Углеродные соединения
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2022 г. ) |
Углеродные соединения определяются как химические вещества, содержащие углерод . [1] [2] больше Соединений углерода существует , чем любого другого химического элемента, за исключением водорода . Органические углерода соединения гораздо более многочисленны, чем неорганические соединения углерода. В общем случае связи углерода с другими элементами являются ковалентными . Углерод четырехвалентен углерода , но свободные радикалы и карбены встречаются в качестве короткоживущих промежуточных продуктов. Ионы углерода являются карбокатионами , а карбанионы также недолговечны. Важным свойством углерода является катенация как способность образовывать длинные углеродные цепи и кольца . [3]
Аллотропы углерода
[ редактировать ]Известная неорганическая химия аллотропов , углерода ( алмаза графита и фуллеренов ) расцвела с открытием бакминстерфуллерена в 1985 году, когда были открыты дополнительные фуллерены и их различные производные. Одним из таких классов производных являются соединения включения , в которых ион заключен в полностью углеродную оболочку фуллерена. Это включение обозначается символом «@» в эндоэдральных фуллеренах . Например, ион, состоящий из иона лития, захваченного бакминстерфуллереном, будет обозначаться Li. + @C 60 . Как и любое другое ионное соединение, этот комплексный ион в принципе может соединяться с противоионом, образуя соль. Другие элементы также включены в так называемые соединения интеркаляции графита .
Карбиды
[ редактировать ]Карбиды – это бинарные соединения элементом, углерода с менее электроотрицательным чем он. Наиболее важными являются Ал 4 С 3 , Б 4 С , СаС 2 , Фе 3 С , ХфК , SiC , ТаС , ТиС и ТУАЛЕТ .
| Металл | Структура чистого металла | Металлик радиус (пм) | МК упаковка атомов металла | Структура МК | М 2 С упаковка атомов металла | М 2 Структура С | Другие карбиды |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| титан | ГЦП | 147 | КПК | каменная соль | |||
| цирконий | ГЦП | 160 | КПК | каменная соль | |||
| гафний | ГЦП | 159 | КПК | каменная соль | |||
| ванадий | СК | 134 | КПК | каменная соль | ГЦП | ч/2 | В 4 С 3 |
| ниобий | СК | 146 | КПК | каменная соль | ГЦП | ч/2 | Нб 4 С 3 |
| тантал | СК | 146 | КПК | каменная соль | ГЦП | ч/2 | К 4 С 3 |
| хром | СК | 128 | Кр 23 С 6 , Кр 3 С, Кр 7 С 3 , Кр 3 С 2 | ||||
| молибден | СК | 139 | шестиугольный | ГЦП | ч/2 | Mo3CМо3С2 | |
| вольфрам | СК | 139 | шестиугольный | ГЦП | ч/2 |
Органические соединения
[ редактировать ]Когда-то считалось, что органические соединения могут создаваться только живыми организмами. Однако со временем ученые научились синтезировать органические соединения в лаборатории . Число органических соединений огромно, а известное количество определенных соединений приближается к 10 миллионам. [4] Однако теоретически возможно неопределенно большое количество таких соединений. По определению органическое соединение должно содержать хотя бы один атом углерода, но этот критерий обычно не считается достаточным. Действительно, различие между органическими и неорганическими соединениями в конечном итоге является условным, и есть несколько соединений, которые классифицируются по тому или иному принципу, например: COCl 2 , CSCl 2 , CS(NH 2 ) 2 , СО( NH2 ) 2 .Когда углерод связан с металлами, область органической химии переходит в металлоорганическую химию .
Углеродно-кислородные соединения
[ редактировать ]Существует множество оксидов углерода ( оксоуглеродов ), из которых наиболее распространены углекислый газ (СО 2 ) и окись углерода (СО). Другие менее известные оксиды включают субоксид углерода (C 3 O 2 ) и меллитовый ангидрид (C 12 O 9 ). [5] Существуют также многочисленные нестабильные или неуловимые оксиды, такие как окись углерода (C 2 O), щавелевый ангидрид (C 2 O 4 ) и триоксид углерода (CO 3 ).
Существует несколько оксоуглеродных анионов — отрицательных ионов, состоящих исключительно из кислорода и углерода. Наиболее распространены карбонаты ( CO 3 2− ) и оксалат (C 2 O 4 2− ). Соответствующими кислотами являются крайне нестабильная угольная кислота (H 2 CO 3 ) и достаточно стабильная щавелевая кислота (H 2 C 2 O 4 ) соответственно. Эти анионы могут быть частично депротонированы с образованием бикарбоната (HCO 3 − ) и гидрооксалат (HC 2 O 4 − ). Существуют и другие, более экзотические анионы углерода и кислорода, такие как ацетилендикарбоксилат (O 2 C–C≡C–CO 2 2− ), меллитат (C 12 O 9 6− ), квадрат (C 4 O 4 2− ) и родизонат (C 6 O 6 2− ). Ангидриды некоторых из этих кислот представляют собой оксиды углерода; углекислый газ, например, можно рассматривать как ангидрид угольной кислоты.
