Química inorgánica

Química inorgánica ou química mineral é a rama da química que estuda os elementos químicos e as substancias da natureza que non posúen o carbono ordenado en cadeas; Como parte da química, investiga as estruturas, propiedades e a explicación do mecanismo das reaccións e transformacións dos elementos non orgánicos, é dicir, os que non posúen enlaces carbono-hidróxeno, que pertencen ao campo da química orgánica.^[1] Esta separación, non obstante, non é sempre clara, como por exemplo na química organometálica que é unha superposición de ambas.^[2]

Os materiais inorgánicos comprenden cerca do 5% das substancias existentes no planeta Terra. As áreas de estudo en química inorgánica son a táboa periódica dos elementos, e o estudo da química de cada elemento e os seus compostos.

Diferéncianse tres grandes grupos:

• Química dos elementos dos grupos principais.
• Química dos metais de transición.
• Química dos lantánidos e actínidos.

O nome ten a súa orixe na época en que todos os compostos do carbono se obtiñan de seres vivos; por iso a química do carbono foi denominada química orgánica. A química de compostos sen carbono, foi, polo tanto, chamada química inorgánica.

Actualmente obtéñense compostos orgánicos no laboratorio, de forma que a separación é artificial. Algunhas das substancias con carbono que entran no campo da química inórganica inclúense nalgún destes grupos:

• grafito e diamante (o fulereno, o grafeno e os nanotubos considéranse máis ben orgánicos)
• carbonatos e bicarbonatos
• carburo

Moitos materiais inorgánicos e algúns nutrientes xa eran coñecidos na antigüidade: a obtención de metais (ouro, prata, cobre, estaño, ferro, chumbo ou mercurio) a partir de minerais, a industria cerámica, a preparación de vidro en Exipto, a produción de porcelana na China, os colorantes minerais (acetato de cobre (II), albaialde, cinabrio, auripigmento), o uso do xofre, o cal para argamasas empregadas en construcións, ademais de sales como o sal común para o preparación de alimentos, o natrón para a produción de vidro e xabóns e o alume.

Durante o período da alquimia, os métodos de preparación de ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico e auga rexia (mestura de clorhídrico e nítrico usada para disolver o ouro) xa eran coñecidos polos árabes. O proceso de fabricación de ácidos foi posteriormente mellorado de xeito significativo por Johann Rudolph Glauber a mediados do século XVI. Robert Boyle desenvolveu a súa obra magana The Sceptical Chymist, abandonando as teorías aristotélicas da alquimia e contemplando a pescuda experimental e as conclusións con base en experimentos. Georg Ernst Stahl e Johann Joachim Becher desenvolveron, en 1700, a teoría do floxisto. Esta teoría, que se mantivo durante 80 anos ata ser refutada, afirmaba que as substancias susceptíbeis de sufrir combustión contiñan floxisto, e que o proceso de combustión consistía basicamente na perda desta substancia. A causa da mala interpretación da teoría era o descoñecemento da existencia do oxíxeno. Joseph Priestley, estudando a composición do ar, percibiu a existencia dunha substancia no ar que participaba dos procesos respiratorios e promovía reaccións de oxidación de metais. A teoría de elementos de Boyle consideraba que un elemento químico era unha pluralidade de átomos idénticos e indivisíbeis. John Dalton foi o primeiro que tabulou un conxunto de pesos atómicos de elementos e Jöns Jacob Berzelius desenvolveu a linguaxe de fórmulas cunha ou dúas letras latinas para os elementos químicos.

O período seguinte foi a busca de novos elementos químicos, a determinación dos seus pesos atómicos exactos e a súa caracterización mediante reaccións con outras substancias, sendo esta unha das tarefas máis importantes da química inorgánica. Lothar Meyer e Dmitri Mendeleev ordenaron os elementos químicos polo seu peso atómico e con base na capacidade de facer enlaces químicos, orixinando a táboa periódica. Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van't Hoff e Wilhelm Ostwald estimaron a constante de disociación dos sales, os ácidos e as bases en solucións acuosas. Alfred Werner cuestionou a validez das teorías e modelos aceptados na química orgánica, estruturando a nova química inorgánica en termos dos conceptos de coordinación e de estereoquímica. A química inorgánica passou por un período de menor actividade, que se estendeu ata despois de 1940. Entre tanto, ese foi un período de renovación conceptual, marcado polo xurdimento das teorías cuánticas. Coa segunda guerra mundial, o mundo ingresou na era atómica, marcada polo descubrimento dos elementos transuranicos e polos avances na radioquímica. A disponibilización de isótopos permitiu a realización de experimentos importantes sobre o comportamento cinético e mecanístico dos compostos inorgánicos, o que foi racionalizado por Henry Taube, en 1949, con base nas teorías de enlace. O entendemento lóxico do carácter lábil/inerte dos compostos de coordinación lanzou a semente dos mecanismos de transferencia de electróns, propostos por Taube en 1953, definitivamente consagrados co premio Nobel que se lle outorgou en 1983.

