Cosa dovresti sapere sui composti di carbonio

I composti del carbonio sono sostanze chimiche che contengono atomi di carbonio legati a qualsiasi altro elemento. Ci sono più composti del carbonio che per qualsiasi altro elemento tranne l'idrogeno. La maggior parte di queste molecole sono composti di carbonio organico (ad es. Benzene, saccarosio), sebbene esista anche un gran numero di composti di carbonio inorganici (ad es. Anidride carbonica). Una caratteristica importante del carbonio è la catenazione, che è la capacità di formare lunghe catene o polimeri. Queste catene possono essere lineari o possono formare anelli.

Tipi di legami chimici formati da carbonio

Il carbonio forma spesso legami covalenti con altri atomi. Il carbonio forma legami covalenti non polari quando si lega ad altri atomi di carbonio e legami covalenti polari con non metalli e metalloidi. In alcuni casi, il carbonio forma legami ionici. Un esempio è un legame tra calcio e carbonio nel carburo di calcio, CaC₂.

Il carbonio è generalmente tetravalente (stato di ossidazione di +4 o -4). Tuttavia, sono noti altri stati di ossidazione, tra cui +3, +2, +1, 0, -1, -2 e -3. Il carbonio è anche noto per formare sei legami, come nell'esametilbenzene.

Sebbene i due modi principali per classificare i composti del carbonio siano organici o inorganici, ci sono così tanti composti diversi che possono essere ulteriormente suddivisi.

Allotropi di carbonio

Gli allotropi sono forme diverse di un elemento. Tecnicamente, non sono composti, sebbene le strutture siano spesso chiamate con quel nome. Importanti allotropi di carbonio includono carbonio amorfo, diamante, grafite, grafene e fullereni. Sono noti altri allotropi. Anche se gli allotropi sono tutte forme dello stesso elemento, hanno proprietà notevolmente diverse l'una dall'altra.

Composti organici

I composti organici una volta venivano definiti come qualsiasi composto di carbonio formato esclusivamente da un organismo vivente. Ora molti di questi composti possono essere sintetizzati in laboratorio o sono stati trovati distinti dagli organismi, quindi la definizione è stata rivista (sebbene non concordata). Un composto organico deve contenere almeno carbonio. La maggior parte dei chimici concorda che deve essere presente anche l'idrogeno. Anche così, la classificazione di alcuni composti è contestata. Le principali classi di composti organici includono (ma non sono limitati a) carboidrati, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici. Esempi di composti organici includono benzene, toluene, saccarosio ed eptano.

Composti Inorganici

Composti inorganici possono essere trovati in minerali e altre fonti naturali o possono essere prodotti in laboratorio. Esempi includono ossidi di carbonio (CO e CO₂), carbonati (ad es. CaCO₃), ossalati (ad es. BaC₂O₄), solfuri di carbonio (ad esempio disolfuro di carbonio, CS₂), composti carbonio-azoto (ad esempio acido cianidrico, HCN), alogenuri di carbonio e carborani.

Composti organometallici

I composti organometallici contengono almeno un legame carbonio-metallo. Esempi includono piombo tetraetile, ferrocene e sale di Zeise.

Leghe di carbonio

Diverse leghe contengono carbonio, tra cui acciaio e ghisa. I metalli "puri" possono essere fusi con coke, il che li fa contenere anche carbonio. Esempi includono alluminio, cromo e zinco.

Nomi dei composti di carbonio

Alcune classi di composti hanno nomi che indicano la loro composizione:

• carburi: I carburi sono composti binari formati da carbonio e un altro elemento con una bassa elettronegatività. Gli esempi includono Al₄C₃, CaC₂, SiC, TiC, WC.
• Alogenuri di carbonio: Gli alogenuri di carbonio sono costituiti da carbonio legato ad un alogeno. Esempi includono tetracloruro di carbonio (CCl₄) e carbonio tetraiodide (CI₄).
• carboranes: I carborani sono ammassi molecolari che contengono atomi di carbonio e di boro. Un esempio è H₂C₂B₁₀H₁₀.

Proprietà dei composti del carbonio

I composti del carbonio condividono alcune caratteristiche comuni:

1. La maggior parte dei composti di carbonio ha una bassa reattività a temperatura normale ma può reagire vigorosamente quando viene applicato il calore. Ad esempio, la cellulosa nel legno è stabile a temperatura ambiente, ma brucia quando riscaldata.
2. Di conseguenza, i composti di carbonio organico sono considerati combustibili e possono essere usati come combustibili. Esempi includono catrame, materia vegetale, gas naturale, petrolio e carbone. Dopo la combustione, il residuo è principalmente carbonio elementare.
3. Molti composti di carbonio non sono polari e presentano una bassa solubilità in acqua. Per questo motivo, l'acqua da sola non è sufficiente per rimuovere olio o grasso.
4. I composti di carbonio e azoto spesso formano buoni esplosivi. I legami tra gli atomi possono essere instabili e possono rilasciare una notevole energia quando si rompono.
5. I composti contenenti carbonio e azoto in genere hanno un odore distinto e sgradevole come i liquidi. La forma solida può essere inodore. Un esempio è il nylon, che ha l'odore fino a quando non si polimerizza.

Usi dei composti di carbonio

Gli usi dei composti del carbonio sono illimitati. La vita come la conosciamo si basa sul carbonio. La maggior parte dei prodotti contiene carbonio, inclusi plastica, leghe e pigmenti. I carburanti e gli alimenti sono a base di carbonio.