Некоторые важные карбонаты Ag 2 CO 3 , БаСО 3 , СаСО 3 , CdCO3 , Се 2 (СО 3 ) 3 , КоСО 3 , Cs 2 CO 3 , СиСО 3 , ФеСО 3 , К 2 СО 3 , Ла 2 (СО 3 ) 3 , Ли 2 СО 3 , MgCO 3 , МnCO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , НикО 3 , PbCO 3 , SrCO 3 и ZnCO 3 .
К наиболее важным бикарбонатам относятся NH 4 HCO 3 , Са(HCO 3 ) 2 , KHCO 3 и NaHCO 3 .
К наиболее важным оксалатам относятся Ag 2 C 2 O 4 , БаС 2 О 4 , СаС 2 О 4 , Се 2 (C 2 O 4 ) 3 , К 2 С 2 О 4 и Na 2 C 2 O 4 .
Карбонилы представляют собой координационные комплексы между переходными металлами и карбонильными лигандами. Карбонилы металлов представляют собой комплексы, образующиеся с нейтральным лигандом CO. Эти комплексы ковалентны. Вот список некоторых карбонилов: Кр(СО) 6 , Со 2 (СО) 8 , Fe(CO) 5 , Мн 2 (СО) 10 , Мо(СО) 6 , Ni(CO) 4 , W(CO) 6 .
Углеродно-серные соединения
[ редактировать ]Важными неорганическими углерод - сернистыми соединениями являются сульфиды углерода, дисульфид углерода (CS 2 ) и карбонилсульфид (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
[ редактировать ]Мелкими неорганическими углерод-азотными соединениями являются циан , цианистый водород , цианамид , изоциановая кислота и хлорциан .
| композиция | Молярная масса (г/моль) | Точка кипения °С | Температура плавления °С | ||
| циан | (КН) 2 |  | 52.03 | −21 | −28 |
| цианистый водород | HCN |  | 27.03 | 25–26 | −12 – -14 |
| цианамид | CN 2 H 2 |  | 42.04 | 260 (разл.) | 44 |
| изоциановая кислота | ГНКО |  | 43.03 | 23.5 | −86 |
| хлорид циана | CNCl |  | 61.47 | 13 | −6 |
| хлорсульфонилизоцианат | CNClO 3 S |  | 141.53 | 107 | −44 |
| цианурхлорид | (NCCl) 3 |  | 184.41 | 192 | 154 |
| Неорганические соединения углерода и азота | |||||
Парацианоген — продукт полимеризации цианогена. Цианурхлорид представляет собой тример хлорида циана, а 2-циануанидин представляет собой димер цианамида.
Другие типы неорганических соединений включают неорганические соли и комплексы углеродсодержащих цианидных , цианатных , гремучих , 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 гремучих веществ являются гремучее серебро (AgOCN) и гремучая ртуть (HgOCN), а также пример родаоцианатом является роданид калия (KSCN).
Галогениды углерода
[ редактировать ]Обычными галогенидами углерода являются тетрафторид углерода (CF 4 ), четыреххлористый углерод (CCl 4 ), четырехбромистый углерод (CBr 4 ), тетрайодид углерода (CI 4 ) и большое количество других углерод- галогеновых соединений.
Карбораны
[ редактировать ]Карборан H представляет собой кластер, состоящий из атомов бора и углерода, таких как 2 C 2 B 10 H 10 .
Сплавы
[ редактировать ]Существуют сотни сплавов , содержащих углерод. Наиболее распространенным из этих сплавов является сталь , иногда называемая « углеродистой сталью » (см. Категорию: Стали ). Все виды стали по определению содержат некоторое количество углерода, а все ферросплавы содержат некоторое количество углерода.
Некоторые другие распространенные сплавы на основе железа и углерода включают антрацитовое железо , чугун , чугун и кованое железо .
В более технических целях 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 обнаруживаются 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 плавятся с коксом , формой углерода; а алюминий и магний производятся в электролизерах с угольными электродами. Некоторое распределение углерода во всех этих металлах неизбежно.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Органическая химия Авраама Уильяма Симпсона
- ^ Энциклопедия неорганической химии Брюс Кинг Эд. Второе издание
- ^ Передовая неорганическая химия Хлопок, Ф. Альберт / Уилкинсон, Джеффри
- ^ Химические операции (15 декабря 2003 г.). «Карбон» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 21 ноября 2007 г.
- ^ Это органическое соединение.
Соединения углерода с другими элементами таблицы Менделеева |
|---|
