무기화학 유기화학
무기화학이란?
무기화학(無機化學, 영어: Inorganic chemistry)은 화학에서 유기화학의 여집합의 개념으로 출발한 학문이다. 유기화학이 주로 탄소-수소 결합이 포함되어 있는 화합물의 화학을 다룬다고 한다면 무기화학은 전이 금속, 희토류 금속과 이의 유기 화합물과의 반응에 주로 초점이 맞추어진 학문이다. 이 분야는 유기 화학 물질을 포함하는 무수한 유기 화합물(대개 C-H결합 화합물)을 제외한 모든 화학 화합물을 포괄한다. 유기화학의 하위 학문과 겹치는 부분이 많기 때문에 두 학문사이의 절대적인 구별은 되지 않는다. 촉매, 재료 과학, 색소, 계면활성제, 코팅, 의약품, 연료 및 농업을 포함하는 화학 산업의 모든 측면에서 응용된다.
대부분의 무기 화합물은 양이온과 음이온이 이온 결합에 의해 결합하고 있는 염의 형태로 발견된다. 양이온의 예로는 Na+나 Mg2+ 등이 있고, 음이온의 예로는 Cl-나 O2- 등이 있다. 염은 전기적으로 중성을 띠기 때문에 이러한 이온들은 Na2O나 MgCl2와 같은 화합물의 형태로 존재한다. 이온들은 산화수를 가지며, 이온들이 화합물을 형성할 것인가는 양이온의 경우 이온 퍼텐셜, 음이온의 경우 전자 친화도로 추론할 수 있다.
무기 화합물은 크게 산화물, 탄산염, 황산염, 할로겐 화합물로 분류될 수 있다. 대다수의 무기 화합물은 높은 녹는점을 가지며, 대부분 고체 상태에서 전기적 부도체이다. 물에 대한 용해도와 결정화도 또한 무기 화합물의 중요한 특징이다. 어떠한 무기 화합물(예를 들어 NaCl)은 물에 매우 잘 용해되는 반면에, 다른 무기 화합물(예를 들어 SiO2)은 그렇지 않다.
가장 간단한 무기 반응은 복분해로, 이는 두 염을 혼합할 때 이온들이 산화수 변화 없이 치환되는 반응이다. 또다른 반응인 산화·환원 반응에서는 산화제의 산화수가 감소하고, 환원제의 산화수는 증가한다. 이러한 산화수 변화의 본질은 전자의 이동이며, 이는 전지의 반응에서와 같이 직접적으로 일어나지 않을 수도 있다. 전자의 이동은 전자 화학에서 자세히 다룬다.
반응물에 수소 이온이 있을 경우 반응은 산-염기 반응 이론에 의해 양성자를 주고 받는 방향으로 진행될 수 있다. 일반적 정의에 의하면, 전자쌍을 받으려는 경향을 가진 물질을 루이스 산이라고 하고, 반대로 전자쌍을 주려는 경향을 가진 물질을 루이스 염기라고 한다. 발전된 산-염기 반응 이론인 HSAB 이론은 이온의 극성과 크기까지 고려한다.
자연에서 무기 화합물은 광물의 형태로 발견된다. 흙에는 황철광의 형태로 황화 철이 포함되어 있을 수도 있고, 석고의 형태로 황산 칼슘이 포함되어 있을 수도 있다. 무기 화합물은 또한 생체 내에서도 발견되는데, 전해질로 사용되는 염화 나트륨이나 에너지 저장에 사용되는 ATP, DNA의 골격을 이루는 폴리인산 등이 그 예이다.
인공적으로 합성된 최초의 중요한 무기 화합물은 비료로 이용하기 위해 하버법을 통해 합성된 질산 암모늄이다. 무기 화합물은 촉매로 사용되기 위해 합성되기도 하는데, 산화 바나듐이나 염화 티타늄(Ⅲ) 등이 그 예이다. 유기 반응의 반응물로 사용할 목적으로 수소화 알루미늄 리튬을 합성하기도 한다.
