Соединения углерода определяются как химические вещества, содержащие углерод . [1] [2] Существует больше соединений углерода, чем любого другого химического элемента, за исключением водорода . Органических углеродных соединений гораздо больше, чем неорганических углеродных соединений . Обычно связи углерода с другими элементами являются ковалентными связями . Углерод четырехвалентен, но свободные радикалы углерода и карбены встречаются в виде короткоживущих промежуточных продуктов. Ионы углеродакарбокатионы и карбанионы также недолговечны. Важным свойством углерода является катенация как способность образовывать длинные углеродные цепи и кольца . [3]
Аллотропы углерода
Известно неорганическая химия из аллотропных углерода ( алмаза , графита , и фуллерен ) цвела с открытием бакминстерфуллерно в 1985 году, так как были обнаружены дополнительные фуллерены и их различные производные. Одним из таких классов производных являются соединения включения , в которых ион окружен полностью углеродной оболочкой фуллерена. Это включение обозначается символом «@» в эндоэдральных фуллеренах . Например, ион, состоящий из иона лития, захваченного бакминстерфуллереном, будет обозначен Li + @C 60.. Как и любое другое ионное соединение, этот комплексный ион может в принципе спариваться с противоионом с образованием соли. Другие элементы также включены в так называемые соединения с интеркаляцией графита .
Карбиды
Карбиды - это бинарные соединения углерода с элементом, который менее электроотрицателен, чем он. Наиболее важными из них являются Al 4 C 3 , B 4 C , CaC 2 , Fe 3 C , HfC , SiC , TaC , TiC и WC .
Органические соединения
Когда-то считалось, что органические соединения могут быть созданы только живыми организмами. Однако со временем ученые научились синтезировать органические соединения в лаборатории. Количество органических соединений огромно, а известное количество определенных соединений приближается к 10 миллионам. [4] Однако теоретически возможно бесконечно большое количество таких соединений. По определению, органическое соединение должно содержать по крайней мере один атом углерода, но этот критерий обычно не считается достаточным. Действительно, различие между органическими и неорганическими соединениями, в конечном счете, является вопросом условности, и существует несколько соединений, которые были классифицированы любым способом, например: COCl 2 , CSCl 2 , CS (NH 2 ) 2 , CO (NH 2 ) 2 . С углеродом, связанным с металлами, область органической химии переходит в металлоорганическую химию .
Неорганические соединения
Существует множество разновидностей химии углерода, которые не входят в сферу органической химии и поэтому называются химией неорганического углерода .
Углеродно-кислородные соединения
Существует множество оксидов углерода ( оксоуглероды ), наиболее распространенными из которых являются диоксид углерода (CO 2 ) и монооксид углерода (CO). Другие менее известные оксиды включают недокись углерода (C 3 O 2 ) и ангидрид меллитовой кислоты (C 12 O 9 ). [5] Существует также множество нестабильных или трудноуловимых оксидов, таких как монооксид дикарбона (C 2 O), ангидрид щавелевой кислоты (C 2 O 4 ) и триоксид углерода (CO 3 ).
Есть несколько анионов оксоуглерода , отрицательных ионов, которые состоят исключительно из кислорода и углерода. Наиболее распространены карбонат (CO 3 2- ) и оксалат (C 2 O 4 2- ). Соответствующие кислоты представляют собой крайне нестабильную угольную кислоту (H 2 CO 3 ) и довольно стабильную щавелевую кислоту (H 2 C 2 O 4 ) соответственно. Эти анионы могут быть частично депротонированы с образованием бикарбоната (HCO 3 - ) и гидрогеноксалата (HC2 O 4 - ). Существуют и другие более экзотические углеродно-кислородные анионы, такие как ацетилендикарбоксилат (O 2 C – C≡C – CO 2 2– ), меллитат (C 12 O 9 6– ), скварат (C 4 O 4 2– ) и родизонат ( C 6 O 6 2- ). В ангидридах некоторых из этих кислот являются оксидами углерода; диоксид углерода, например, можно рассматривать как ангидрид угольной кислоты.
Некоторые важные карбонаты: Ag 2 CO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , CdCO 3 , Ce 2 (CO 3 ) 3 , CoCO 3 , Cs 2 CO 3 , CuCO 3 , FeCO 3 , K 2 CO 3 , La 2 (CO 3 ) 3 , Li 2 CO 3 , MgCO 3 , MnCO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , NiCO 3 , PbCO 3 , SrCO 3 и ZnCO 3 .
Наиболее важные бикарбонаты включают NH 4 HCO 3 , Ca (HCO 3 ) 2 , KHCO 3 и NaHCO 3 .
