, ĉefe rilate al la kemio pri la organikometalaĵoj. La neorganika kemio aplikiĝas en ĉiuj sektoroj de la kemia industrio, inkluzive de kataliziloj, primaterialaj sciencoj, pigmentoj, surfaktantoj, tinkturoŝmiraĵo, medicino, brulaĵo kaj agrikulturo.

Ĉefaj konceptoj[redakti | redakti fonton]

La plejmulto el la neorganikaj substancoj konsistas je jonaj komponaĵoj, formataj de katjonoj kaj anjonoj kunigitaj de jona ligo. La saloj estas gravaj reprezentantoj el tiuj komponaĵoj, ĉar ili estas jonaj substancoj, kaj ni prenu ekzemplon de la natria klorido kiu konsistas el natriaj katjonoj (Na+) kaj kloridaj anjonoj (Cl-). En la oksidoj, ĝenerale, ni havas metalajn anjonojn kunigitajn al oksigenaj anjonoj, ekzemple: Na+2O-2, Ca+2O-2, Fe+32O-23). En ĉiuj acidoj ni havas la hidrogenan katjonon ligitan al iu anjono, ekzemple de sulfata acido (H+2(SO4)-2), nitrata acido (H+(NO3)-) kaj klorida acido (H+Cl-). En ajna substanco, la jonaj proporcioj inter la katjonoj kaj anjonoj nuliĝas, tiamaniere ke ĉiuj substancoj estas elektre neŭtralaj. La jonoj priskribiĝas pro ties oksidostato kaj la afineco por la formiĝo de la substancoj obeas al la joniga energio (rilate al la katjonoj) aŭ al la elektroafineco (rilate al la anjonoj) de la kunigantaj elementoj.

La oksidoj, acidoj, saloj kaj bazoj estas gravaj klasoj de la neorganikaj komponaĵoj. Multaj el la neorganikaj komponaĵoj karakteriziĝas pro ties altaj fandopunktoj. Neorganikaj saloj kutime estas malbonaj elektrokondukiloj en la solida stato. Aliaj gravaj karakterizaĵoj estas ilia akvosolvebleco, bolpunkto, kristaleca stato, ktp. Multaj saloj, tiel kiel la natria klorido estas sufiĉe solveblaj en akvo; aliaj, tiel kiel la silicia oksido aŭ SiO2 ne estas.

La plej simplaj neorganikaj reakcioj obeas al la leĝo pri duobla interŝanĝo, tiam kiam du saloj miksiĝas en akvomedio (aŭ fanditaj), iliaj jonoj estas interŝanĝitaj sen modifo de la oksidostato.

Na+Cl- + Ag+(NO3)- = Ag+Cl- + Na+NO3)-

En la redoksaj reakcioj, unu el la reakciantoj (oksidanto) malaltigas ties oksidostaton, kaj alia reakcianto (la reduktanto) altigas ties oskidostaton. La finrezulto estas iu elektrona interŝanĝo. La elektrona interŝanĝo ankaŭ okazeblas senpere, ekzemple, en piloj, kiu estas bazkoncepto de la elektrokemio.

Kiam iu reakcianto enhavas hidrogenatomoj, tiam la reakcio okazeblas pere de protona interŝanĝo en acido-baza reakcio. Per malmultaj vortoj, ajna kemia molekulo kapablanta ligi al elektrona paro nomiĝas Acido de Lewis, inverse, ajna molekulo inklinita doni elektronan paron nomatas Bazo de Lewis. Kiel rafiniteco de la acido-baza koncepto, la teorio HSAB[1] konsideras la polarecon kaj la grandon de la jonoj.

La neorganikaj komponaĵoj troviĝas en la naturo kiel ercoj. La grundo enhaveblas feran sulfidon, ankaŭ konatan kiel pirito, aŭ kalcian sulfaton, pli konatan kiel kalkon. Neorganikaj kombinaĵoj ankaŭ plenumas plurajn taskojn kiel biomolekuloj: tiel kiel la elektrolitoj (natria klorido), en la energideponejo (ATP aŭ adenozina trifosfato), aŭ en molekulaj konstruaĵoj (tiel kiel la polifosfataj strukturoj de la desoksiribonuklea acido).

La unua grava neorganika komponaĵo farita de la homo estas la Amonia nitrato, kiu estas uzata kiel sterko, pere de la Habera Procezo. Neorganikaj komponaĵoj sintezatas por uzoj kiel kataliziloj, samkiel Vanadia V oksido kaj Titania III klorido, aŭ kiel reakciantoj en organika kemio, samkiel litia aluminia hidrido, uzata kiel redukta aganto en organikaj sintezoj.

