Kas jums jāzina par oglekļa savienojumiem

Oglekļa savienojumu ir vairāk nekā jebkurā citā elementā, izņemot ūdeņradi. Laguna Design / Getty Images

Oglekļa savienojumi ir ķīmiskas vielas, kas satur oglekļa atomi saistīts ar jebkuru citu elementu. Oglekļa savienojumu ir vairāk nekā jebkuram citam elementam izņemot ūdeņradi . Lielākā daļa šo molekulu ir organiskie oglekļa savienojumi (piemēram, benzols, saharoze), lai gan pastāv arī liels skaits neorganisko oglekļa savienojumu (piemēram, oglekļa dioksīds ). Viena svarīga oglekļa īpašība ir katenācija, kas ir spēja veidot garas ķēdes vai polimēri . Šīs ķēdes var būt lineāras vai veidot gredzenus.

Oglekļa veidoto ķīmisko saišu veidi

Ogleklis visbiežāk veido kovalentās saites ar citiem atomiem. Ogleklis veido nepolāras kovalentās saites, kad tas saistās ar citiem oglekļa atomiem un polārās kovalentās saites ar nemetāliem un metaloīdiem. Dažos gadījumos ogleklis veido jonu saites. Piemērs ir saite starp kalciju un oglekli kalcija karbīdā, CaC_divi.

Ogleklis parasti ir četrvērtīgs (oksidācijas pakāpe +4 vai -4). Tomēr ir zināmi arī citi oksidācijas stāvokļi, tostarp +3, +2, +1, 0, -1, -2 un -3. Ir zināms, ka ogleklis pat veido sešas saites, piemēram, heksametilbenzolā.

Lai gan divi galvenie veidi, kā klasificēt oglekļa savienojumus, ir organiskie vai neorganiskie, ir tik daudz dažādu savienojumu, ka tos var sīkāk iedalīt.

Oglekļa alotropi

Allotropi ir dažādas elementa formas. Tehniski tie nav savienojumi, lai gan struktūras bieži sauc šajā vārdā. Svarīgi oglekļa allotropi ietver amorfo oglekli, dimants , grafīts, grafēns un fullerēni. Ir zināmi arī citi allotropi. Lai gan allotropi ir viena un tā paša elementa formas, tiem ir ļoti atšķirīgas īpašības.

Organiskie savienojumi

Organiskie savienojumi kādreiz tika definēti kā jebkurš oglekļa savienojums, ko veidojis tikai dzīvs organisms. Tagad daudzus no šiem savienojumiem var sintezēt laboratorijā vai ir atrasti atšķirīgi no organismiem, tāpēc definīcija ir pārskatīta (lai gan par to nav panākta vienošanās). Organiskajam savienojumam jāsatur vismaz ogleklis. Lielākā daļa ķīmiķu piekrīt, ka ir jābūt arī ūdeņradim. Tomēr dažu savienojumu klasifikācija tiek apstrīdēta. Galvenās organisko savienojumu klases ietver (bet ne tikai) ogļhidrāti , lipīdi , olbaltumvielas , un nukleīnskābes . Organisko savienojumu piemēri ir benzols, toluols, saharoze un heptāns.

Neorganiskie savienojumi

Neorganiskos savienojumus var atrast minerālos un citos dabiskos avotos vai tos var izgatavot laboratorijā. Piemēri ir oglekļa oksīdi (CO un CO_divi), karbonāti (piemēram, CaCO₃), oksalāti (piemēram, BaC_diviO₄), oglekļa sulfīdi (piemēram, oglekļa disulfīds, CS_divi), oglekļa-slāpekļa savienojumi (piemēram, ūdeņraža cianīds, HCN), oglekļa halogenīdi un karborāni.

Organometāliskie savienojumi

Organometāliskie savienojumi satur vismaz vienu oglekļa-metāla saiti. Piemēri ir tetraetilsvins, ferocēns un Zeise sāls.

Oglekļa sakausējumi

Vairākas sakausējumi satur oglekli , ieskaitot tēraudu un čugunu. “Tīros” metālus var kausēt, izmantojot koksu, kā rezultātā tie satur arī oglekli. Piemēri ir alumīnijs, hroms un cinks.

Oglekļa savienojumu nosaukumi

Dažām savienojumu klasēm ir nosaukumi, kas norāda to sastāvu:

Karbīdi:Karbīdi ir bināri savienojumi, ko veido ogleklis un cits elements ar zemāku elektronegativitāti. Piemēri ietver Al₄C₃, CaC_divi, SiC, TiC, WC. Oglekļa halogenīdi:Oglekļa halogenīdi sastāv no oglekļa, kas saistīts ar halogēns . Piemēri ietver oglekļa tetrahlorīdu (CCl₄) un oglekļa tetrajodīds (CI₄). Karborāni:Karborāni ir molekulu kopas, kas satur gan oglekli, gan bora atomi . Piemērs ir H_diviC_diviB₁₀H₁₀.

Oglekļa savienojumu īpašības

Oglekļa savienojumiem ir dažas kopīgas īpašības:

1. Lielākajai daļai oglekļa savienojumu ir zema reaktivitāte parastā temperatūrā, bet tie var spēcīgi reaģēt, kad tiek pielietots siltums. Piemēram, koksnē esošā celuloze istabas temperatūrā ir stabila, taču karsējot tā deg.
2. Tā rezultātā organiskie oglekļa savienojumi tiek uzskatīti par degošiem un var tikt izmantoti kā kurināmais. Piemēri ir darva, augu vielas, dabasgāze, eļļa un ogles. Pēc sadegšanas atlikums galvenokārt ir elementārais ogleklis.
3. Daudzi oglekļa savienojumi ir nepolāri un tiem ir zema šķīdība ūdenī. Šī iemesla dēļ ar ūdeni vien nepietiek, lai noņemtu eļļu vai taukus.
4. Oglekļa un slāpekļa savienojumi bieži vien ir labas sprāgstvielas. Saites starp atomiem var būt nestabilas un, iespējams, izdala ievērojamu enerģiju, kad tās tiek pārtrauktas.
5. Savienojumiem, kas satur oglekli un slāpekli, kā šķidrumiem parasti ir izteikta un nepatīkama smaka. Cietā forma var būt bez smaržas. Piemērs ir neilons, kas smaržo, līdz tas polimerizējas.

Oglekļa savienojumu izmantošana

Oglekļa savienojumu izmantošanas iespējas ir neierobežotas. Dzīve, kā mēs to zinām, balstās uz oglekli. Lielākā daļa produktu satur oglekli, tostarp plastmasu, sakausējumus un pigmentus. Degvielas un pārtikas pamatā ir ogleklis.