شیمی معدنی
در شيمي معدني در مورد گستره وسيعي از موضوعات از جمله: ساختمان اتمي، بلورنگاري (کريستالوگرافي)، انواع پيوندهاي شيميايي اعم از پيوندهاي کووالانسي، يوني، هيدروژني و …، ترکيبات کئورديناسيون و نظريه‌هاي مربوط، از جمله نظريه ميدان بلور و نظريه اوربيتال مولکولي، واکنشهاي اسيد و باز، سراميکها، تقارن مولکولي و انواع بخش‌هاي زيرطبقه الکتروشيمي (برقکافت، باتري، خوردگي، نيمه رسانايي و غيره) بحث مي‌شود.
در باب اهميت شيمي معدني، ساندرسن چنين نوشته است:
در واقع بيشترين مباحث علم شيمي را دانش اتمها تشکيل مي‌دهد و کليه خواص مواد و ترکيبات، به ناچار ناشي از نوع اتمها و روشي است که با توجه به آن، اتمها به يکديگر مي‌پيوندند و مجموعه تشکيل مي‌دهند و از طرف ديگر کليه تغييرات شيميايي متضمن بازآرايي اتمهاست. در اين حال شيمي معدني تنها بخشي از علم شيمي است که با توجه به آن مي‌توان به صورتي ويژه، در باب مغايرتهاي موجود در ميان کليه انواع اتمها بررسي نمود.
طبقه بندي مواد معدني[ويرايش]
در يک مفهوم گسترده، مواد معدني را مي‌توان در چهار طبقه تقسيم بندي نمود: عناصر، ترکيبات يوني، ترکيبات مولکولي و جامدات شبکه‌اي يا بسپارها.
عناصر: عناصر داراي ساختارها و خواص بسيار متفاوت هستند. بنابراين مي‌توانند به يکي از صورتهاي زير باشند:
گازهاي اتمي (Kr , Ar) و يا گازهاي مولکولي (O2 , H2)
جامدات مولکولي (C6 , S8 , P4)
مولکولها و يا جامدات شبکه‌اي گسترش يافته (الماس، گرافيت)
فلزات جامد (Co , W) و يا مايع (Hg , Ca)
ترکيبات يوني: اين ترکيبات در دما و فشار استاندارد معمولاً جامدند و عبارت‌اند از:
ترکيبات يوني ساده، مانند NaCl که در آب يا ديگر حلالهاي قطبي محلول‌اند.
اکسيدهاي يوني که در آب غير محلول‌اند، مانند کلسيم اکسيد (CaO) و اکسيدهاي مختلط همچون اسپنيل (
MgAl2O4)، سيليکاتهاي مختلف مانند CaMg(SiO3)2 و …
ديگر هاليدهاي دوتايي، کاربيدها، سولفيدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.
ترکيباتي که داراي يونهاي چند اتمي (به اصطلاح کمپلکس) هستند، همچون Ni(H2O)62+ , Co(NH3)63+ , SiF62- .
ترکيبات مولکولي: اين ترکيبات ممکن است جامد، مايع و يا گاز باشند و مثالهاي زير را دربر مي‌گيرند:
ترکيبا دوتايي ساده همچون UF6 , OsO4 , SO2 , PF3 .
ترکيبات پيچيده فلزدار همچون RuH(CO2Me)(PPh3)3 , PtCl2(PMe3)2 .
ترکيبات آلي فلزي که مشخصاً پيوندهاي فلز به کربن دارند، مانند Zr(Cn2C6H5)4 , Ni(CO)4 .
جامدات شبکه‌اي يا بسپارها: نمونه‌هاي اين مواد شامل بسپارهاي متعدد و متنوع معدني و ابررساناها است. فرمول نمونه‌اي از ترکيبات اخير YBa2Cu3O7 است.
ساختارهاي مواد معدني[ويرايش]
ساختار بسياري از مواد آلي از چهار وجهي مشتق مي‌شود. فراواني آنها به اين دليل است که در مواد آلي ساده، بيشترين ظرفيت کربن و همچون بيشتر عناصر ديگري (به استثناي هيدروژن) که معمولاً به کربن پيوند مي‌شوند، چهار است. اما اجسام معدني وضعيت ساختاري بسيار پيچيده‌اي دارند، زيرا اتمها ممکن است خيلي بيشتر از چهار پيوند تشکيل دهند. بنابراين، در مواد معدني اينکه اتمها پنج، شش، هفت، هشت و تعداد بيشتري پيوند تشکيل دهند، امري عادي است. پس تنوع شکل هندسي در مواد معدني خيلي بيشتر از مواد آلي است.
ساختار مواد معدني اغلب بر اساس تعدادي از دو وجهي‌هاي با نظم کمتر، نظير دو هرمي با قاعده مثلث، منشور سه ضلعي و غيره و همچنين بر اساس شکلهاي باز چند وجيهاي منتظم يا غير منتظم که در آنها يک يا چند راس حذف شده است، نيز مشاهده مي‌شود.
انواع واکنشهاي مواد معدني[ويرايش]
در بيشتر واکنشهاي آلي مي‌توانيم در مورد مکانيسمي که واکنش از طريق آن انجام مي‌شود، بحث و بررسي کنيم، در صورتي که براي بسياري از واکنشهاي معدني فهم دقيق مکانيسم غير ممکن يا غير ضروري است.
رابطه شيمي فيزيک و شيمي معدني[ويرايش]
در توجيه موجوديت مواد معدني و در توصيف رفتار آنها، به استفاده از جنبه‌هاي خاصي از شيمي فيزيک، بخصوص ترموديناميک، ساختارهاي الکتروني اتمها، نظريه‌هاي تشکيل پيوند در مولکولها، سينتيک واکنش و خواص فيزيکي مواد نياز داريم. بنابراين با استفاده از شيمي فيزيک مي‌توان به ساختار اتمي و مولکولي، تشکيل پيوند شيميايي و ديگر اصول لازم براي درک ساختار و خواص مواد معدني پرداخت.