Uorganisk kemi

Den moderne kemi, der mere eller mindre stammer fra accepten af massens bevarelseslov i slutningen af det 18. århundrede, fokuserede i begyndelsen på de stoffer, der ikke var forbundet med levende organismer. Studiet af sådanne stoffer, som normalt har lidt eller intet kulstof, udgør disciplinen uorganisk kemi. Tidligt forsøgte man at identificere de simple stoffer – nemlig grundstofferne – som er bestanddelene i alle mere komplekse stoffer. Nogle grundstoffer, såsom guld og kulstof, har været kendt siden oldtiden, og mange andre blev opdaget og undersøgt i det 19. og tidlige 20. århundrede. I dag er der mere end 100 elementer kendt. Undersøgelsen af så simple uorganiske forbindelser som natriumklorid (salt) har ført til nogle af de grundlæggende begreber i moderne kemi, hvoraf loven om bestemte proportioner er et bemærkelsesværdigt eksempel. Denne lov fastslår, at for de fleste rene kemiske stoffer er de enkelte grundstoffer altid til stede i faste masseforhold (f.eks. indeholder hvert 100 gram salt 39,3 gram natrium og 60,7 gram klor). Den krystallinske form af salt, kendt som halit, består af sammenblandede natrium- og kloratomer, et natriumatom for hvert kloratom. En sådan forbindelse, der udelukkende er dannet ved kombination af to grundstoffer, er kendt som en binær forbindelse. Binære forbindelser er meget almindelige i uorganisk kemi, og de udviser kun lidt strukturel variation. Af denne grund er antallet af uorganiske forbindelser begrænset på trods af det store antal grundstoffer, der kan reagere med hinanden. Hvis tre eller flere grundstoffer kombineres i et stof, bliver de strukturelle muligheder større.

Efter en periode med stilstand i begyndelsen af det 20. århundrede er den uorganiske kemi igen blevet et spændende forskningsområde. Forbindelser af bor og brint, kendt som boraner, har unikke strukturelle egenskaber, som tvang en ændring i tankegangen om arkitekturen af uorganiske molekyler frem. Nogle uorganiske stoffer har strukturelle egenskaber, som man længe troede kun forekom i kulstofforbindelser, og der er endda blevet fremstillet nogle få uorganiske polymerer. Keramik er materialer, der består af uorganiske grundstoffer kombineret med ilt. I århundreder er keramiske genstande blevet fremstillet ved kraftig opvarmning af et kar, der er dannet af en pasta af pulveriserede mineraler. Selv om keramik er ret hårdt og stabilt ved meget høje temperaturer, er det normalt skørt. I øjeblikket fremstilles der nye keramiske materialer, der er stærke nok til at blive brugt som turbineskærme i jetmotorer. Der er håb om, at keramik en dag vil erstatte stål i komponenter i forbrændingsmotorer. I 1987 fandt man ud af, at et keramisk materiale indeholdende yttrium, barium, kobber og oxygen med den omtrentlige formel YBa2Cu3O7 var superledende ved en temperatur på ca. 100 K. En superleder yder ingen modstand mod elektrisk strøm, og denne nye type keramik kunne meget vel finde bred anvendelse inden for elektriske og magnetiske applikationer. En superledende keramik er så enkel at fremstille, at den kan fremstilles i et gymnasielaboratorium. Opdagelsen af den illustrerer kemiens uforudsigelighed, for grundlæggende opdagelser kan stadig gøres med simpelt udstyr og billige materialer.

Mange af de mest interessante udviklinger inden for uorganisk kemi bygger bro over kløften til andre discipliner. Organometallisk kemi undersøger forbindelser, der indeholder uorganiske grundstoffer kombineret med kulstofrige enheder. Mange organometalliske forbindelser spiller en vigtig rolle i industriel kemi som katalysatorer, dvs. stoffer, der er i stand til at fremskynde en reaktion, selv om de kun er til stede i meget små mængder. Der er opnået en vis succes med anvendelsen af sådanne katalysatorer til at omdanne naturgas til beslægtede, men mere nyttige kemiske stoffer. Kemikere har også skabt store uorganiske molekyler, der indeholder en kerne af metalatomer, f.eks. platin, som er omgivet af en skal af forskellige kemiske enheder. Nogle af disse forbindelser, der kaldes metalklynger, har egenskaber som metaller, mens andre reagerer på måder, der ligner biologiske systemer. Spormængder af metaller i biologiske systemer er afgørende for processer som åndedræt, nervefunktion og cellemetabolisme. Processer af denne art er genstand for studiet af bioinorganisk kemi. Selv om man tidligere troede, at organiske molekyler var det vigtigste kemiske kendetegn ved levende væsener, ved man nu, at uorganisk kemi også spiller en afgørende rolle.