Наиболее важные оксалаты включают Ag 2 C 2 O 4 , BaC 2 O 4 , CaC 2 O 4 , Ce 2 (C 2 O 4 ) 3 , K 2 C 2 O 4 и Na 2 C 2 O 4 .
Карбонилы представляют собой координационные комплексы между переходными металлами и карбонильными лигандами. Карбонилы металлов представляют собой комплексы, которые образуются с нейтральным лигандом CO. Эти комплексы ковалентны. Вот список некоторых карбонилов: Cr (CO) 6 , Co 2 (CO) 8 , Fe (CO) 5 , Mn 2 (CO) 10 , Mo (CO) 6 , Ni (CO) 4 , W (CO) 6 .
Углеродно-серные соединения
Важные неорганические углерод - сера соединения представляют собой атом углерода , сульфиды дисульфид углерода (CS 2 ) и сульфид карбонила (OCS). Моносульфид углерода (CS) в отличие от оксида углерода очень нестабилен. Важными классами соединений являются тиокарбонаты , тиокарбаматы , дитиокарбаматы и тритиокарбонаты .
| моносульфид углерода | сероуглерод | карбонилсульфид |
| Неорганические соединения углерода и серы |
Углеродно-азотные соединения
Небольшие неорганические углеродно-азотные соединения представляют собой цианоген , цианистый водород , цианамид , изоциановую кислоту и хлорид цианогена .
| состав | Молярная масса (г / моль) | Температура кипения ° C | Температура плавления ° C | ||
| циан | (CN) 2 | 52,03 | −21 | −28 | |
| цианистый водород | HCN | 27.03 | 25–26 | −12 - -14 | |
| цианамид | CN 2 H 2 | 42,04 | 260 (разл.) | 44 год | |
| изоциановая кислота | HNCO | 43,03 | 23,5 | −86 | |
| цианоген хлорид | CNCl | 61,47 | 13 | −6 | |
| хлорсульфонилизоцианат | CNClO 3 S | 141,53 | 107 | -44 | |
| цианур хлорид | (NCCl) 3 | 184,41 | 192 | 154 | |
| Неорганические углеродно-азотные соединения | |||||
Парацианоген - это продукт полимеризации цианогена. Цианурхлорид представляет собой тример хлорида цианогена, а 2-цианогуанидин представляет собой димер цианамида.
Другие типы неорганических соединений включают неорганические соли и комплексы углеродсодержащих цианидных , цианатных , фульминатных , тиоцианатных и цианамид- ионов . Примерами цианидов являются цианид меди (CuCN) и цианид калия (KCN), примерами цианатов являются цианат калия (KNCO) и цианат серебра (AgNCO), примерами фульминатов являются фульминат серебра (AgOCN) и фульминат ртути (HgOCN) и пример из тиоцианата - тиоцианат калия (KSCN).
Галогениды углерода
Обычными галогенидами углерода являются тетрафторид углерода (CF 4 ), четыреххлористый углерод (CCl 4 ), четырехбромистый углерод (CBr 4 ), четырехиодид углерода (CI 4 ) и большое количество других соединений галогена углерода .
Карбораны
Карборан представляет собой кластер , состоящий из атомов бора и углерода , такие как H 2 C 2 B 10 H 10 ....
Сплавы
Есть сотни сплавов , содержащих углерод. Наиболее распространенным из этих сплавов является сталь , иногда называемая « углеродистой сталью » (см. Категория: Стали ). Все виды стали по определению содержат некоторое количество углерода, а все железные сплавы содержат некоторое количество углерода.
Некоторые другие распространенные сплавы на основе железа и углерода включают антрацит , чугун , чугун и кованое железо .
В более технических областях используются также spiegeleisen , сплав железа, марганца и углерода; и стеллит , сплав кобальта , хрома , вольфрама и углерода.
Независимо от того, был ли он помещен туда намеренно или нет, некоторые следы углерода также обнаружены в этих обычных металлах и их сплавах: алюминии , хроме , магнии , молибдене , ниобии , тории , титане , вольфраме, уране , ванадии , цинке и цирконии . Например, многие из этих металлов выплавляются с использованием кокса , одной из форм углерода; а алюминий и магний производятся в электролитических ячейках с угольными электродами. Некоторое распределение углерода во всех этих металлах неизбежно.
использованная литература
- ^ Органическая химия Авраама Уильяма Симпсона
- ^ Энциклопедия неорганической химии Брюс Кинг Эд. Второе издание
- ^ Продвинутая неорганическая химия Хлопок, Ф. Альберт / Уилкинсон, Джеффри
- ↑ Chemistry Operations (15 декабря 2003 г.). «Карбон» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 21 ноября 2007 .
- ^ Это органическое соединение.
| vтеСоединения углерода с другими элементами периодической таблицы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Легенда |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.
