Química Inorgânica

Química Moderna, que data mais ou menos da aceitação da lei de conservação de massa no final do século XVIII, focalizada inicialmente naquelas substâncias que não estavam associadas a organismos vivos. O estudo de tais substâncias, que normalmente têm pouco ou nenhum carbono, constitui a disciplina da química inorgânica. Os primeiros trabalhos procuraram identificar as substâncias simples – nomeadamente, os elementos – que são os constituintes de todas as substâncias mais complexas. Alguns elementos, como o ouro e o carbono, são conhecidos desde a antiguidade, e muitos outros foram descobertos e estudados ao longo do século XIX e início do século XX. Hoje em dia, mais de 100 são conhecidos. O estudo de compostos inorgânicos tão simples como o cloreto de sódio (sal comum) levou a alguns dos conceitos fundamentais da química moderna, a lei de proporções definidas, dando um exemplo notável. Esta lei afirma que para a maioria das substâncias químicas puras os elementos constituintes estão sempre presentes em proporções fixas por massa (por exemplo, cada 100 gramas de sal contém 39,3 gramas de sódio e 60,7 gramas de cloro). A forma cristalina do sal, conhecida como halita, consiste na mistura de átomos de sódio e cloro, um átomo de sódio para cada um dos átomos de cloro. Tal composto, formado unicamente pela combinação de dois elementos, é conhecido como um composto binário. Os compostos binários são muito comuns na química inorgânica, e apresentam pouca variedade estrutural. Por esta razão, o número de compostos inorgânicos é limitado apesar do grande número de elementos que podem reagir entre si. Se três ou mais elementos são combinados em uma substância, as possibilidades estruturais tornam-se maiores.

Após um período de quiescência no início do século XX, a química inorgânica tornou-se novamente uma área excitante de pesquisa. Compostos de boro e hidrogênio, conhecidos como boranos, têm características estruturais únicas que forçaram uma mudança no pensamento sobre a arquitetura das moléculas inorgânicas. Algumas substâncias inorgânicas têm características estruturais que há muito se acredita que ocorrem apenas em compostos de carbono, e alguns poucos polímeros inorgânicos foram mesmo produzidos. As cerâmicas são materiais compostos por elementos inorgânicos combinados com oxigênio. Durante séculos os objectos cerâmicos foram feitos aquecendo fortemente um recipiente formado a partir de uma pasta de minerais em pó. Embora as cerâmicas sejam bastante duras e estáveis a temperaturas muito elevadas, são geralmente quebradiças. Atualmente, novas cerâmicas fortes o suficiente para serem usadas como lâminas de turbina em motores a jato estão sendo fabricadas. Há esperança de que a cerâmica venha um dia a substituir o aço em componentes de motores de combustão interna. Em 1987, uma cerâmica contendo ítrio, bário, cobre e oxigénio, com a fórmula aproximada YBa2Cu3O7, foi encontrada como sendo um supercondutor a uma temperatura de cerca de 100 K. Um supercondutor não oferece resistência à passagem de uma corrente eléctrica, e este novo tipo de cerâmica poderia muito bem encontrar uma ampla utilização em aplicações eléctricas e magnéticas. Um supercondutor cerâmico é tão simples de fazer que pode ser preparado em um laboratório de ensino médio. Sua descoberta ilustra a imprevisibilidade da química, pois descobertas fundamentais ainda podem ser feitas com equipamentos simples e materiais baratos.

Muitos dos mais interessantes desenvolvimentos em química inorgânica fazem a ponte com outras disciplinas. A Química Organometálica investiga compostos que contêm elementos inorgânicos combinados com unidades ricas em carbono. Muitos compostos organometálicos desempenham um papel importante na química industrial como catalisadores, que são substâncias capazes de acelerar a taxa de uma reação, mesmo quando presentes em quantidades muito pequenas. Algum sucesso tem sido alcançado no uso de tais catalisadores para converter gás natural em substâncias químicas relacionadas, mas mais úteis. Os químicos também criaram grandes moléculas inorgânicas que contêm um núcleo de átomos de metal, como a platina, rodeado por uma casca de diferentes unidades químicas. Alguns destes compostos, referidos como clusters metálicos, têm características de metais, enquanto outros reagem de forma semelhante aos sistemas biológicos. Quantidades vestigiais de metais nos sistemas biológicos são essenciais para processos como a respiração, a função nervosa e o metabolismo celular. Processos deste tipo formam o objeto de estudo da química bioinorgânica. Embora as moléculas orgânicas já tenham sido consideradas como a característica química distintiva dos seres vivos, sabe-se agora que a química inorgânica também desempenha um papel vital.