Anorganische chemie bestudeert de reacties en gedragingen van niet-organische en organometaalverbindingen.
Het behandelt verbindingen die niet koolstofgebaseerd zijn, al kunnen sommige anorganische verbindingen wel wat koolstof bevatten. Anorganische chemie kent toepassingen in de hele chemische industrie.
Anorganische chemie is de tak van de scheikunde die zich bezighoudt met de studie van verbindingen die geen koolstof-waterstofbindingen bevatten, zoals metalen, mineralen en zouten.
In detail: wat is anorganische chemie?
We breiden nu de algemene definitie uit die we in de inleiding gaven. We weten dat organische chemie de wetenschap is die koolstofhoudende moleculen onderzoekt. Logischerwijs verkent anorganische chemie stoffen met weinig of geen koolstof.
De periodieke tabel der elementen biedt ons een handig overzicht van anorganische elementen. Ze markeert de grens tussen metalen en niet-metalen, en tekent een ‘trap’ om metalloïden te identificeren. Meer specifiek:
- Het S-blok: elektropostieve metalen (behalve waterstof en helium)
- Het P-blok: duidelijk metallische of niet-metallische elementen
- Het D-blok: metalen met veel oxidatietoestanden
- Het F-blok: moeilijk te onderscheiden metalen, vanwege hun gelijkenis
Binnen dit kader komen specifieke werkterreinen van de anorganische chemie naar voren, anders dan de studie van de biochemie.
Wat is het verschil tussen organische en anorganische chemie?
Het belangrijkste onderscheid ligt in de rol van koolstof. Organische chemie richt zich op verbindingen die koolstof als hoofdelement bevatten, vaak in combinatie met waterstof, zuurstof, stikstof en andere niet-metalen. Denk hierbij aan moleculen die een basis vormen voor levende organismen, zoals eiwitten, koolhydraten en vetten.
Anorganische chemie daarentegen onderzoekt verbindingen die meestal geen koolstof bevatten of slechts in beperkte mate, zoals zouten, metalen, mineralen en oxiden. Hoewel er overlapping bestaat, bijvoorbeeld in de organometaalchemie waar metaal-koolstofverbindingen centraal staan, helpt dit onderscheid om beide vakgebieden beter te begrijpen.
Deelgebieden van anorganische chemie
Organometaalchemie
- Verbindingen met metaal-koolstofbinding
- Klasse omvat onder meer boor, silicium, seleen
- Houdt zich bezig met organische synthese van verbindingen
Bio-anorganische chemie
- Relevant voor medische chemie
- Onderzoekt metaalbevattende biomoleculen
- Voorbeelden: enzymen, zuurstoftransport en andere
Clusterchemie
- Verkent verbindingen met meerdere metalen
- Met name met brugliganden of metaal-metaalbindingen
Materiaalkunde (materialenchemie)
- Onderzoekt eigenschappen van materialen
- Essentieel voor onderzoek naar nanomaterialen
Anorganische chemie kent brede industriële toepassingen, waaronder traditionele zoals de productie van schoonmaakmiddelen. De technologiesector stond altijd al vooraan in het verkennen van de anorganische chemie, van de eerste gloeilampen tot hedendaagse nanobuizen.
Hoe werd anorganische chemie een discipline?
Omdat er zoveel overlap bestaat tussen anorganische en organische chemie, duurde het even voordat anorganische chemie als een apart vakgebied werd erkend. Zelfs nu maken onderwerpen binnen de anorganische chemie nog steeds deel uit van de algemene scheikundestudies op middelbare scholen en universiteiten.
Maar, zoals altijd wanneer kennis groeit, splitst een gebied zich uiteindelijk af tot een zelfstandige discipline. Voor anorganische chemie gebeurde dat tamelijk stilletjes, en niet volledig. Bovendien gebeurde dit vrij laat: net na het begin van de 20e eeuw.
De pionier van de anorganische chemie
Naast deze en andere ontdekkingen beïnvloedde Werner ook vele andere wetenschappers. Twee belangrijke voorbeelden:
De regel van Abegg
- Het verschil tussen maximale positieve en negatieve valenties is acht
- Auteur: Richard Abegg
De octetregel
- Elke valentie neigt naar acht elektronen in de buitenste schil
- Auteur: Gilbert N. Lewis
Friedrich Wilhelm Ostwald, de wetenschapper die de discipline fysische chemie vormgaf, was misschien een onwillige chemicus. Volgens eigen zeggen (en academisch verslag) stond scheikunde nooit hoog op zijn lijstje, noch als kind, noch als student.
Alfred Werner daarentegen wist altijd dat hij wetenschap wilde studeren. Zijn universiteit bood geen doctoraatsprogramma aan, dus verhuisde hij naar Parijs, naar een school die dat wel deed. Tegen het einde van zijn loopbaan keerde hij terug naar Zwitserland om de volgende generatie chemici les te geven.
Anorganische chemie studeren
We zien pas op universitair niveau een duidelijke scheiding tussen anorganische chemie en andere soorten scheikunde. Dan moet men zich inschrijven voor een masteropleiding om zich te specialiseren in anorganische chemie. Bachelorstudenten volgen algemene scheikunde om toegang te krijgen tot die hogere cursussen.
Op middelbare scholen bestaat er geen apart vak anorganische chemie, maar onderdelen ervan maken deel uit van de scheikundelessen. Zo ook in de eindexamenklassen en op voorbereidend universitair niveau (vwo).