무기화학의 하위 학문으로는 유기금속화학, 클러스터화학, 생물무기화학 등이 있다. 이러한 분야는 초전도체나 새로운 촉매, 의약품 개발을 목표로 하여 연구를 계속하고 있다.
유기화학 이란?
유기화학(有機化學, 영어: organic chemistry)은 유기 화합물의 구조나 특성, 제법 및 응용 등을 연구하는 화학의 한 분야이다.
원래는 살아있는 생명체에 의해 만들어진 물질(유기물)을 연구하는 학문으로 정의되었으나, 1828년 프리드리히 뵐러가 무기물인 사이안산 암모늄으로부터 요소를 합성하여 유기 화합물이 생명체에 의해서 뿐만 아니라 실험실에서도 만들어질 수 있음이 알려진 이후로는 탄소를 포함하는 화합물을 연구하는 학문으로 재정의되었다. 유기화학에서의 유기 화합물은 일반적으로 탄소를 포함하고 있는 화합물을 지칭한다.
유기 화합물의 이름은 규칙을 논리적으로 따라 계통명으로 명명되거나, 다양한 전통을 따라 관용명으로 주어진다. 계통명은 IUPAC의 권고로 규정되어 이루어진다. 계통 명명법은 분자 안의 모체 화합물 구조의 이름으로 시작한다. 이때 이러한 모체 화합물의 이름은 접두사, 접미사, 숫자로 수정된다. 수백만의 유기 화합물이 알려져 있는 상황에서 계통명을 체계적으로 이용하는 것은 부담이 되는 일이다. 그러므로 IUPAC 권고는 복잡한 분자들이 아닌 단순한 화합물에 따라가려고 한다. 계통명을 이용하려면 모체 화합물 구조의 이름과 그 구조들을 이해하여야 한다. 모체 구조에는 탄화수소, 복소환식 화합물, 또 그에 따른 단작용하는 파생물을 포함한다.
관용명은 적어도 유기 화학자들에게 더 단순하고 애매함이 없다. 관용명은 화합물의 구조를 가리키지 않는다. 관용명은 대부분의 천연 상품을 포함하는 복잡한 분자들에 쓰이는 것이 일반적이다. 그러므로 비공식적으로 이름이 붙은 리세르그산 디에틸아미드라는 이름은 조직적으로 이름을 붙이면 (6aR,9R)-N,N-diethyl-7-methyl-4,6,6a,7,8,9-hexahydroindolo-[4,3-fg] quinoline-9-carboxamide가 된다.
유기화합물 이란?
유기 화합물(有機化合物, 영어: organic compound)은 구조의 기본골격으로 탄소 원자를 갖는 화합물을 통틀어 부르는 것이다.
예외로서 흑연과 다이아몬드 등의 탄소의 동소체, 일산화 탄소, 이산화 탄소, 및 탄화 칼슘 등의 금속 탄화염, 사이안화 수소와 금속시안산염, 금속싸이오시안산염은 탄소를 중심으로 한 분자종이나 무기 화합물로 분류한다. 1828년 프리드리히 뵐러가 인공적으로 요소를 합성하기 전까지, 유기 화합물은 생체가 생산하는 화합 물질이라는 역사적 정의가 존재했기 때문이며 여기에 거론된 탄소 화합물은 당시부터 생체가 관여하지 않은 화합물로 발견되었기 때문에 무기 화합물로 분류되었다.
유기 화합물은 탄소 골격의 길이나 분기의 다양성에 제한이 없어 무기 화합물 보다 복잡한 구조를 가질 수 있다. 또한 탄소에 질소, 산소, 황, 인 또는 할로젠 등이 결합하여 만들어지는 작용기도 다양하므로 각각 독특한 특성을 가져 무한한 다양성을 보여 준다. 그 다양성 때문에 유기 화합물은 생물을 구성하는 요소로 없어서는 안 되는 존재이다. 또한 유기 화합물을 유기물(有機物)로 부르는 경우도 있다. 대표적인 유기 화합물로 단백질, 탄수화물, 지방, 핵산 등이 있다.
화학의 영역에서 유기 화합물을 주로 다루는 화학을 유기화학이라 부른다.