Oorganisk kemi

Den moderna kemin, som mer eller mindre började när lagen om massans bevarande accepterades i slutet av 1700-talet, inriktade sig till en början på de ämnen som inte var förknippade med levande organismer. Studiet av sådana ämnen, som normalt har lite eller inget kol, utgör disciplinen oorganisk kemi. Tidigt försökte man identifiera de enkla ämnen, dvs. grundämnena, som är beståndsdelar i alla mer komplexa ämnen. Vissa grundämnen, t.ex. guld och kol, har varit kända sedan antiken, och många andra upptäcktes och studerades under 1800-talet och början av 1900-talet. I dag känner man till mer än 100 element. Studiet av så enkla oorganiska föreningar som natriumklorid (vanligt salt) har lett till några av den moderna kemins grundläggande begrepp, där lagen om bestämda proportioner är ett anmärkningsvärt exempel. Denna lag säger att för de flesta rena kemiska ämnen är de ingående elementen alltid närvarande i fasta viktproportioner (t.ex. innehåller varje 100 gram salt 39,3 gram natrium och 60,7 gram klor). Den kristallina formen av salt, som kallas halit, består av blandade natrium- och kloratomer, en natriumatom för varje kloratom. En sådan förening, som enbart bildas genom kombinationen av två grundämnen, kallas en binär förening. Binära föreningar är mycket vanliga i oorganisk kemi, och de uppvisar liten strukturell variation. Av denna anledning är antalet oorganiska föreningar begränsat trots det stora antalet grundämnen som kan reagera med varandra. Om tre eller fler grundämnen kombineras i ett ämne blir de strukturella möjligheterna större.

Efter en period av tystnad i början av 1900-talet har den oorganiska kemin återigen blivit ett spännande forskningsområde. Föreningar av bor och väte, så kallade boraner, har unika strukturella egenskaper som tvingade fram en förändring i tänkandet kring arkitekturen hos oorganiska molekyler. Vissa oorganiska ämnen har strukturella egenskaper som man länge trodde endast förekom i kolföreningar, och några få oorganiska polymerer har till och med framställts. Keramik är material som består av oorganiska element i kombination med syre. I århundraden har keramiska föremål tillverkats genom kraftig upphettning av ett kärl som tillverkats av en pasta av pulveriserade mineraler. Även om keramer är ganska hårda och stabila vid mycket höga temperaturer är de vanligtvis spröda. För närvarande tillverkas ny keramik som är tillräckligt stark för att användas som turbinblad i jetmotorer. Det finns förhoppningar om att keramik en dag kommer att ersätta stål i komponenter i förbränningsmotorer. År 1987 fann man att en keramik som innehåller yttrium, barium, koppar och syre, med den ungefärliga formeln YBa2Cu3O7, var en supraledare vid en temperatur på cirka 100 K. En supraledare erbjuder inget motstånd mot en elektrisk ström, och denna nya typ av keramik skulle mycket väl kunna få en bred användning i elektriska och magnetiska tillämpningar. En supraledande keramik är så enkel att tillverka att den kan framställas i ett gymnasielaboratorium. Upptäckten illustrerar kemins oförutsägbarhet, för grundläggande upptäckter kan fortfarande göras med enkel utrustning och billiga material.

Många av de mest intressanta utvecklingarna inom oorganisk kemi överbryggar klyftan till andra discipliner. Organometallisk kemi undersöker föreningar som innehåller oorganiska grundämnen i kombination med kolrika enheter. Många metallorganiska föreningar spelar en viktig roll inom industrikemin som katalysatorer, dvs. ämnen som kan påskynda en reaktionshastighet även om de finns i mycket små mängder. Vissa framgångar har uppnåtts när det gäller användningen av sådana katalysatorer för att omvandla naturgas till besläktade men mer användbara kemiska ämnen. Kemister har också skapat stora oorganiska molekyler som innehåller en kärna av metallatomer, t.ex. platina, omgiven av ett skal av olika kemiska enheter. Vissa av dessa föreningar, som kallas metallkluster, har metallernas egenskaper, medan andra reagerar på ett sätt som liknar biologiska system. Spårmängder av metaller i biologiska system är viktiga för processer som andning, nervfunktion och cellmetabolism. Processer av detta slag utgör studieobjektet för bioinorganisk kemi. Även om man en gång trodde att organiska molekyler var det som kännetecknade levande varelser, vet man nu att även oorganisk kemi spelar en viktig roll.