Anorganische Chemie

Was ist anorganische Chemie? 

Neben der organischen Chemie ist die anorganische Chemie ein Teilgebiet der Chemie. Sie umfasst alle Stoffe, die im Allgemeinen nicht Teil der belebten Natur sind, das bedeutet:

Die anorganische Chemie beschäftigt sich mit allen Stoffen, Verbindungen und Reaktionen, die keinen Kohlenstoff enthalten. Als Ausnahmen zählen auch bestimmte Kohlenstoffverbindungen zur anorganischen Chemie. Das liegt daran, dass sie ähnliche Eigenschaften wie andere anorganische Stoffe haben. Zusätzlich zählt auch die Chemie der Elemente zur anorganischen Chemie.

Die wenigen Ausnahmen, die du trotz Kohlenstoff (C) zur Anorganik zählst, unterscheiden sich von den meisten organischen Stoffen, weil sie keinen Wasserstoff (H) in ihren Verbindungen besitzen. Die sogenannten Kohlenwasserstoffe bilden nämlich eine Stoffgruppe mit Kohlen- und Wasserstoff-Bindungen (C-H Bindungen) und sind ein wichtiger Bestandteil der organischen Chemie.

Unterschied anorganische und organische Chemie 

Der Unterschied zwischen anorganischer und organischer Chemie ist das Element Kohlenstoff. Außer ein paar wenigen Ausnahmen umfasst die anorganische Chemie alle Stoffe ohne Kohlenstoffverbindungen. Die organische Chemie hingegen umfasst alle Stoffe mit Kohlenstoffverbindungen.

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Typisch für die organische Chemie sind daher Stoffe mit langen Kohlenstoffketten und Kohlenstoffbindungen mit Wasserstoff (Kohlenwasserstoffe). Die Verbindungen in der Anorganik bestehen hingegen meistens aus nur wenigen Teilchen ohne Kohlenstoff, wie zum Beispiel HCl .

Es gibt Überschneidungen der Teilgebiete bei Verbindungen, die aus anorganischen und organischen Komponenten bestehen (z. B. Metallorganische Chemie). Außerdem gibt es in der anorganischen Chemie auch Stoffe mit Kohlenstoffen. Diese Ausnahmen haben im Vergleich zu den organischen Stoffen aber keine Kohlenstoffketten und vor allem keine Kohlenwasserstoffe. Zur Abgrenzung der beiden Teilgebiete werden deshalb auch oft die Kohlenwasserstoffe verwendet, da sie ausschließlich in der organischen Chemie vorkommen.

Anorganische Stoffe und Verbindungen

Anorganische Stoffe und Verbindungen erkennst du daran, dass sie in der Regel keinen Kohlenstoff gebunden haben. Aufgrund der Vielzahl an Elementen im Periodensystem gibt es dementsprechend auch eine Reihe an Verbindungsarten aus denen die anorganischen Stoffe bestehen:

• Metalle und Metallverbindungen: Metalle können entweder mit anderen Metallen eine Metallbindung oder mit anderen Elementen eine Bindung eingehen. Beide Möglichkeiten kannst du auch als Legierung bezeichnen (z. B. Bronze ist eine Mischung aus Kupfer und Zinn).
• Salze und Ionenbindungen: Salze bestehen in den meisten Fällen aus einem positiv geladenen Metallion und einem negativ geladenen Nichtmetallion, die zusammen eine Ionenbindung eingehen (z. B. Kochsalz als Bindung aus Natriumion und Chloridion).
• Nichtmetallverbindungen ohne Kohlenstoff: Nichtmetalle können untereinander eine sogenannte kovalente Bindung eingehen (z. B. Wasser als Bindung zwischen Wasserstoff und Sauerstoff).
• Komplexverbindungen: Komplexe sind Verbindungen, die aus einem Zentralteilchen und einem oder mehreren sogenannten Liganden bestehen. Bei den Liganden handelt es sich um Ionen oder Moleküle, die jeweils mindestens ein freies Elektronenpaar für die Verbindung bereitstellen.
• Clusterverbindungen: Cluster sind kompakte Anordnungen von Atomen, Ionen oder auch ganzen Molekülen. Dabei ist jeder Bindungspartner an mindestens zwei weitere Partner gebunden.