A química inorgánica descritiva céntrase na clasificación dos compostos en función das súas propiedades. En parte, a clasificación céntrase na posición na táboa periódica do elemento máis pesado (o elemento co maior peso atómico) do composto, en parte agrupando os compostos polas súas similitudes estruturais. Ao estudar compostos inorgánicos, adoitan clasificarse dentro das diferentes partes da química inorgánica (un composto organometálico caracterízase pola súa química de coordinación e á súa vez pode mostrar interesantes propiedades en estado sólido).

Unha perspectiva alternativa na área da química inorgánica comeza co modelo do átomo de Bohr e, empregando as ferramentas e modelos da química teórica e a química computacional, expándese cara á formación de enlaces en moléculas simples e logo máis complexas. As descricións precisas da mecánica cuántica para as especies multielectrónicas, que constitúen o ámbito da química inorgánica, son difíciles. Este desafío xerou moitos enfoques semicuantitativos ou semiempíricos que inclúen a teoría dos orbitais moleculares e a teoría do campo dos ligantes. Paralelamente a estas descricións teóricas, empréganse metodoloxías aproximadas, incluída a teoría do funcional da densidade.

As excepcións ás teorías, cualitativas e cuantitativas, son extremadamente importantes no desenvolvemento deste campo. Por exemplo, o Cu^II₂(OAc)₄(H₂O)₂ é case diamagnético por debaixo da temperatura ambiente, mentres que a teoría do campo cristalino predí que a molécula tería que ter dos electróns non pareados. O desacordo entre a teoría cualitativa (paramagnética) e a observación (diamagnética) conduciu ao desenvolvemento de modelos para o "acoplamento magnético". Estes modelos mellorados levaron ao desenvolvemento de novos materiais magnéticos e novas tecnoloxías.

Na química inorgánica existen catro grupos funcionais: óxidos, ácidos, bases e sales.^[3] A súa diferenciación é simple: a partir de catro criterios descóbrese a súa función.^[3]

1. - O primeiro elemento do composto é un hidróxeno, H_ ,sendo entón un ácido. (ex: HCl , HF)^[3]
2. - Posúe OH como último elemento do composto, _OH , sendo entón unha base. (ex: NaOH , AgOH)^[3]
3. - É un composto diatómico (dous elementos), no que o último é oxíxeno, _O , sendo entón un óxido. (ex: CO , CaO)
4. - O primeiro elemento é un metal e o segundo elemento é un non-metal, sendo entón un sal.(ex: NaCl , AgF^[3]

As principais ramas da química inorgánica inclúen:

• Minerais, como o sal, o amianto, os silicatos etc.
• Metais e as súas aliaxes, como o ferro, o cobre, o aluminio, o latón, o bronce etc.
• Compostos que están formados por elementos non-metálicos, como o silicio, o fósforo, o cloro ou o oxíxeno, por exemplo a auga.
• Compostos de coordenación que inclúen metais de transición e especies doadoras de electróns.

A química inorgánica inclúe:

• Química de coordinación.
• A síntese de compostos inorgánicos.
• Química bioinorgánica.

Hai moitos compostos e substancias inorgánicas de grande importancia, comercial e biolóxica. Entre eles:

• fertilizantes como o nitrato amónico, os fosfatos ou os sulfatos...
• substancias e disolventes cotiáns como o amoníaco, a auga oxixenada ou a lixivia.
• o carbonato de calcio dos ósos.
• os chips de silicio semicondutores que fan posible a microelectrónica e os ordenadores.
• os transistores, as pantallas de cristal líquido, e os cabos de fibra óptica inclúen substancias inorgánicas.
• moitos catalizadores de interese na industria.

A química inorgánica está baseada na físico-química e forma a base para a mineraloxía. Frecuentemente posúe elementos comúns coa xeoquímica, a química analítica, a química ambiental e a química organometálica.

O abano da química inorgánica inclúe compostos moleculares, os cales poden existir como moléculas discretas, e cristais (estudados pola cristalografía e a química do estado sólido).

Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Química inorgánica

• Química orgánica
• Nomenclatura
• Nomenclatura química dos compostos inorgánicos
• IUPAC