Chimie inorganique
La chimie inorganique descriptive se concentre sur la classification des composés en fonction de leurs propriétés. La classification se concentre en partie sur la position dans le tableau périodique de l’élément le plus lourd (l’élément ayant le poids atomique le plus élevé) dans le composé, en partie en regroupant les composés en fonction de leurs similitudes structurelles.
Classifications de la chimie inorganique:
compoundsEdit de coordination
Les composés de coordination classiques comportent des métaux liés à des « paires isolées » d’électrons résidant sur les atomes du groupe principal des ligands tels que H2O, NH3, Cl− et CN−. Dans les composés de coordination modernes, presque tous les composés organiques et inorganiques peuvent être utilisés comme ligands. Le « métal » est généralement un métal des groupes 3-13, ainsi que les trans-lanthanides et les trans-actinides, mais d’un certain point de vue, tous les composés chimiques peuvent être décrits comme des complexes de coordination.
La stéréochimie des complexes de coordination peut être assez riche, comme l’indique la séparation de Werner de deux énantiomères de 6+, une première démonstration que la chiralité n’est pas inhérente aux composés organiques. Un thème d’actualité au sein de cette spécialisation est la chimie de coordination supramoléculaire.
- Exemples : -, 3+, TiCl4 (THF) 2.
compoundsEdit du groupe principal
Ces espèces présentent des éléments des groupes I, II, III, IV, V, VI, VII, 0 (à l’exclusion de l’hydrogène) du tableau périodique. En raison de leur réactivité souvent similaire, les éléments du groupe 3 (Sc, Y et La) et du groupe 12 (Zn, Cd et Hg) sont également généralement inclus, et les lanthanides et les actinides sont parfois également inclus.
Les composés du groupe principal sont connus depuis les débuts de la chimie, par exemple le soufre élémentaire et le phosphore blanc distillable. Les expériences sur l’oxygène, O2, de Lavoisier et Priestley ont non seulement identifié un gaz diatomique important, mais ont ouvert la voie à la description des composés et des réactions selon des rapports stoechiométriques. La découverte d’une synthèse pratique de l’ammoniac à l’aide de catalyseurs au fer par Carl Bosch et Fritz Haber au début des années 1900 a profondément marqué l’humanité, démontrant l’importance de la synthèse chimique inorganique.Les composés typiques du groupe principal sont SiO2, SnCl4 et N2O. De nombreux composés du groupe principal peuvent également être classés comme « organométalliques », car ils contiennent des groupes organiques, par exemple B(CH3) 3). Les composés du groupe principal se trouvent également dans la nature, par exemple le phosphate dans l’ADN, et peuvent donc être classés comme bioinorganiques. Inversement, les composés organiques dépourvus de (nombreux) ligands hydrogène peuvent être classés comme « inorganiques », tels que les fullerènes, les buckytubes et les oxydes de carbone binaires.
- Exemples: tétranitrure de tétrasulfure S4N4, diborane B2H6, silicones, buckminsterfullerène C60.
Composés de métaux de transitioNdit
Les composés contenant des métaux du groupe 4 à 11 sont considérés comme des composés de métaux de transition. Les composés avec un métal du groupe 3 ou 12 sont parfois également incorporés dans ce groupe, mais aussi souvent classés comme composés du groupe principal.
Les composés de métaux de transition présentent une chimie de coordination riche, variant de tétraédrique pour le titane (par exemple, TiCl4) à plan carré pour certains complexes de nickel à octaédrique pour les complexes de coordination du cobalt. Une gamme de métaux de transition peut être trouvée dans des composés biologiquement importants, tels que le fer dans l’hémoglobine.
- Exemples: pentacarbonyle de fer, tétrachlorure de titane, cisplatine
Composés organométalliquesdit
Habituellement, les composés organométalliques sont considérés comme contenant le groupe M-C-H. Le métal (M) de ces espèces peut être soit un élément du groupe principal, soit un métal de transition. Sur le plan opérationnel, la définition d’un composé organométallique est plus détendue pour inclure également des complexes hautement lipophiles tels que les carbonyles métalliques et même les alcoxydes métalliques.
Les composés organométalliques sont principalement considérés comme une catégorie spéciale car les ligands organiques sont souvent sensibles à l’hydrolyse ou à l’oxydation, ce qui nécessite que la chimie organométallique utilise des méthodes de préparation plus spécialisées que ce qui était traditionnel dans les complexes de type Werner. La méthodologie synthétique, en particulier la capacité de manipuler des complexes dans des solvants de faible pouvoir de coordination, a permis d’explorer des ligands très faiblement coordonnés tels que les hydrocarbures, H2 et N2. Parce que les ligands sont en quelque sorte des produits pétrochimiques, le domaine de la chimie organométallique a grandement bénéficié de sa pertinence pour l’industrie.
- Exemples: Cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer (C5H5)Fe(CO)2CH3, ferrocene Fe(C5H5)2, molybdenum hexacarbonyl Mo(CO)6, triethylborane Et3B, Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) Pd2(dba)3)
Cluster compoundsEdit
peuvent être trouvées dans toutes les classes de composés chimiques. Selon la définition communément admise, un amas est constitué au minimum d’un ensemble triangulaire d’atomes qui sont directement liés les uns aux autres. Mais les complexes dimétalliques liés métal-métal sont très pertinents pour la région. Les clusters se produisent dans les systèmes inorganiques « purs », la chimie organométallique, la chimie du groupe principal et la chimie bioinorganique. La distinction entre les grappes très grandes et les solides en vrac est de plus en plus floue. Cette interface est la base chimique de la nanoscience ou de la nanotechnologie et provient spécifiquement de l’étude des effets de taille quantique dans les amas de séléniure de cadmium. Ainsi, les grands amas peuvent être décrits comme un réseau d’atomes liés de caractère intermédiaire entre une molécule et un solide.
- Exemples: Fe3(CO)12, B10H14, 2−, 4Fe-4S
compoundsEdit bioinorganique
Par définition, ces composés sont présents dans la nature, mais le sous-domaine comprend des espèces anthropiques, telles que des polluants (par exemple, le méthylmercure) et des médicaments (par exemple, le cisplatine). Le domaine, qui intègre de nombreux aspects de la biochimie, comprend de nombreux types de composés, par exemple les phosphates de l’ADN, ainsi que des complexes métalliques contenant des ligands allant des macromolécules biologiques, généralement des peptides, à des espèces mal définies telles que l’acide humique et à l’eau (par exemple, coordonnés aux complexes de gadolinium utilisés pour l’IRM). Traditionnellement, la chimie bioinorganique se concentre sur le transfert d’électrons et d’énergie dans les protéines pertinentes pour la respiration. La chimie inorganique médicinale comprend l’étude des éléments non essentiels et essentiels avec des applications au diagnostic et aux thérapies.
- Exemples: hémoglobine, méthylmercure, carboxypeptidase
Composés à l’état solide
Ce domaine important se concentre sur la structure, le collage et les propriétés physiques des matériaux. En pratique, la chimie inorganique à l’état solide utilise des techniques telles que la cristallographie pour comprendre les propriétés qui résultent des interactions collectives entre les sous-unités du solide. Les métaux et leurs alliages ou dérivés intermétalliques sont inclus dans la chimie à l’état solide. Les domaines connexes sont la physique de la matière condensée, la minéralogie et la science des matériaux.
- Exemples: puces de silicium, zéolithes, YBa2Cu3O7
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