Anorganická chemie

Moderní chemie, která se datuje víceméně od přijetí zákona zachování hmotnosti na konci 18. století, se zpočátku zaměřovala na látky, které nebyly spojeny s živými organismy. Studium takových látek, které obvykle obsahují málo uhlíku nebo žádný uhlík, tvoří obor anorganické chemie. Rané práce se snažily identifikovat jednoduché látky – jmenovitě prvky -, které jsou součástí všech složitějších látek. Některé prvky, například zlato a uhlík, byly známy již od starověku a mnoho dalších bylo objeveno a studováno v průběhu 19. a počátku 20. století. Dnes je jich známo více než 100. Studium tak jednoduchých anorganických sloučenin, jako je chlorid sodný (kuchyňská sůl), vedlo k některým základním pojmům moderní chemie – jedním z pozoruhodných příkladů je zákon určitého poměru. Tento zákon říká, že u většiny čistých chemických látek jsou jednotlivé prvky vždy přítomny v pevných hmotnostních poměrech (např. každých 100 gramů soli obsahuje 39,3 gramu sodíku a 60,7 gramu chloru). Krystalická forma soli, známá jako halit, se skládá z promíchaných atomů sodíku a chloru, přičemž na každý atom chloru připadá jeden atom sodíku. Taková sloučenina, která vzniká výhradně kombinací dvou prvků, se nazývá binární sloučenina. Binární sloučeniny jsou v anorganické chemii velmi časté a vykazují malou strukturní rozmanitost. Z tohoto důvodu je počet anorganických sloučenin omezený navzdory velkému množství prvků, které spolu mohou reagovat. Pokud se v látce spojí tři nebo více prvků, strukturní možnosti se zvětší.

Po období klidu na počátku 20. století se anorganická chemie opět stala vzrušující oblastí výzkumu. Sloučeniny boru a vodíku, známé jako borany, mají jedinečné strukturní vlastnosti, které si vynutily změnu v uvažování o architektuře anorganických molekul. Některé anorganické látky mají strukturní vlastnosti, o nichž se dlouho předpokládalo, že se vyskytují pouze u sloučenin uhlíku, a bylo dokonce vytvořeno několik anorganických polymerů. Keramika jsou materiály složené z anorganických prvků v kombinaci s kyslíkem. Keramické předměty se po staletí vyráběly silným zahříváním nádoby vytvořené z pasty práškových minerálů. Přestože je keramika poměrně tvrdá a stabilní při velmi vysokých teplotách, je obvykle křehká. V současné době se vyrábí nová keramika dostatečně pevná, aby mohla být použita jako lopatky turbín v proudových motorech. Existuje naděje, že keramika jednoho dne nahradí ocel v součástech spalovacích motorů. V roce 1987 bylo zjištěno, že keramika obsahující yttrium, baryum, měď a kyslík s přibližným vzorcem YBa2Cu3O7 je supravodičem při teplotě přibližně 100 K. Supravodič neklade žádný odpor průchodu elektrického proudu a tento nový typ keramiky by mohl najít široké využití v elektrických a magnetických aplikacích. Výroba supravodivé keramiky je tak jednoduchá, že ji lze připravit ve středoškolské laboratoři. Její objev ilustruje nepředvídatelnost chemie, neboť zásadních objevů lze stále dosáhnout pomocí jednoduchého vybavení a levných materiálů.

Mnoho nejzajímavějších objevů v anorganické chemii překlenuje propast s jinými obory. Organokovová chemie zkoumá sloučeniny, které obsahují anorganické prvky v kombinaci s jednotkami bohatými na uhlík. Mnoho organokovových sloučenin hraje důležitou roli v průmyslové chemii jako katalyzátory, což jsou látky, které jsou schopny urychlit průběh reakce, i když jsou přítomny jen ve velmi malém množství. Určitého úspěchu bylo dosaženo při použití takových katalyzátorů pro přeměnu zemního plynu na příbuzné, ale užitečnější chemické látky. Chemici také vytvořili velké anorganické molekuly, které obsahují jádro z atomů kovů, například platiny, obklopené obalem z různých chemických jednotek. Některé z těchto sloučenin, označované jako kovové klastry, mají vlastnosti kovů, zatímco jiné reagují podobně jako biologické systémy. Stopová množství kovů v biologických systémech jsou nezbytná pro procesy, jako je dýchání, funkce nervů a buněčný metabolismus. Procesy tohoto druhu jsou předmětem studia bioanorganické chemie. Ačkoli se dříve mělo za to, že charakteristickým chemickým znakem živých tvorů jsou organické molekuly, dnes je známo, že zásadní roli hraje i anorganická chemie

.