Middelbare schoolniveau: anorganische chemie
Leerlingen bestuderen zeven gebieden die relevant zijn voor anorganische chemie. Groep 1-elementen, de alkalimetalen, is hun eerste onderwerp. Deze metalen vormen de uiterst linkse kolom van de periodieke tabel (behalve waterstof). Hun eigenschappen: ze zijn zeer zacht, hebben lage dichtheden en zijn erg reactief.
Daarna volgen de Groep 7-elementen, de halogenen. Deze zijn giftig en niet-metallisch. Ook de edelgassen komen aan bod: helium, argon, xenon en neon, onder meer.
Met deze basiskennis leren leerlingen over reactiviteit en toepassingen van deze metalen en hun verbindingen.
Leerlingen voeren experimenten uit en rapporteren hun bevindingen. Deze labproeven zijn eenvoudig, maar fundamenteel om de wetenschap te begrijpen. Voorbeelden van experimenten:
- Vlamproeven: metalen blootstellen aan vlammen en kleurveranderingen observeren.
- Natriumhydroxidetesten: kijken hoe verschillende metaalionen reageren met hydroxide-ionen.
- Anionentesten: negatief geladen stoffen blootstellen aan reagentia.
- Gasproeven: gassen blootstellen aan katalysatoren en hun reacties observeren.
In veel opzichten is anorganische chemie op middelbare schoolniveau meer een geheugenopgave dan praktisch leren. Examens testen vooral of leerlingen proefopzetten en resultaten kunnen reproduceren. Probleemoplossend denken en visualiseren speelt in dit stadium een kleinere rol.
Voorbereidend universitair niveau (vwo): anorganische chemie
Leerlingen starten hun eerste jaar door eerdere onderwerpen te herhalen. Ze bestuderen de periodieke tabel grondig, inclusief de opbouw, het belang van de structuur en de reden waarom de elementen zo geplaatst zijn.
Daarna verdiepen ze zich verder in metalen en hun reacties. Een derde module gaat opnieuw in op Groep 7-elementen, dit keer met extra context en detail.
Na een herhaling van eerdere lessen over overgangsmetalen, verkennen leerlingen meer geavanceerde concepten.
Op dit punt beginnen studenten de onderlinge verbanden te zien die de chemie ondersteunen. Het systematisch opbouwen van basiskennis zorgt ervoor dat complexe ideeën later beter te begrijpen zijn.
Toch draait veel van dit leerproces nog steeds om feitenkennis. Memoriseerwerk wordt makkelijker naarmate je de concepten begrijpt.
Chemische concepten beheersen
Als je moeite hebt om de begrippen van anorganische chemie te doorgronden, kan bijles uitkomst bieden. Een privéleraar kan helpen de informatie te ordenen en overzichtelijker te maken.
Zonder in al te veel details te treden, benadrukt zo’n docent de belangrijkste kennis die je nodig hebt om te slagen voor je examens.
Carrières in anorganische chemie
Anorganische chemie richt zich in wezen op de studie en creatie van synthetische verbindingen. Afgestudeerden zouden kunnen denken dat ze alleen in de productie-industrie terechtkunnen, maar er zijn veel meer mogelijkheden.
Sterker nog, enkele van de meest actuele beroepen draaien tegenwoordig om anorganische chemie.
Voedselproductie
Tegenwoordig horen we veel over chemische toevoegingen in ons eten. Het is een controversieel onderwerp, maar deze stoffen zijn vaak noodzakelijk voor voedselveiligheid en houdbaarheid.
Omdat we steeds minder tijd hebben, kunnen we zelden nog dagelijks koken met uitsluitend verse ingrediënten. Ons gemak rondom eten is grotendeels te danken aan scheikunde – en voor een groot deel aan anorganische scheikunde. Voorbeelden:
Natriumbisulfaat (NaHSO₄):
Een zuur zout dat in veel etenswaren en dranken wordt gebruikt.
Natriumnitraat (NaNO₃):
Een alkali-nitraatzout dat veel op vlees wordt toegepast.
Deze en andere zouten verlengen de houdbaarheid van voedsel. Ook smaakversterkers en geurstoffen (zoals ammoniumchloride) dragen bij aan een bevredigende eetervaring.
De landbouwsector zoekt naar vernieuwers die de volgende generatie veilige meststoffen en pesticiden kunnen ontwikkelen.
Groene technologie
Tegenwoordig lezen we vaak over ‘zeldzame aardmetalen’, mineralen met talloze toepassingen. Anorganisch chemici zijn druk bezig met nieuwe methoden om ze te winnen en te zuiveren.
Deze mineralen zitten in smartphones, televisies, computers en andere elektronica. Ze zijn essentieel voor radar en militaire toepassingen. Ook de energietransitie heeft ze nodig voor autobatterijen en windturbines.
Chip-industrie
Naast zeldzame aardmetalen gaat het vaak over computerchips en halfgeleiders. De race om chips kleiner, sneller en efficiënter te maken, is in volle gang. Anorganisch chemici bedenken nieuwe manieren om grondstoffen te zuiveren en te combineren.
Ook in de algemene productie-industrie blijven er volop kansen. Chemische bedrijven zoeken voortdurend nieuw talent. Enkele bekende namen:
- BASF
- Dow Chemical
- Unilever
- DuPont
- Mitsubishi Chemical
- LG Chem
- Formosa Plastics
- Ineos
- Linde
Welke richting je ook kiest: je weet nu dat je als afgestudeerde in de anorganische chemie veel meer opties hebt dan je misschien dacht. Sterker nog, meer zelfs dan afgestudeerden in de analytische chemie.
Dus, mocht je overwogen hebben om anorganische chemie op te geven, denk dan nog eens goed na. Dit vakgebied heeft getalenteerde mensen zoals jij hard nodig! 😎
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
