Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos

Las diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos no siempre son simples, ni obedecen una regla inmutable, pues en lo que respecta a la química hay sinfines de excepciones que contradicen o ponen en duda los conocimientos previos. No obstante, existen características que permiten discernir entre muchos compuestos cuáles o no son inorgánicos.

Por definición, la química orgánica es el estudio que comprende todas las ramas de la química del carbono; por lo tanto, es lógico pensar que sus esqueletos se compongan de átomos de carbono. En cambio, los esqueletos inorgánicos (sin entrar en polímeros) suelen conformarse por cualquier otro elemento de la tabla periódica distinto al carbono.

Los seres vivos, en todas sus escalas y expresiones, están hechos prácticamente de carbono y otros heteroátomos (H, O, N, P, S, etc.). De modo que todo el verdor que recubre la corteza terrestre, así como las criaturas que caminan sobre él, son ejemplos vivientes de compuestos orgánicos entremezclados compleja y dinámicamente.

En cambio, perforando la tierra y en las montañas encontramos cuerpos minerales ricos en composición y formas geométricas, los cuales en su inmensa mayoría son compuestos inorgánicos. Estos últimos también definen casi en su totalidad la atmósfera que respiramos, y los océanos, ríos y lagos.

Diferencias principales entre compuestos orgánicos e inorgánicos

Los compuestos inorgánicos se obtienen de fuentes naturales más abundantes que las de los compuestos inorgánicos

Aunque puede que haya excepciones, por lo general los compuestos inorgánicos se obtienen de fuentes naturales más abundantes que aquellas para los compuestos orgánicos. Esta primera diferencia conlleva a una afirmación indirecta: los compuestos inorgánicos son más abundantes (en la Tierra y en el Cosmos) que los compuestos orgánicos.

Claro está, en un yacimiento petrolero predominarán los hidrocarburos y afines, los cuales son compuestos orgánicos.

Retomando el apartado, puede mencionarse al par azúcar-sal como ejemplo. Arriba se muestran los cristales de azúcar (más robustos y facetados) y de sal (más pequeños y redondeados).

El azúcar se obtiene, tras una serie de procesos, de las plantaciones de caña de azúcar (en regiones soleadas o tropicales) y de las remolachas azucareras (en regiones frías o al principio de los inviernos u otoños). Ambas son materias primas naturales y renovables, que se cultivan hasta su debida cosecha.

Mientras, la sal proviene de una fuente muchísimo más abundante: el mar, o lagos y depósitos de sales como mineral halita (NaCl). Si se reunieran todos los campos de caña de azúcar y remolachas azucareras, no podrían igualarse jamás con las reservas naturales de sal.

Los cristales inorgánicos suelen ser iónicos mientras que los cristales orgánicos tienden a ser moleculares

Tomando nuevamente el par azúcar-sal como ejemplo, sabemos que el azúcar consiste en un disacárido llamado sacarosa, el cual a su vez se disgrega en una unidad de glucosa y otra de fructosa. Los cristales de azúcar pues son moleculares, ya que son definidos por la sacarosa y sus puentes de hidrógeno intermoleculares.

Mientras, los cristales de sal se constituyen de una red de iones Na⁺ y Cl^–, los cuales definen una estructura cúbica centrada en las caras (fcc).

El punto central es que los compuestos inorgánicos suelen formar cristales iónicos (o por lo menos, poseedores de un alto carácter iónico). Sin embargo, hay varias excepciones, como lo son los cristales de CO₂, H₂S, SO₂ y de otros gases inorgánicos, los cuales solidifican a bajas temperaturas y altas presiones, y también son moleculares.

El agua representa la excepción más importante a este punto: el hielo es un cristal inorgánico y molecular.

Los minerales son en esencia compuestos inorgánicos, y sus cristales por ende son de naturaleza predominantemente iónica. Es por eso que este segundo punto se considera válido para un amplio espectro de compuestos inorgánicos, entre ellos sales, sulfuros, óxidos, teluros, etc.

El tipo de enlace que gobierna en los compuestos orgánicos es covalente

Los mismos cristales de azúcar y sal dejan algo entredicho: los primeros contienen enlaces covalentes (direccionales), mientras que los segundos exhiben enlaces iónicos (no direccionales).

Este punto está directamente correlacionado con el segundo: un cristal molecular obligatoriamente debe poseer múltiples enlaces covalentes (compartición de un par de electrones entre dos átomos).

Nuevamente, las sales orgánicas establecen ciertas excepciones, pues cuentan además con un carácter fuertemente iónico; por ejemplo, el benzoato de sodio (C₆H₅COONa) es una sal orgánica, pero dentro del benzoato y su anillo aromático hay enlaces covalentes. Aun así, se dice que sus cristales son iónicos dada la interacción electrostática: C₆H₅COO^– Na⁺.

En los compuestos orgánicos predominan los enlaces covalentes entre átomos de carbono

O lo que es lo mismo decir: los compuestos orgánicos constan de esqueletos carbonados. En ellos hay más de un enlace C-C o C-H, y este esqueleto puede ser lineal, anillar, o ramificado, variando en el grado de sus insaturaciones y el tipo de sustituyente (heteroátomos o grupos funcionales). En el azúcar abundan los enlaces C-C, C-H y C-OH.

Pongamos como ejemplo el conjunto CO, CH₂OCH₂  y H₂C₂O₄. ¿Cuáles de estos tres compuestos son inorgánicos?

En el CH₂OCH₂ (dióxido de etileno) hay cuatro enlaces C-H y dos enlaces C-O, mientras que en el H₂C₂O₄ (ácido oxálico) hay uno C-C, dos C-OH y dos C=O. La estructura del H₂C₂O₄ puede escribirse como HOOC-COOH (dos grupos carboxilo enlazados). Mientras, el CO consiste de una molécula representada usualmente con un enlace híbrido entre C=O y C≡O.

