Compuși cu carbon: ce trebuie să știți

Compușii carbonici sunt substanțe chimice care conțin atomii de carbon lipit de orice alt element. Există mai mulți compuși de carbon decât pentru orice alt element cu excepția hidrogenului. Majoritatea acestor molecule sunt compuși organici de carbon (de exemplu, benzen, zaharoză), deși există și un număr mare de compuși anorganici de carbon (de ex. dioxid de carbon). O caracteristică importantă a carbonului este catenarea, care este capacitatea de a forma lanțuri lungi sau polimeri. Aceste lanțuri pot fi liniare sau pot forma inele.

Carbon cel mai adesea formează legături covalente cu alți atomi. Carbonul formează legături covalente nepolare atunci când se leagă de alți atomi de carbon și legături covalente polare cu nemetale și metaloide. În unele cazuri, carbonul formează legături ionice. Un exemplu este o legătură între calciu și carbon în carbura de calciu, CaC₂.

Carbonul este de obicei tetravalent (starea de oxidare de +4 sau -4). Cu toate acestea, sunt cunoscute alte stări de oxidare, inclusiv +3, +2, +1, 0, -1, -2 și -3. Sa cunoscut că carbonul formează șase legături, ca în hexametilbenzen.

Deși cele două moduri principale de clasificare a compușilor de carbon sunt organice sau anorganice, există atât de mulți compuși diferiți încât pot fi subdivizați în continuare.

Alotropele sunt diferite forme ale unui element. Tehnic, ele nu sunt compuse, deși structurile sunt adesea numite cu acest nume. Alotrope importante de carbon includ carbon amorf, diamant, grafit, grafen și fullereni. Se cunosc și alte alotrope. Chiar dacă alotropele sunt toate formele aceluiași element, acestea au proprietăți extrem de diferite unele de altele.

Compușii organici au fost odată definiți ca orice compus carbon format exclusiv dintr-un organism viu. Acum mulți dintre acești compuși pot fi sintetizați într-un laborator sau au fost găsiți diferiți de organisme, astfel încât definiția a fost revizuită (deși nu este de acord). Un compus organic trebuie să conțină cel puțin carbon. Majoritatea chimiștilor sunt de acord că hidrogenul trebuie să fie și el prezent. Chiar și așa, clasificarea unor compuși este contestată. Principalele clase de compuși organici includ (dar nu sunt limitate la) hidrati de carbon, lipide, proteine, și acizi nucleici. Exemple de compuși organici includ benzen, toluen, zaharoză și heptan.

Compușii anorganici pot fi găsiți în minerale și alte surse naturale sau pot fi făcuți în laborator. Exemple includ oxizi de carbon (CO și CO)₂), carbonați (de exemplu, CaCO₃), oxalati (de exemplu, BaC₂O₄), sulfuri de carbon (de exemplu, disulfură de carbon, CS₂), compuși carbon-azot (de exemplu, cianură de hidrogen, HCN), haluri de carbon și carborane.

Compușii organometalici conțin cel puțin o legătură carbon-metal. Exemple includ plumb tetraetil, ferocen și sare Zeise.

câteva aliajele conțin carbon, inclusiv oțel și fontă. Metalele „pure” pot fi topite folosind cocs, ceea ce face ca acestea să conțină și carbon. Exemple includ aluminiu, crom și zinc.

Anumite clase de compuși au nume care indică compoziția lor:

• carburilor: Carburile sunt compuși binari formați din carbon și un alt element cu o electronegativitate mai mică. Exemplele includ Al₄C₃, CaC₂, SiC, TiC, WC.
• Haluri de carbon: Halogenurile de carbon constau din carbon legat la un halogen. Exemple includ tetraclorură de carbon (CCl)₄) și tetraiodură de carbon (CI₄).
• carborani: Carboranele sunt clustere moleculare care conțin atât carbon cât și atomi de bor. Un exemplu este H₂C₂B₁₀H₁₀.

Compușii carbonici au anumite caracteristici comune:

1. Majoritatea compușilor de carbon au o reactivitate scăzută la temperatura obișnuită, dar pot reacționa puternic atunci când se aplică căldură. De exemplu, celuloza din lemn este stabilă la temperatura camerei și totuși arde atunci când este încălzită.
2. În consecință, compușii organici de carbon sunt considerați combustibili și pot fi folosiți ca combustibili. Exemple includ gudron, materie vegetală, gaze naturale, petrol și cărbune. În urma combustiei, reziduul este în principal carbon elementar.
3. Mulți compuși de carbon sunt nonpolari și prezintă o solubilitate scăzută în apă. Din acest motiv, apa singură nu este suficientă pentru a elimina uleiul sau grăsimea.
4. Compușii de carbon și azot fac adesea explozii buni. Legăturile dintre atomi pot fi instabile și pot degaja energie considerabilă atunci când sunt rupte.
5. Compușii care conțin carbon și azot au de obicei un miros distinct și neplăcut ca lichide. Forma solidă poate fi inodoră. Un exemplu este nylonul, care miroase până se polimerizează.

Utilizările compușilor de carbon sunt nelimitate. Viața așa cum știm că se bazează pe carbon. Majoritatea produselor conțin carbon, inclusiv materiale plastice, aliaje și pigmenți. Combustibilii și alimentele sunt pe bază de carbon.