Ausnahmen: anorganische Stoffe mit Kohlenstoff

Von den kohlenstoffhaltigen Verbindungen gehören ein paar wenige Ausnahmen zur anorganischen Chemie. Zu diesen Ausnahmen gehören:

• Kohlenmonoxid (CO) 
• Kohlendioxid (CO₂)
• Carbonate
• Cyanide, Cyanate, Thiocyanate  
• Carbide

Die Stoffe zählst du zu den anorganischen Stoffen, weil ihre Struktur trotz der Kohlenstoffverbindung mehr den anorganischen Stoffen ähnelt. Außerdem haben die Ausnahmen keinen Wasserstoff am Kohlenstoff gebunden. Du kannst sie also von den organischen Stoffen daran unterscheiden, dass sie keine Kohlenwasserstoffverbindung haben. 

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Neben den Ausnahmen der anorganischen Stoffe gibt es auch Grenzfälle. Das bedeutet, dass diese Stoffe sowohl zur anorganischen Chemie als auch zur organischen Chemie gezählt werden können.

• Die Metallorganische Chemie umfasst Verbindungen zwischen einem anorganischen Metallatom und organischen Resten.
• Blausäure / Cyanwasserstoff (HCN)

Schon gewusst? Der Name Blausäure kommt daher, dass die Säure früher aus dem tiefblauen Pigment „Berliner Blau“ gewonnen wurde. Eigentlich ist sie eine farblose Säure.

Anorganische Reaktionen

Die Redoxreaktion und die Säure-Base-Reaktion sind zwei der wichtigsten Reaktionen in der anorganischen Chemie. 

Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, bei denen Elektronen übertragen werden. Ein Reaktionspartner gibt dabei Elektronen an einen anderen Partner ab. Unterschieden wird dabei zwischen der Elektronenabgabe (Oxidation) und Elektronenaufnahme (Reduktion). Ein Beispiel ist die Reaktion von Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃) und Aluminium (Al) zu Eisen (Fe) und Aluminiumoxid (Al₂O₃). Die Reaktionsgleichung bei diesem Prozess lautet:

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Bei den Säure-Base-Reaktionen findet im Gegensatz zur Redoxreaktion ein Übergang von Protonen (H⁺) statt. Die Säure gibt dabei ein Proton an die Base ab und reagiert zu einer sogenannten korrespondierenden Base. Ähnliches geschieht mit der Base, welche das Proton aufnimmt und zu einer korrespondierenden Säure reagiert. Ein Beispiel ist die Reaktion von Salzsäure (HCl) und Wasser (H₂O). Die Reaktionsgleichung bei diesem Prozess lautet:

HCl + H₂O ⇌ Cl^– + H₃O⁺

Du willst Genaueres über die Redoxreaktionen oder Säure-Base-Reaktion wissen und wie du eine genaue Reaktionsgleichung aufstellen kannst? Dann schau dir unsere Videos dazu an!

Technische Anwendungen

Reaktionen mit anorganischen Stoffen begegnen dir in der Chemie sehr oft. Zum Beispiel in Nachweisreaktionen, bei Trennverfahren von Stoffen und in der industriellen Herstellung. Die wichtigsten anorganischen Reaktionen sind: 

Nachweisreaktionen

• Knallgasprobe als Nachweis von Wasserstoff
• Glimmspanprobe als Nachweis von Sauerstoff

Trennverfahren

• Destillation zur Trennung von Flüssigkeiten 
• Chromatographie zur Trennung von Stoffgemischen

Herstellung

• Hochofenprozess zur Herstellung von Roheisen aus Eisenerz
• Haber-Bosch-Verfahren zur Herstellung von Ammoniak

Übersicht der wichtigsten Themen

Hier hast du noch einen kurzen Überblick über die wichtigsten Themen in der anorganischen Chemie.

• Periodensystem
• Metalle
• Halbmetalle
• Nichtmetalle
• Kovalente Bindung
• Ionenbindung
• Metallbindung
• Legierungen
• Redoxreaktion
• Säure-Base-Reaktion
• Organische Verbindungen

Wenn du mehr über die anorganische Chemie erfahren willst, findest du in unseren Playlists einige Videos und Artikel zu den wichtigsten Themen!