Hva du bør vite om karbonforbindelser

Det er flere karbonforbindelser enn for noe annet grunnstoff bortsett fra hydrogen. Laguna Design / Getty Images

Karbonforbindelser er kjemiske stoffer som inneholder karbonatomer bundet til et hvilket som helst annet element. Det er flere karbonforbindelser enn for noe annet grunnstoff bortsett fra hydrogen . De fleste av disse molekylene er organiske karbonforbindelser (f.eks. benzen, sukrose), selv om det også finnes et stort antall uorganiske karbonforbindelser (f.eks. karbondioksid ). En viktig egenskap ved karbon er katenering, som er evnen til å danne lange kjeder eller polymerer . Disse kjedene kan være lineære eller kan danne ringer.

Typer kjemiske bindinger dannet av karbon

Karbon danner oftest kovalente bindinger med andre atomer. Karbon danner ikke-polare kovalente bindinger når det binder seg til andre karbonatomer og polare kovalente bindinger med ikke-metaller og metalloider. I noen tilfeller danner karbon ioniske bindinger. Et eksempel er en binding mellom kalsium og karbon i kalsiumkarbid, CaC_to.

Karbon er vanligvis fireverdig (oksidasjonstilstand på +4 eller -4). Imidlertid er andre oksidasjonstilstander kjent, inkludert +3, +2, +1, 0, -1, -2 og -3. Karbon har til og med vært kjent for å danne seks bindinger, som i heksametylbenzen.

Selv om de to viktigste måtene å klassifisere karbonforbindelser på er som organiske eller uorganiske, er det så mange forskjellige forbindelser at de kan deles opp ytterligere.

Karbonallotroper

Allotroper er forskjellige former for et element. Teknisk sett er de ikke forbindelser, selv om strukturene ofte kalles med det navnet. Viktige allotroper av karbon inkluderer amorft karbon, diamant , grafitt, grafen og fullerener. Andre allotroper er kjent. Selv om allotroper er alle former for det samme elementet, har de vidt forskjellige egenskaper fra hverandre.

Organiske forbindelser

Organiske forbindelser ble en gang definert som enhver karbonforbindelse som utelukkende ble dannet av en levende organisme. Nå kan mange av disse forbindelsene syntetiseres i et laboratorium eller har blitt funnet atskilt fra organismer, så definisjonen har blitt revidert (selv om det ikke er enighet om). En organisk forbindelse må inneholde minst karbon. De fleste kjemikere er enige om at hydrogen også må være tilstede. Likevel er klassifiseringen av noen forbindelser omstridt. Hovedklasser av organiske forbindelser inkluderer (men er ikke begrenset til) karbohydrater , lipider , proteiner , og nukleinsyrer . Eksempler på organiske forbindelser inkluderer benzen, toluen, sukrose og heptan.

Uorganiske forbindelser

Uorganiske forbindelser kan finnes i mineraler og andre naturlige kilder eller kan lages i laboratoriet. Eksempler inkluderer karbonoksider (CO og CO_to), karbonater (f.eks. CaCO₃), oksalater (f.eks. BaC_toO₄), karbonsulfider (f.eks. karbondisulfid, CS_to), karbon-nitrogenforbindelser (f.eks. hydrogencyanid, HCN), karbonhalogenider og karboraner.

Organometalliske forbindelser

Organometalliske forbindelser inneholder minst en karbon-metallbinding. Eksempler inkluderer tetraetylbly, ferrocen og Zeises salt.

Karbonlegeringer

Flere legeringer inneholder karbon , inkludert stål og støpejern. 'Rene' metaller kan smeltes ved bruk av koks, noe som fører til at de også inneholder karbon. Eksempler inkluderer aluminium, krom og sink.

Navn på karbonforbindelser

Visse klasser av forbindelser har navn som indikerer deres sammensetning:

Karbider:Karbider er binære forbindelser dannet av karbon og et annet grunnstoff med lavere elektronegativitet. Eksempler inkluderer Al₄C₃, CaC_to, SiC, TiC, WC. Karbonhalogenider:Karbonhalogenider består av karbon bundet til et halogen . Eksempler inkluderer karbontetraklorid (CCl₄) og karbontetrajodid (Cl₄). Karboraner:Karboraner er molekylære klynger som inneholder både karbon og boratomer . Et eksempel er H_toC_toB₁₀H₁₀.

Karbonforbindelsers egenskaper

Karbonforbindelser deler visse fellestrekk:

1. De fleste karbonforbindelser har lav reaktivitet ved vanlig temperatur, men kan reagere kraftig når varme påføres. For eksempel er cellulose i tre stabilt ved romtemperatur, men brenner likevel ved oppvarming.
2. Som en konsekvens anses organiske karbonforbindelser som brennbare og kan brukes som drivstoff. Eksempler inkluderer tjære, plantemateriale, naturgass, olje og kull. Etter forbrenning er resten primært elementært karbon.
3. Mange karbonforbindelser er upolare og har lav løselighet i vann. Av denne grunn er vann alene ikke tilstrekkelig for å fjerne olje eller fett.
4. Forbindelser av karbon og nitrogen utgjør ofte gode eksplosiver. Bindingene mellom atomene kan være ustabile og vil sannsynligvis frigjøre betydelig energi når de brytes.
5. Forbindelser som inneholder karbon og nitrogen har typisk en tydelig og ubehagelig lukt som væsker. Den faste formen kan være luktfri. Et eksempel er nylon, som lukter til det polymeriserer.

Bruk av karbonforbindelser

Bruken av karbonforbindelser er ubegrenset. Livet slik vi kjenner det er avhengig av karbon. De fleste produktene inneholder karbon, inkludert plast, legeringer og pigmenter. Drivstoff og mat er basert på karbon.