Organické a anorganické látky – Chemie

Anorganická látka nebo anorganická sloučenina — je chemická látka, chemická sloučenina, která není organická, tj. neobsahuje uhlík (s výjimkou karbidů, kyanidů, uhličitanů, oxidů uhlíku a některých dalších sloučenin, které jsou tradičně klasifikovány jako anorganické). Anorganické sloučeniny nemají uhlíkový skelet charakteristický pro organické sloučeniny.

Všechny látky se dělí na jednoduché (elementární) a složité.

Podle počtu prvků:

Jednoduchá látka se skládá z jednoho prvku.

Složená látka se skládá ze dvou nebo více prvků.

Dvouprvkové (binární) sloučeniny

Podle chemických vlastností:

Organické látky, organické sloučeniny — třída sloučenin, které obsahují uhlík (kromě karbidů, kyseliny uhličité, uhličitanů, oxidů uhlíku a kyanidů).

Název organické sloučeniny se objevil v rané fázi vývoje chemie za dominance vitalistických názorů a navazoval na tradici Aristotela a Plinia Staršího o rozdělení světa na živý a neživý. Látky se dělily na minerály – patřící do říše minerálů, a organické – patřící do říše živočichů a rostlin. Věřilo se, že pro syntézu organických látek je nezbytná zvláštní „vitální síla“ (latinsky vis vitalis), vlastní pouze živým, a proto je syntéza organických látek z anorganických nemožná. Tuto myšlenku vyvrátil Friedrich Wöhler v roce 1828 syntézou „organické“ močoviny z „minerálního“ kyanátu amonného, ale rozdělení látek na organické a anorganické se v chemické terminologii zachovalo dodnes.

Hlavní třídy organických sloučenin biologického původu – bílkoviny, lipidy, sacharidy, nukleové kyseliny – obsahují kromě uhlíku především vodík, dusík, kyslík, síru a fosfor. Proto „klasické“ organické sloučeniny obsahují především vodík, kyslík, dusík a síru – a to i přesto, že prvky, které tvoří organické sloučeniny, mohou být kromě uhlíku téměř jakýkoli prvek.

Sloučeniny uhlíku s dalšími prvky tvoří zvláštní třídu organických sloučenin – organoprvkové sloučeniny. Organokovové sloučeniny obsahují vazbu kov-uhlík a tvoří širokou podtřídu organoprvkových sloučenin.

Počet známých organických sloučenin již dávno překročil 10 milionů. Organické sloučeniny jsou tedy nejrozsáhlejší třídou chemických sloučenin. Rozmanitost organických sloučenin je spojena s jedinečnou vlastností uhlíku tvořit řetězce atomů uhlíku, což je zase dáno vysokou stabilitou (tj. energií) vazby uhlík-uhlík. Vazba uhlík-uhlík může být jednoduchá nebo násobná – dvojitá, trojná. Se zvyšující se multiplicitou vazby uhlík-uhlík se její energie, tj. stabilita, zvyšuje a délka se snižuje. Vysoká valence uhlíku-4, stejně jako schopnost tvořit násobné vazby, umožňuje tvorbu struktur různých rozměrů (lineárních, plochých, objemových).

Existuje několik důležitých vlastností, které rozlišují organické sloučeniny do samostatné, jedinečné třídy chemických sloučenin.

Odlišná topologie tvorby vazeb mezi atomy tvořícími organické sloučeniny (především atomy uhlíku) vede ke vzniku izomerů – sloučenin, které mají stejné složení a molekulovou hmotnost, ale mají odlišné fyzikálně-chemické vlastnosti. Tento jev se nazývá izomerie.

Fenomén homologie je existence řad organických sloučenin, ve kterých se vzorec libovolných dvou sousedů řady (homologů) liší o stejnou skupinu (nejčastěji CH2). Celá řada fyzikálních a chemických vlastností v první aproximaci se sympaticky mění podél homologické řady. Tato důležitá vlastnost se využívá v materiálových vědách při hledání látek s předem určenými vlastnostmi.

Názvosloví organických sloučenin

Organické názvosloví je systém klasifikace a pojmenování organických látek. Nomenklatura IUPAC je v současné době běžná.

Klasifikace organických sloučenin je založena na důležitém principu, že fyzikální a chemické vlastnosti organické sloučeniny jsou v první aproximaci určeny dvěma hlavními kritérii – strukturou uhlíkového skeletu sloučeniny a jejími funkčními skupinami.

Podle charakteru uhlíkového skeletu lze organické sloučeniny rozdělit na acyklické a cyklické. Mezi acyklickými sloučeninami se rozlišují nasycené a nenasycené. Cyklické sloučeniny se dělí na karbocyklické (alicyklické a aromatické) a heterocyklické.

Alifatické sloučeniny — organické látky, které ve své struktuře neobsahují aromatické systémy.

Aromatické sloučeniny nebo areny, – organické látky, jejichž struktura zahrnuje jeden (nebo více) aromatických cyklických systémů.

Heterocyklické sloučeniny — látky, jejichž molekulární struktura obsahuje alespoň jeden cyklus s jedním (nebo několika) heteroatomy.

Polymery jsou zvláštním typem látky, známé také jako makromolekulární sloučeniny. Jejich struktura obvykle zahrnuje četné menší segmenty. Tyto segmenty mohou být identické, v takovém případě hovoříme o homopolymeru. Polymery jsou makromolekuly, třída látek sestávajících z velmi velkých molekul. Polymery mohou být organické (polyethylen, polypropylen, plexisklo atd.) nebo anorganické (silikon); syntetické (polyvinylchlorid) nebo přírodní (celulóza, škrob).

Strukturní analýza organických látek

V současné době existuje několik metod pro charakterizaci organických sloučenin. Krystalografie (rentgenová difrakce) je nejpřesnější metodou, vyžaduje však kvalitní krystal dostatečné velikosti pro dosažení vysokého rozlišení. Proto se tato metoda zatím příliš často nepoužívá.

Elementární analýza je destruktivní metoda používaná ke kvantifikaci obsahu prvků v molekule látky.

Infračervená spektroskopie (IR): používá se především k prokázání přítomnosti (nebo nepřítomnosti) určitých funkčních skupin.

Hmotnostní spektrometrie: používá se ke stanovení molekulových hmotností látek a způsobu jejich fragmentace.

Nukleární magnetická rezonanční NMR spektroskopie.

Ultrafialová spektroskopie (UV): používá se k určení stupně konjugace v systému