Anorganische Chemie
Die moderne Chemie, die mehr oder weniger auf die Annahme des Massenerhaltungssatzes im späten 18. Jahrhundert zurückgeht, konzentrierte sich zunächst auf die Stoffe, die nicht mit lebenden Organismen verbunden sind. Die Erforschung solcher Stoffe, die in der Regel wenig oder gar keinen Kohlenstoff enthalten, bildet die Disziplin der anorganischen Chemie. In frühen Arbeiten wurde versucht, die einfachen Stoffe – die Elemente – zu identifizieren, die die Bestandteile aller komplexeren Stoffe sind. Einige Elemente, wie Gold und Kohlenstoff, sind bereits seit der Antike bekannt, und viele andere wurden im 19. und frühen 20. Heute sind mehr als 100 bekannt. Die Untersuchung so einfacher anorganischer Verbindungen wie Natriumchlorid (Kochsalz) hat zu einigen grundlegenden Konzepten der modernen Chemie geführt, wie z. B. dem Gesetz der eindeutigen Proportionen. Dieses Gesetz besagt, dass bei den meisten reinen chemischen Substanzen die konstituierenden Elemente immer in festen Massenanteilen vorhanden sind (z. B. enthält jedes 100 Gramm Salz 39,3 Gramm Natrium und 60,7 Gramm Chlor). Die kristalline Form des Salzes, das so genannte Halit, besteht aus miteinander vermengten Natrium- und Chloratomen, wobei auf jedes Chloratom ein Natriumatom kommt. Eine solche Verbindung, die ausschließlich aus der Kombination zweier Elemente besteht, wird als binäre Verbindung bezeichnet. Binäre Verbindungen sind in der anorganischen Chemie sehr häufig und weisen eine geringe strukturelle Vielfalt auf. Aus diesem Grund ist die Zahl der anorganischen Verbindungen trotz der großen Zahl von Elementen, die miteinander reagieren können, begrenzt. Wenn drei oder mehr Elemente in einer Substanz kombiniert werden, werden die strukturellen Möglichkeiten größer.
Nach einer Periode der Ruhe zu Beginn des 20. Verbindungen aus Bor und Wasserstoff, die so genannten Borane, weisen einzigartige strukturelle Merkmale auf, die ein Umdenken in Bezug auf die Architektur anorganischer Moleküle erzwangen. Einige anorganische Stoffe weisen strukturelle Merkmale auf, von denen man lange Zeit annahm, dass sie nur in Kohlenstoffverbindungen vorkommen, und es wurden sogar einige anorganische Polymere hergestellt. Keramik ist ein Material, das aus anorganischen Elementen in Verbindung mit Sauerstoff besteht. Seit Jahrhunderten werden keramische Gegenstände durch starkes Erhitzen eines Gefäßes hergestellt, das aus einer Paste aus pulverisierten Mineralien besteht. Obwohl Keramiken recht hart und bei sehr hohen Temperaturen stabil sind, sind sie in der Regel spröde. Derzeit werden neue Keramiken hergestellt, die stark genug sind, um als Turbinenschaufeln in Düsentriebwerken verwendet zu werden. Es besteht die Hoffnung, dass Keramik eines Tages Stahl in Komponenten von Verbrennungsmotoren ersetzen wird. Im Jahr 1987 wurde festgestellt, dass eine Keramik, die Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff enthält und die ungefähre Formel YBa2Cu3O7 hat, bei einer Temperatur von etwa 100 K supraleitend ist. Eine supraleitende Keramik ist so einfach herzustellen, dass sie in einem Schülerlabor produziert werden kann. Ihre Entdeckung veranschaulicht die Unvorhersehbarkeit der Chemie, denn grundlegende Entdeckungen können immer noch mit einfachen Geräten und preiswerten Materialien gemacht werden.
Viele der interessantesten Entwicklungen in der anorganischen Chemie überbrücken die Kluft zu anderen Disziplinen. Die metallorganische Chemie erforscht Verbindungen, die anorganische Elemente in Kombination mit kohlenstoffreichen Einheiten enthalten. Viele metallorganische Verbindungen spielen in der industriellen Chemie eine wichtige Rolle als Katalysatoren, d. h. als Stoffe, die den Ablauf einer Reaktion beschleunigen können, auch wenn sie nur in sehr geringen Mengen vorhanden sind. Einige Erfolge wurden bei der Verwendung solcher Katalysatoren für die Umwandlung von Erdgas in verwandte, aber nützlichere chemische Substanzen erzielt. Chemiker haben auch große anorganische Moleküle geschaffen, die einen Kern aus Metallatomen wie Platin enthalten, der von einer Hülle aus verschiedenen chemischen Einheiten umgeben ist. Einige dieser Verbindungen, die als Metallcluster bezeichnet werden, weisen die Eigenschaften von Metallen auf, während andere auf ähnliche Weise wie biologische Systeme reagieren. Spurenmengen von Metallen in biologischen Systemen sind für Prozesse wie die Atmung, die Nervenfunktion und den Zellstoffwechsel unerlässlich. Prozesse dieser Art sind Gegenstand der bioanorganischen Chemie. Obwohl man früher annahm, dass organische Moleküle das kennzeichnende chemische Merkmal von Lebewesen sind, weiß man heute, dass auch die anorganische Chemie eine wichtige Rolle spielt.