La química inorgànica no comprèn solament l’estudi de les propietats, els mètodes de preparació i les transformacions d’aquestes substàncies, sinó també el de les relacions d’analogia que hom pot establir entre elles i el de les causes que determinen llurs propietats específiques. Els fonaments teòrics de la química inorgànica pertanyen principalment a la química física. Així, únicament a partir de l’establiment definitiu de la taula periòdica i de l’estructura electrònica dels elements ha estat possible una sistematització de propietats i comportaments dels elements i de llurs composts. De les bases quimicofísiques que han trobat una aplicació fonamental en la química inorgànica, cal esmentar el coneixement de l’estructura de les ordenacions sòlides esteses (cristalls iònics, covalents i sistemes amb enllaç metàl·lic), tant des d’un punt de vista energètic com geomètric; el coneixement de la natura de l’enllaç químic, emprant fonamentalment el mètode dels orbitals moleculars, i on té un interès inorgànic particular el camp de l’enllaç multicèntric (diborà), i l’ús sistemàtic de constants empíriques. Entre aquestes constants hi ha, per als elements, l’electronegativitat, el radi covalent, el radi iònic, el radi de Van der Waals, el potencial d’ionització, etc., en les quals hom pot observar la gradació de determinades propietats químiques al llarg de la taula periòdica i hom pot establir la classificació dels elements en grups que, d’acord amb aquelles, exhibeixen una estreta relació; per als composts, les constants són l’energia d’enllaç, la distància d’enllaç i el moment dipolar, els quals subministren informació sobre la natura de les molècules. Des d’un punt de vista general, tenen també una gran importància els aspectes estereoquímics dels composts inorgànics, per a l’estudi dels quals és fonamental l’ús de tècniques espectroscòpiques i de difracció i la utilització sistemàtica de la teoria de grups. Pel que fa als aspectes dinàmics de la química inorgànica, en particular a les reaccions químiques, té una gran importància, a més del coneixement de l’estequiometria dels processos ( lleis ponderals de la química), l’aplicació de la teoria d’oxidoreducció (equació de Nernst) i també la teoria d’àcids i bases. Atès que la major part dels processos inorgànics transcorren en dissolució i, fonamentalment, en medi aquós o en altres solvents protònics, troben una gran aplicació els coneixements quimicofísics relatius a l’estudi de les solucions iòniques, de l’equilibri iònic i dels equilibris de complexació. Quant als aspectes descriptius, l’estudi dels elements té lloc d’una manera sistemàtica, d’acord amb els grups de la taula periòdica, amb una dedicació especial a les relacions generals que existeixen entre els elements, a les que es troben dins cada grup d’elements i a les tendències que es manifesten en la variació de les propietats característiques d’aquests grups. En la pràctica, hom acostuma a considerar per separat dins la taula periòdica els gasos nobles, els elements dels grups principals (hidrogen, alcalins, alcalinoterris, grup del bor, grup del carboni, grup del nitrogen, calcògens i halògens) i els elements de transició (primera, segona i tercera sèries, lantànids i actínids). Dins cada família hom considera l’estat natural dels elements, les varietats isotòpiques i al·lotròpiques, les propietats atòmiques comparades, la preparació dels elements en estat lliure (metal·lúrgia), les propietats químiques i l’estudi dels composts derivats dels distints estats de valència, tant els pròpiament inorgànics com els organometàl·lics, i també llur geometria i la dels ions complexos quan aquests poden formar-se. D’altra banda, l’estudi de la química dels elements de transició té lloc des d’una perspectiva particular en molts aspectes i, de fet, constitueix un dels objectes fonamentals de la química inorgànica moderna. Dins aquest camp, presenta un interès rellevant l’estudi de les propietats magnètiques i espectroscòpiques i de la natura de l’enllaç dels composts de coordinació, com també les aproximacions cinètica i termodinàmica a l’estudi de la seva estabilitat. Dins la mateixa àrea, han merescut com més va més atenció les estructures en les quals existeixen lligands orgànics amb àtoms de carboni units directament a àtoms metàl·lics (organometàl·lic) a causa de la gran aplicació que troben en els camps de la síntesi orgànica i de la catàlisi. Igualment, dins l’estudi dels elements de transició hom inclou el dels actínids, els quals presenten tota la problemàtica i tot l’interès de la radioactivitat. Bé que aquest fenomen, pel fet d’ésser un procés nuclear, no és objecte de la química, és abordat parcialment en l’estudi dels elements o isòtops radioactius (radioisòtop), naturals o artificials. Dintre del camp de la química inorgànica són molt importants les ceràmiques. L’obtenció de materials ceràmics ha obert la porta a una gran quantitat d’aplicacions en casos en què s’ha necessitat gran resistència o determinades propietats mecàniques. Finalment, s’han trobat més compostos dels gasos nobles. Si bé des del descobriment el 1964 d’un compost que contenia xenó no s’han trobat gaires molècules on els gasos nobles es trobin combinats, sí que s’han realitzat noves síntesis. Així, el xenó no solament ha reaccionat amb elements molt electronegatius, com fluor i oxigen, sinó que també s’ha pogut unir al nitrogen i al carboni, en certes condicions. En canvi, no s’han obtingut compostos amb heli, neó i argó, que tenen àtoms més petits. La química dels gasos nobles ha obert noves possibilitats de síntesi. Així, la primera síntesi d’un perbromat (BrO 4-
) ha estat possible gràcies a la presència de XeF 2
com a oxidant. A més, l’impacte de la contaminació per radó en alguns llocs ha obligat a estudiar la química d’aquest element. La combinació dels gasos nobles amb altres elements pot col·laborar a trobar un sistema que permeti eliminar el radó dels llocs contaminats. L’obtenció de compostos estables amb metalls en alt estat d’oxidació ha estat un altre camp de treball. Platí, manganès, osmi, reni i d’altres elements, en alt estat d’oxidació, s’han vist formant part de compostos estables, que poden tenir importància en la indústria, ja que poden facilitar l’obtenció d’algunes substàncies molt utilitzades. Així, alguns compostos organometàl·lics amb reni (VII) transformen l’etilè en etileneglicol, utilitzat com a anticongelant en automòbils. Les zeolites han estat un altre dels compostos amb atenció preferent. Les característiques que presenten les fan molt útils en la indústria, així com en recerca. Llur capacitat d’aturar el pas d’algunes molècules les fa actuar com a sedàs i al mateix temps que afavoreix alguna reacció, també permet estudiar amb més facilitat alguns compostos. La recerca en superconductors ha tingut lloc bàsicament en el camp de la química inorgànica, tot i que la propietat també s’ha observat en alguns polímers o en molècules orgàniques, com el ful·lerè. Bàsicament, els materials superconductors pertanyen al grup de les ceràmiques i són òxids que contenen coure i altres elements, com ara itri, lantà, bari, etc. L’estudi de les propietats de diversos d’aquests elements ha ajudat a proposar-ne alguns com a candidats a mostrar superconductivitat. D’aquesta manera, els coneixements teòrics sobre els elements han ajudat a no fer una recerca cega, sinó a intentar preveure, tot i les nocions limitades sobre el fenomen, quins compostos podien ésser els més útils. L’obtenció d’aquests materials a més gran escala i en forma que en permeti la utilització industrial serà, sens dubte, un altre repte per als químics.
química inorgànica
f
Química