Los compuestos de carbono se definen como sustancias químicas que contienen carbono . [1] [2] Existen más compuestos de carbono que de cualquier otro elemento químico, excepto el hidrógeno . Los compuestos de carbono orgánico son mucho más numerosos que los compuestos de carbono inorgánico . 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 concatenación , es decir, la capacidad de formar largas cadenas y anillos de carbono . [3]
La química inorgánica conocida de los alótropos del carbono ( diamante , grafito y los fulerenos ) floreció con el descubrimiento del buckminsterfullereno en 1985, a medida que se descubrieron otros fulerenos 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 de carbono del fulereno. Esta inclusión se denota con el símbolo "@" en los fulerenos endoédricos . Por ejemplo, un ion que consiste en un ion de litio atrapado dentro del buckminsterfullereno se denotaría Li + @C 60 . Al igual que 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 del 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 .
En el pasado se creía que los compuestos orgánicos solo podían ser creados por organismos vivos. Sin embargo, con el tiempo los científicos aprendieron a sintetizar compuestos orgánicos en el laboratorio . La cantidad de compuestos orgánicos es inmensa y el número conocido de compuestos definidos se acerca a los 10 millones. [4] Sin embargo, en teoría es posible que exista una cantidad indefinidamente grande de tales compuestos. Por definición, un compuesto orgánico debe contener al menos un átomo de carbono, pero este criterio no se considera generalmente 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 una u otra manera, como: COCl 2 , CSCl 2 , CS(NH 2 ) 2 , CO(NH 2 ) 2 . Con el carbono unido a metales, el campo de la química orgánica se cruza con 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 elusivos, 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 consisten únicamente en 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 altamente inestable ácido carbónico (H 2 CO 3 ) y el bastante estable ácido oxálico (H 2 C 2 O 4 ), respectivamente. Estos aniones pueden desprotonarse parcialmente para dar el bicarbonato (HCO 3 − ) y el hidrogenoxalato (HC 2 O 4 − ). Existen otros aniones carbono-oxígeno más exóticos, como el acetilendicarboxilato (O 2 C–C≡C–CO 2 2− ), el melitato (C 12 O 9 6− ), el esquarato (C 4 O 4 2− ) y el rodizonato (C 6 O 6 2− ). Los anhídridos de algunos de estos ácidos son óxidos de carbono; el dióxido de carbono, por ejemplo, puede considerarse el anhídrido del ácido carbónico.
Algunos carbonatos importantes son Ag2CO3 , BaCO3 , CaCO3 , CdCO3 , Ce2 ( CO3 ) 3 , CoCO3 , Cs2CO3 , CuCO3 , FeCO3 , K2CO3 , La2 ( CO3 ) 3 , Li2CO3 , MgCO3 , MnCO3 , ( NH4 ) 2CO3 , Na2CO3 , NiCO3 , PbCO3 , SrCO3 y ZnCO3 .
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 carbonílicos . Los carbonilos metálicos son complejos que se forman con el ligando neutro CO. Estos complejos son covalentes. A continuación se muestra 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 de carbono y azufre más importantes son los sulfuros de carbono , disulfuro de carbono (CS2 ) y sulfuro de carbonilo (OCS). El monosulfuro de carbono (CS), a diferencia del monóxido de carbono , es muy inestable. Las clases de compuestos más importantes son los tiocarbonatos , los tiocarbamatos , los ditiocarbamatos y los 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 inorgánicas y los complejos de iones cianuro , cianato , fulminato , tiocianato y cianamida que contienen carbono . Ejemplos de cianuros son el cianuro de cobre (CuCN) y el cianuro de potasio (KCN), ejemplos de cianatos son el cianato de potasio (KNCO) y el cianato de plata (AgNCO), ejemplos de fulminatos son el fulminato de plata (AgOCN) y el fulminato de mercurio (HgOCN) y un ejemplo de 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 una gran cantidad de otros compuestos de carbono - halógeno .
Un carborano es un grupo compuesto de átomos de boro y carbono como H 2 C 2 B 10 H 10 .
Existen 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.
Otras aleaciones comunes que se basan en hierro y carbono incluyen el hierro antracita , el hierro fundido , el arrabio y el hierro forjado .
En usos más técnicos, también existen el spiegeleisen , una aleación de hierro, manganeso y carbono; y la 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 que se distribuya algo de carbono en todos estos metales.