Dado que en el CO (monóxido de carbono) hay tan solo un átomo de carbono enlazado a uno de oxígeno, este gas es inorgánico; los otros compuestos son orgánicos.

Los compuestos orgánicos suelen tener masas molares más grandes

Nuevamente, hay numerosas excepciones a estas reglas, pero por lo general los compuestos orgánicos tienden a tener masas molares más grandes debido a su esqueleto carbonado.

Por ejemplo, las molares de los compuestos anteriores son: 28 g/mol (CO), 90 g/mol (H₂C₂O₄) y 60 g/mol (CH₂OCH₂). Por supuesto, el CS₂ (disulfuro de carbono), compuesto inorgánico y cuya masa molar es 76 g/mol, “pesa” más que el CH₂OCH₂.

Pero, ¿qué hay de las grasas o ácidos grasos? ¿De las biomoléculas como el ADN o las proteínas? ¿O de los hidrocarburos de cadenas lineales extensas? ¿O de los asfaltenos? Sus masas molares sobrepasan fácilmente los 100 g/mol. El ácido palmítico (imagen superior), por ejemplo, tiene una masa molar de 256 g/mol aproximadamente.

Los compuestos orgánicos son más abundantes en número

Algunos compuestos inorgánicos, llamados complejos de coordinación, sí presentan isomería. Sin embargo, esta es menos diversa comparada con la isomería orgánica.

Aun si sumamos todas las sales, óxidos (metálicos y no metálicos), sulfuros, telururos, carburos, hidruros, nitruros, etc., no reuniríamos quizás ni siquiera la mitad de los compuestos orgánicos que puedan existir en la naturaleza. Por lo tanto, los compuestos orgánicos son más abundantes en número y más ricos en estructuras.

Los compuestos inorgánicos son elementalmente más diversos

No obstante, de acuerdo a diversidad elemental, los compuestos inorgánicos son más variopintos. ¿Por qué? Porque con la tabla periódica en la mano se puede construir cualquier tipo de compuesto inorgánico; mientras que un compuesto orgánico, se limita solamente a los elementos: C, H, O, P, S, N, y X (halógenos).

Tenemos muchos metales (alcalinos, alcalinotérreos, de transición, lantánidos, actínidos, los del bloque p), e infinidades de opciones de combinarlos con varios aniones (de ordinario inorgánicos); tales como: CO₃^2- (carbonatos), Cl^– (cloruros), P^3- (fosfuros), O^2- (óxidos), OH^– (hidróxidos), SO₄^2- (sulfatos), CN^– (cianuros), SCN^– (tiocianatos), y muchos más.

Nótese que los aniones CN^– y SCN^– parecieran ser orgánicos, pero son en realidad inorgánicos. Otra confusión la marca el anión oxalato, C₂O₄^2-, el cual es orgánico y no inorgánico.

Los compuestos inorgánicos tienen puntos de fusión y ebullición más altos

Nuevamente, hay varias excepciones a esta regla, ya que todo depende de cuál par de compuestos se esté comparando. No obstante, apegándonos a las sales inorgánicas y orgánicas, las primeras suelen tener puntos de fusión y ebullición mayores que las segundas.

Aquí nos encontramos con otro punto implícito: las sales orgánicas son susceptibles a descomponerse, pues el calor rompe sus enlaces covalentes. Aun así, comparamos el par tartrato de calcio (CaC₄H₄O₆) y carbonato de calcio (CaCO₃). El CaC₄H₄O₆ se descompone a los 600 ºC, mientras que el CaCO₃ se funde a los 825 ºC.

Y eso que el CaCO₃ está lejos de ser una de las sales con los mayores puntos de fusión, como en los casos del CaC₂ (2160 ºC) y CaS₂ (2525 ºC): carburo y sulfuro de calcio, respectivamente.

Los compuestos orgánicos son más raros en el Universo

Los compuestos orgánicos más simples y primitivos, como el metano, CH₄, la urea, CO(NH₂)₂, o el aminoácido glicina, NH₂CH₂COOH, son especies muy raras en el Cosmos comparadas con el amoníaco, dióxido de carbono, óxidos de titanio, carbón, etc. En el Universo hasta los materiales precursores de la vida no se detectan con frecuencia.

Los compuestos orgánicos sustentan la vida en un grado mucho mayor que los inorgánicos

La química del carbono, la orgánica, aplicada en el entendimiento de los procesos metabólicos, se transforma en la bioquímica (y desde el punto de vista de los cationes metálicos, en la bioinorgánica).

Los compuestos orgánicos son la piedra angular de la vida (como la del morrocoy de la imagen superior), gracias a los enlaces C-C y al enorme conglomerado de estructuras resultantes de dichos enlaces, y a su interacción con cristales de sales inorgánicas.

Regresando al par azúcar-sal, las fuentes naturales del azúcar están vivas: son cultivos que se desarrollan y mueren; pero no sucede igual con las fuentes de la sal: los mares ni tampoco los depósitos salinos están vivos (en un sentido fisiológico).

Las plantas y los animales sintetizan un sinfín de compuestos orgánicos, los cuales integran un abanico extenso de productos naturales (vitaminas, enzimas, hormonas, grasas, colorantes, etc.).

No obstante, no podemos dejar por fuera el hecho de que el agua es el solvente de la vida (y es inorgánica); y tampoco que el oxígeno es indispensable para la respiración celular (sin nombrar los cofactores metálicos, que no son compuestos inorgánicos sino cationes). Por lo tanto, la inorgánica también juega un papel crucial en la definición de la vida.

Referencias

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2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
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7. Wikipedia. (2019). List of inorganic compounds. Recuperado de: en.wikipedia.org