Углеродные соединения

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без источников могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  «Углеродные соединения» – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2022 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Углеродные соединения определяются как химические вещества, содержащие углерод . ^{[1] [2]} Существует больше соединений углерода, чем любого другого химического элемента, за исключением водорода . Органических соединений углерода гораздо больше, чем неорганических соединений углерода. В целом связи углерода с другими элементами являются ковалентными . Углерод является четырехвалентным , но свободные радикалы углерода и карбены встречаются как короткоживущие промежуточные соединения. Ионы углерода являются карбокатионами , а карбанионы также короткоживущие. Важным свойством углерода является катенация , как способность образовывать длинные углеродные цепи и кольца . ^[3]

Известная неорганическая химия аллотропов углерода ( алмаз , графит и фуллерены ) расцвела с открытием бакминстерфуллерена в 1985 году, когда были обнаружены 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, заключенного в бакминстерфуллерене, будет обозначаться Li ⁺ @C ₆₀ . Как и в случае с любым другим ионным соединением, этот сложный ион может в принципе образовывать пару с противоионом , образуя соль. Другие элементы также включены в так называемые соединения интеркаляции графита .

Карбиды — это бинарные соединения углерода с элементом, который менее электроотрицателен , чем он. Наиболее важными являются Al ₄ C ₃ , B ₄ C , CaC ₂ , Fe ₃ C , HfC , SiC , TaC , TiC и WC .

Когда-то считалось, что органические соединения могут быть созданы только живыми организмами. Однако со временем ученые научились синтезировать органические соединения в лабораторных условиях . Количество органических соединений огромно, а известное число 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 итоге является вопросом соглашения, и есть несколько соединений, которые были классифицированы либо так, либо так, 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 .

Существует множество оксидов углерода ( оксоуглеродов ), из которых наиболее распространенными являются диоксид углерода (CO ₂ ) и оксид углерода (CO). Другие менее известные оксиды включают субоксид углерода (C ₃ O ₂ ) и меллитовый ангидрид (C ₁₂ O ₉ ). ^[5] Существует также множество нестабильных или неуловимых оксидов, таких как диоксид углерода (C ₂ O), щавелевый ангидрид (C ₂ O ₄ ) и триоксид углерода (CO ₃ ).

Существует несколько оксоуглеродных анионов , отрицательных ионов, которые состоят исключительно из кислорода и углерода. Наиболее распространенными являются карбонат (CO ₃ ²⁻ ) и оксалат (C ₂ O ₄ ²⁻ ). Соответствующие кислоты — крайне нестабильная угольная кислота (H ₂ CO ₃ ) и довольно стабильная щавелевая кислота (H ₂ C ₂ O ₄ ), соответственно. Эти анионы могут быть частично депротонированы с образованием бикарбоната (HCO ₃ ⁻ ) и гидрооксалата (HC ₂ O ₄ ⁻ ). Существуют и другие, более экзотические анионы углерода-кислорода, 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⁻ ). Ангидриды 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 важными бикарбонатами являются NH ₄ HCO ₃ , Ca(HCO ₃ ) ₂ , KHCO ₃ и NaHCO ₃ .

Наиболее важными оксалатами являются 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 _— это координационные комплексы между переходными металлами и карбонильными лигандами. Карбонилы металлов — это комплексы, которые образуются с нейтральным лигандом CO. Эти комплексы являются ковалентными. Вот список некоторых карбонилов: _Cr (CO) ₆ , Co2 (CO) ₈ , Fe(CO) ₅ , Mn2 (CO) ₁₀ , Mo(CO) ₆ , Ni(CO) ₄ , W(CO) ₆ .

Важными неорганическими соединениями углерода и серы являются сульфиды углерода, дисульфид углерода (CS2 ₎ 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

Малые неорганические соединения углерода и азота — это цианоген , цианистый водород , цианамид , изоциановая кислота и хлорциан .

	состав		Молярная масса (г/моль)	Температура кипения °С	Температура плавления °С
циан	(CN) 2		52.03	−21	−28
цианистый водород	HCN		27.03	25–26	−12 – -14
цианамид	CN2H2​​​		42.04	260 (разл.)	44
изоциановая кислота	HNCO		43.03	23.5	−86
хлористый циан	CNCl		61.47	13	−6
хлорсульфонилизоцианат	CNClO3S​​		141.53	107	−44
цианурхлорид	(NCCl) 3		184.41	192	154
Неорганические углеродно-азотные соединения

Парацианоген — продукт полимеризации цианогена. Цианурхлорид — тример цианогенхлорида, а 2-цианогуанидин — димер цианамида.

Другие типы неорганических соединений включают неорганические соли и комплексы углеродсодержащих цианидных , цианатных , фульминатных , тиоцианатных и цианамидных 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), а примером тиоцианата является тиоцианат калия (KSCN).

Распространенными галогенидами углерода являются тетрафторид углерода (CF4 ₎ , тетрахлорид углерода (CCl4 ₎ , тетрабромид углерода (CBr4 ₎ , тетраиодид углерода ( _CI4 ) и большое количество других углерод- галогеновых соединений.

Карборан — это кластер , состоящий из атомов бора и углерода, например H ₂ C ₂ B ₁₀ H ₁₀ .

Существуют сотни сплавов , содержащих углерод. Наиболее распространенным из этих сплавов является сталь , иногда называемая « углеродистой сталью » (см. Категория:Стали ). Все виды стали содержат некоторое количество углерода, по определению, и все железные сплавы содержат некоторое количество углерода.

Другие распространенные сплавы на основе железа и углерода включают антрацитовое железо , чугун , передельный чугун и кованое железо .

В более технических целях используются также шпигелейзен — сплав железа, марганца и углерода; и стеллит — сплав кобальта , хрома , вольфрама и углерода.

Независимо от того, было ли это помещено туда намеренно или нет, некоторые следы углерода также обнаружены в этих распространенных металлах и их сплавах: алюминии , хроме , магнии , молибдене , ниобии , тории , титане , вольфраме, уране , ванадии , цинке и цирконии . Например, многие из этих металлов выплавляются с коксом , формой углерода; а алюминий и магний производятся в электролитических ячейках с угольными электродами. Некоторое распределение углерода во всех этих металлах неизбежно.