Вопрос о том, каких веществ в природе и химии больше — органических или неорганических, является одним из самых интересных и дискуссионных в науке. На первый взгляд кажется, что ответ очевиден, но чтобы дать точный ответ «да» или «нет», необходимо разобраться в критериях сравнения и понять хитросплетения химии.
Что такое органические и неорганические вещества?
Прежде чем сравнивать количество, нужно четко определить, с чем именно мы имеем дело.
- Органические вещества — это соединения, в состав которых обязательно входит углерод. Основу их структуры составляют углеродные цепочки (углерод-углеродные связи). К ним относятся углеводы, белки, жиры, углеводороды, ДНК, витамины и полимеры.
- Неорганические вещества — это вещества, не содержащие углерода (или его простые соединения, не связанные с живой природой: карбиды, цианиды, карбонаты, оксиды углерода и т.д.). Они не имеют характерного углеродного скелета. Примеры: металлы, газы (кислород, азот), кислоты, соли, вода.
Сравнение неорганических и органических веществ
Чтобы лучше понять разницу между двумя классами, взгляните на сравнительную таблицу их ключевых свойств:
| Признак для сравнения | Органические вещества | Неорганические вещества |
|---|---|---|
| Количество известных веществ | Огромное множество (миллионы соединений) | Около сотен тысяч (меньше, чем органических) |
| Тип химической связи | Ковалентные слабополярные или неполярные | Ионные или ковалентные полярные |
| Наличие связей между одинаковыми атомами | Углерод-углеродные связи — основа существования | Связи между одинаковыми атомами, как правило, не образуются |
| Тип кристаллической решетки | Молекулярная | Ионная, атомная, реже молекулярная |
| Относительная молекулярная масса | Варьируется в большом диапазоне, вплоть до очень высоких значений | Значения невелики |
| Явления гомологии и изомерии | Широко распространены (важнейшая причина многообразия) | Единичные случаи |
| Скорость химических реакций | Невелики; часто образуются побочные продукты; реакции обратимы | Высокая; побочные продукты редки; реакции чаще необратимы |
Так кого же больше? Отвечаем на главный вопрос
Если мы говорим о количестве известных и описанных веществ: НЕТ
Если отвечать на вопрос прямо: неорганических веществ НЕ больше, чем органических. Напротив, количество известных органических соединений превосходит количество неорганических в десятки раз!
На сегодняшний день химикам известно около 10 миллионов органических веществ, в то время как неорганических соединений описано всего около 500 тысяч (и это число растет очень медленно). Почему так происходит? Ответ кроется в уникальных свойствах атома углерода.
Секрет органического многообразия
Атом углерода способен образовывать прочные связи с другими атомами углерода, создавая длинные цепочки и разветвленные структуры. Это свойство порождает два важнейших явления, которые мы указали в таблице:
- Гомология — существование рядов веществ, где каждый следующий член отличается от предыдущего на группу атомов (например, СН2). Можно добавить одну группу — и получится совершенно новое вещество с другими свойствами.
- Изомерия — явление, при котором вещества имеют одинаковый состав атомов, но разное их пространственное строение. Например, состав C2H6O может соответствовать и этиловому спирту, и диметиловому эфиру — это два совершенно разных органических вещества с одинаковыми атомами!
Именно изомерия и гомология делают мир органической химии поистине безграничным.
Если мы говорим о распространенности в природе (масса): ДА
Здесь возникает удивительный парадокс. Несмотря на колоссальное разнообразие органических веществ, по массе и объему в масштабах Земли и Вселенной неорганические вещества абсолютно преобладают.
Рассмотрим факторы:
- Земная кора состоит почти исключительно из неорганических веществ: силикатов, оксидов, металлов, минералов. Органика в недрах планеты — редкость (в основном это залежи нефти, газа и угля).
- Мировой океан — это гигантский раствор неорганических солей. Вода (H2O) и растворенная в ней поваренная соль (NaCl) — неорганические соединения.
- Атмосфера на 99% состоит из неорганических газов: азота (N2) и кислорода (O2).
Все живые организмы (биомасса), которые состоят из органики, составляют крошечную долю процента от общей массы планеты. Поэтому, если вы возьмете весы и взвесите всю материю Земли, неорганические вещества перевесят органические на многие порядки.
Ответ на вопрос «Неорганических веществ больше, чем органических?» зависит от того, как именно мы считаем:
- По количеству возможных и известных химических формул — НЕТ, органических веществ значительно больше (миллионы против сотен тысяч) благодаря изомерии и гомологии.
- По массе и распространенности в природе, ДА, неорганических веществ неизмеримо больше, они формируют планеты, океаны и звезды.
Оба мира невероятно важны: неорганическая химия создает фундамент нашей планеты и условия для жизни, а органическая химия наполняет эту жизнь невероятным разнообразием форм и функций.