مركبات الكربون: ما يجب أن تعرفه

مركبات الكربون هي مواد كيميائية تحتوي على ذرات الكربون مرتبط بأي عنصر آخر. هناك مركبات كربون أكثر من أي عنصر آخر باستثناء الهيدروجين. غالبية هذه الجزيئات هي مركبات الكربون العضوي (مثل البنزين والسكروز) ، على الرغم من وجود عدد كبير من مركبات الكربون غير العضوية (على سبيل المثال ، نشبع). واحدة من السمات الهامة للكربون هو catenation ، وهو القدرة على تشكيل سلاسل طويلة أو البوليمرات. قد تكون هذه السلاسل خطية أو يمكن أن تشكل حلقات.

كربون غالبا ما تشكل روابط تساهمية مع ذرات أخرى. يشكل الكربون روابط تساهمية غير قطبية عندما يرتبط بذرات الكربون الأخرى والروابط التساهمية القطبية مع اللافلزات والفلزات. في بعض الحالات ، يشكل الكربون روابط أيونية. مثال على ذلك هو الرابط بين الكالسيوم والكربون في كربيد الكالسيوم ، CaC₂.

عادة ما يكون الكربون رباعي التكافؤ (حالة الأكسدة +4 أو -4). ومع ذلك ، فإن حالات الأكسدة الأخرى معروفة ، بما في ذلك +3 و +2 و +1 و 0 و -1 و -2 و -3. من المعروف أن الكربون يشكل ستة روابط ، كما هو الحال في سداسي ميثيل بنزين.

على الرغم من أن الطريقتين الرئيسيتين لتصنيف مركبات الكربون هي عضوية أو غير عضوية ، فهناك العديد من المركبات المختلفة التي يمكن تقسيمها بشكل إضافي.

المؤثرات هي أشكال مختلفة من العنصر. من الناحية الفنية ، فهي ليست مركبات ، على الرغم من أن الهياكل غالبًا ما تسمى بهذا الاسم. تشمل المؤثرات الهامة للكربون الكربون غير المتبلور ، الماسوالجرافيت والجرافين والفوليرين. تعرف التآثرات الأخرى. على الرغم من أن allotropes هي جميع أشكال نفس العنصر ، إلا أنها تتمتع بخصائص مختلفة إلى حد كبير عن بعضها البعض.

تم تعريف المركبات العضوية ذات مرة على أنها أي مركب كربوني يتكون حصريًا من كائن حي. يمكن الآن تصنيع العديد من هذه المركبات في المختبر أو تم العثور عليها متميزة عن الكائنات الحية ، لذلك تم تعديل التعريف (على الرغم من عدم الاتفاق عليه). يجب أن يحتوي المركب العضوي على الكربون على الأقل. يتفق معظم الكيميائيين على ضرورة وجود الهيدروجين أيضًا. ومع ذلك ، فإن تصنيف بعض المركبات متنازع عليه. تشمل الفئات الرئيسية للمركبات العضوية (على سبيل المثال لا الحصر) الكربوهيدرات, الدهون, البروتيناتو احماض نووية. تتضمن أمثلة المركبات العضوية البنزين والتولوين والسكروز والهبتان.

يمكن العثور على المركبات غير العضوية في المعادن والمصادر الطبيعية الأخرى أو يمكن صنعها في المختبر. تتضمن الأمثلة أكاسيد الكربون (CO و CO₂) ، الكربونات (مثل CaCO₃) ، أكسالات (مثل BaC₂يا₄) ، كبريتيدات الكربون (مثل ثاني كبريتيد الكربون ، CS₂) ، مركبات الكربون والنيتروجين (مثل سيانيد الهيدروجين ، HCN) ، هاليدات الكربون ، والكربانات.

تحتوي المركبات العضوية الفلزية على رابطة كربون - معدن واحدة على الأقل. ومن الأمثلة على ذلك رباعي إيثيل الرصاص والفيروسين وملح زيز.

العديد من تحتوي السبائك على الكربونبما في ذلك الفولاذ والحديد الزهر. يمكن صهر المعادن "النقية" باستخدام فحم الكوك ، مما يجعلها تحتوي أيضًا على الكربون. تشمل الأمثلة الألومنيوم والكروم والزنك.

فئات معينة من المركبات لها أسماء تشير إلى تكوينها:

• كربيد: الكربيدات هي مركبات ثنائية تشكلها الكربون وعنصر آخر مع انخفاض كهرسلبية. تتضمن الأمثلة Al₄ج₃، كاليفورنيا₂، SiC ، TiC ، WC.
• هاليدات الكربون: تتكون هاليدات الكربون من الكربون المرتبط بـ الهالوجين. وتشمل الأمثلة رابع كلوريد الكربون (CCl₄) ورابع أكسيد الكربون (CI₄).
• الكاربورات: الكاربورانات هي مجموعات جزيئية تحتوي على الكربون والكربون ذرات البورون. مثال هو H₂ج₂ب₁₀ح₁₀.

تشترك مركبات الكربون في بعض الخصائص المشتركة:

1. معظم مركبات الكربون لها تفاعل منخفض عند درجة حرارة عادية ولكنها قد تتفاعل بقوة عند تطبيق الحرارة. على سبيل المثال ، السليلوز في الخشب مستقر عند درجة حرارة الغرفة ، ولكنه يحترق عند تسخينه.
2. ونتيجة لذلك ، تعتبر مركبات الكربون العضوي قابلة للاحتراق ويمكن استخدامها كوقود. تشمل الأمثلة القطران والمواد النباتية والغاز الطبيعي والنفط والفحم. بعد الاحتراق ، تكون البقايا في المقام الأول من عنصر الكربون.
3. العديد من مركبات الكربون غير قطبية وتظهر قابلية ذوبان منخفضة في الماء. لهذا السبب ، لا يكفي الماء وحده لإزالة الزيت أو الشحم.
4. غالبًا ما تنتج مركبات الكربون والنيتروجين متفجرات جيدة. قد تكون الروابط بين الذرات غير مستقرة ومن المحتمل أن تطلق طاقة كبيرة عند كسرها.
5. عادة ما تحتوي المركبات التي تحتوي على الكربون والنيتروجين على رائحة مميزة وغير سارة كالسوائل. قد يكون الشكل الصلب عديم الرائحة. مثال على ذلك هو النايلون ، الذي تنبعث منه رائحة حتى البلمرة.

استخدامات مركبات الكربون لا حدود لها. الحياة كما نعرفها تعتمد على الكربون. تحتوي معظم المنتجات على الكربون ، بما في ذلك البلاستيك والسبائك والأصباغ. يعتمد الوقود والأطعمة على الكربون.