Los compuestos de carbono se definen como sustancias químicas que contienen carbono . [1] [2] Existen más compuestos de carbono que cualquier otro elemento químico, excepto el hidrógeno . Los compuestos de carbono orgánicos son mucho más numerosos que los compuestos de carbono inorgánicos . En general los enlaces del carbono con otros elementos son enlaces covalentes . El carbono es tetravalente, pero los radicales libres de carbono y los carbenos se presentan como intermediarios de vida corta. Los iones de carbono son carbocationes y los carbaniones también tienen una vida corta. Una propiedad importante del carbono es la catenación como capacidad de formar largas cadenas y anillos de carbono . [3]
La conocida química inorgánica de los alótropos del carbono ( diamante , grafito y fullerenos ) floreció con el descubrimiento del buckminsterfullereno en 1985, a medida que se descubrieron más fullerenos y sus diversos derivados. Una de esas clases de derivados son los compuestos de inclusión , en los que un ion está encerrado por la capa totalmente de carbono del fullereno. Esta inclusión se indica con el símbolo "@" en los fullerenos endoédricos . Por ejemplo, un ion que consiste en un ion de litio atrapado dentro del buckminsterfullereno se denominaría Li + @C 60 . Como ocurre con cualquier otro compuesto iónico, este ion complejo podría, en principio, emparejarse con un contraión para formar una sal. También se incorporan otros elementos en los llamados compuestos de intercalación de grafito .
Los carburos son compuestos binarios de carbono con un elemento menos electronegativo que él. Los más importantes son Al 4 C 3 , B 4 C , CaC 2 , Fe 3 C , HfC , SiC , TaC , TiC y WC .
Alguna vez se pensó que los compuestos orgánicos sólo podían ser creados por organismos vivos. Sin embargo, con el tiempo, los científicos aprendieron a sintetizar compuestos orgánicos en el laboratorio . El número de compuestos orgánicos es inmenso y el número conocido de compuestos definidos se acerca a los 10 millones. [4] Sin embargo, en teoría es posible un número indefinidamente grande de tales compuestos. Por definición, un compuesto orgánico debe contener al menos un átomo de carbono, pero este criterio generalmente no se considera suficiente. De hecho, la distinción entre compuestos orgánicos e inorgánicos es, en última instancia, una cuestión de convención, y hay varios compuestos que se han clasificado de cualquier manera, como por ejemplo: COCl 2 , CSCl 2 , CS(NH 2 ) 2 , CO(NH 2 ) 2 . Con el carbono unido a metales, el campo de la química orgánica pasa a la química organometálica .
Existen muchos óxidos de carbono ( oxocarbonos ), de los cuales los más comunes son el dióxido de carbono (CO 2 ) y el monóxido de carbono (CO). Otros óxidos menos conocidos incluyen el subóxido de carbono (C 3 O 2 ) y el anhídrido melítico (C 12 O 9 ). [5] También existen numerosos óxidos inestables o esquivos, como el monóxido de dicarbono (C 2 O), el anhídrido oxálico (C 2 O 4 ) y el trióxido de carbono (CO 3 ).
Existen varios aniones oxocarbonados , iones negativos que están formados únicamente por oxígeno y carbono. Los más comunes son el carbonato (CO 3 2− ) y el oxalato (C 2 O 4 2− ). Los ácidos correspondientes son el ácido carbónico altamente inestable (H 2 CO 3 ) y el ácido oxálico bastante estable (H 2 C 2 O 4 ), respectivamente. Estos aniones pueden desprotonarse parcialmente para dar bicarbonato (HCO 3 − ) e hidrogenoxalato (HC 2 O 4 − ). Existen otros aniones carbono-oxígeno más exóticos, como el acetilendicarboxilato (O 2 C–C≡C–CO 2 2− ), melitato (C 12 O 9 6− ), escuarato (C 4 O 4 2− ) y rodizonato ( C6O62- ) . Los anhídridos de algunos de estos ácidos son óxidos de carbono; El dióxido de carbono, por ejemplo, puede verse como el anhídrido del ácido carbónico.
Algunos carbonatos importantes son 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 y ZnCO 3 .
Los bicarbonatos más importantes incluyen NH 4 HCO 3 , Ca(HCO 3 ) 2 , KHCO 3 y NaHCO 3 .
Los oxalatos más importantes incluyen 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 y Na 2 C 2 O 4 .
Los carbonilos son complejos de coordinación entre metales de transición y ligandos carbonilo . Los carbonilos metálicos son complejos que se forman con el ligando neutro CO. Estos complejos son covalentes. Aquí hay una lista de algunos carbonilos: Cr(CO) 6 , Co 2 (CO) 8 , Fe(CO) 5 , Mn 2 (CO) 10 , Mo(CO) 6 , Ni(CO) 4 , W(CO) 6 .
Los compuestos inorgánicos carbono - azufre importantes son los sulfuros de carbono, el disulfuro de carbono (CS 2 ) y el sulfuro de carbonilo (OCS). El monosulfuro de carbono (CS), a diferencia del monóxido de carbono, es muy inestable. Las clases de compuestos importantes son los tiocarbonatos , tiocarbamatos , ditiocarbamatos y tritiocarbonatos .
Los pequeños compuestos inorgánicos de carbono y nitrógeno son el cianógeno , el cianuro de hidrógeno , la cianamida , el ácido isociánico y el cloruro de cianógeno .
El paracianógeno es el producto de polimerización del cianógeno. El cloruro cianúrico es el trímero del cloruro de cianógeno y la 2-cianoguanidina es el dímero de la cianamida.
Otros tipos de compuestos inorgánicos incluyen las sales y complejos inorgánicos de los iones cianuro , cianato , fulminato , tiocianato y cianamida que contienen carbono . Ejemplos de cianuros son cianuro de cobre (CuCN) y cianuro de potasio (KCN), ejemplos de cianatos son cianato de potasio (KNCO) y cianato de plata (AgNCO), ejemplos de fulminatos son fulminato de plata (AgOCN) y fulminato de mercurio (HgOCN) y un ejemplo de un tiocianato es el tiocianato de potasio (KSCN).
Los haluros de carbono comunes son el tetrafluoruro de carbono (CF 4 ), el tetracloruro de carbono (CCl 4 ), el tetrabromuro de carbono (CBr 4 ), el tetrayoduro de carbono (CI 4 ) y un gran número de otros compuestos carbono -halógenos .
Un carborano es un grupo compuesto de átomos de boro y carbono como H 2 C 2 B 10 H 10 .
Hay cientos de aleaciones que contienen carbono. La más común de estas aleaciones es el acero , a veces llamado " acero al carbono " (ver Categoría:Aceros ). Todos los tipos de acero contienen cierta cantidad de carbono, por definición, y todas las aleaciones ferrosas contienen algo de carbono.
Algunas otras aleaciones comunes que se basan en hierro y carbono incluyen hierro antracita , hierro fundido , arrabio y hierro forjado .
En usos más técnicos, también existen el spiegeleisen , una aleación de hierro, manganeso y carbono; y estelita , una aleación de cobalto , cromo , tungsteno y carbono.
Ya sea que se haya colocado allí deliberadamente o no, también se encuentran algunos rastros de carbono en estos metales comunes y sus aleaciones: aluminio , cromo , magnesio , molibdeno , niobio , torio , titanio , tungsteno, uranio , vanadio , zinc y circonio . Por ejemplo, muchos de estos metales se funden con coque , una forma de carbono; y el aluminio y el magnesio se fabrican en celdas electrolíticas con electrodos de carbono. Es inevitable cierta distribución de carbono en todos estos metales.