Historio[redakti | redakti fonton]

Kelkaj neorganikaj materialoj kaj kelkaj nutriloj jam estis konataj ekde la antikveco: la metalakirado (oro, arĝento, kupro, stano, plumbo, fero kaj hidrargo) elde la ercoj, la ceramika industrio, la vitropreparado (Egiptio), la porcelana produktado (Ĉinio), la mineralaj kolorigiloj (kupra acetato, la alvajado (aŭ Bazkarbonato de Plumbo), la cinabro, la orpigmento, la sulfuro, la kalko - kiel mortero ĝis hodiaŭ uzataj en konstruaĵoj) kaj la saloj kiel la natria klorido (en la manĝopreparado), la sodo (por la preparado de vitroj kaj sapoj), kaj la aluno (uzita en tanado).

Dum la alkemia periodo, la preparmetodoj de la sulfata acido, klorida acido, nitrata acido kaj reĝakvo (miksaĵo de klorida acido kun nitrata acido kaj uzata por dissolvi la oron), jam estis konataj de la araboj. La procezo pri acidofabrikado pli malfrue signifoplene pliboniĝis de Johann Rudolph Glauber meze de la 16-a jarcento, kiu ankaŭ disvolvis akirmetodon de la fuma klorida acido. Robert Boyle disvolvis sian magnum opus[2] sub la titolo La skeptika kemiisto, forlasante la aristotelajn teoriojn pri la alkemio kaj favorante la eksperimentajn esplorojn kaj konkludojn surbaze de la laboratoriaj testoj. Georg Ernst Stahl kaj Johann Joachim Becher disvolvis, ĉirkau 1700, la flogistonan teorion.

Ĉi-teorio, kiu dum 80 jaroj altiris la atenton de la alkemiistoj ĝis ties plena refuto, asertis tion, ke la bruligeblaj kombinaĵoj entenadis flogistonon - aŭ fluidaĵon, liberigitan de la substancoj - kaj la brulprocezo rezultis en la perdo de tiu substanco. La kaŭzo de la misa interpretado pri la flogistona teorio do, estis tiu substanco tiam nekonata kaj ĉeestanta en la aero, t. e., la oksigeno. Joseph Priestley, en siaj esploroj pri la aerkomponado, ekrimarkis la ekziston de iu substanco en la aero, kiu partoprenis en ĉiuj spirprocezoj kaj ĉeestis en la oksidoreakcioj de la metaloj formante ties oksidojn. La teorio pri la elementoj de Boyle konsideris ke iu kemia elemento estis la multnombreco de identaj nedivideblaj atomoj. John Dalton estis la unua kiu kreis tabelon enmetante aron da atomaj pezoj de la tiam konataj elementoj, kaj Berzelius disvolvis la formulolingvajon, identigante la kemiajn elementojn per unu aŭ du latinaj leteroj.

La sekvinta periodo donis lokon al la serĉo pri la novaj kemiaj elementoj, la determinado de ties ekzaktaj atompezoj kaj ĝia karakterizado en la reakcioj kun aliaj substancoj, kaj tiu estis unu el la plej gravaj taskoj de la neorganika kemio. Lothar Meyer kaj Dmitrij Mendelejev ordigis la kemiajn elementoj laŭ ties atompezojn kaj surbaze de ilia kapableco pri farado de kemiaj ligoj, kreante la periodan tabelon. Svante Arrhenius, van 't Hoff kaj Wilhelm Ostwald studis la dissocian konstanton de la saloj, acidoj kaj bazoj en akvaj solvaĵoj. Alfred Werner esploris la valideblecon pri la teorioj kaj metodoj, akceptitan de la organika kemio, kaj muldante la novan neorganikan kemion rilate al ties konceptoj pri kunordigo kaj stereokemio.

La neorganika kemio trapasis periodon da malpli granda aktiveco, kiu etendiĝis ĝis la jaro 1940. Tamen, tiu periodo da koncepta renovigo, markiĝis pri la eltrovo de la kvantaj teorioj. Okaze de la 2-a Mondmilito, la mondo eniris en la atomeraon, signalizitan pro la malkovro de la transuraniaj elementoj kaj per la avancoj en la radiokemio. La disponebleco je izotopoj permesis la okazigon de gravaj eksperimentoj rilate al la kinetika kaj mekanikisma konduto de la neorganikaj komponaĵoj, kiu estis dekodigita de Henry Taube, en 1949, surbaze de la ligoteorio. La logikeco kaj la karaktero de la kunordigaj komponaĵoj lanĉis la semon de la mekanismoj pri la elektra transdonado, proponita de Taube, en 1953, kiu definite lin konsekris per la Nobel Premio, kiu estis al li donita en 1983.

Kelkaj ciencistoj kiuj kreis la neorganikan kemion[redakti | redakti fonton]


Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

En Esperanto aperis[redakti | redakti fonton]

  1. La Teorio HSAB, ankaŭ konata kiel Hard Soft Acid Base concept, estas tre uzata en kemio por klarigi la stabilecon de la komponaĵoj, la reakciaj mekanismoj kaj ties etapoj.
  2. Magnum opus: ĉefverko