炭素化合物と例|化学

炭素化合物 元素炭素を含む化合物です。炭素化合物は、水素を除く他のどの元素の化合物よりも多く存在します。ほとんどが有機化合物ですが、無機炭素化合物も存在します。炭素化合物の例、それらに含まれる化学結合の種類、および炭素化合物の分類方法を次に示します。

炭素化合物の例

すべての有機化合物と有機金属化合物、および一部の無機化合物には炭素が含まれています。炭素化合物の例:

二酸化炭素 (CO₂ )
デオキシリボ核酸 (DNA)
グルコース (C₆H₁₂O₆)
メタン (CH₄ )
ベンゼン (C₆ H₆ )
エタノール (C₂H₆O)
シアン化水素 (HCN)
炭化ケイ素 (SiC)
ホスゲン (COCl₂ )
炭酸 (H₂ CO₃ )
四フッ化炭素 (CF₄ )
酢酸 (CH₃COOH)
四エチル鉛 [(CH₃CH₂)₄Pb]

炭素化合物の分類

炭素化合物は、有機、有機金属、または無機の場合があります。

有機化合物 :有機化合物には必ず炭素と水素が含まれています。有機化合物の主要なクラスには、タンパク質、脂質、炭水化物、および核酸が含まれます。従来、有機化合物は生体内で発生しますが、研究室で合成することも可能です。
有機金属化合物 :有機金属化合物には、少なくとも 1 つの炭素-金属結合が含まれています。例としては、フェロセン、四エチル鉛、ツァイセ塩などがあります。
無機炭素化合物 :無機化合物には炭素が含まれていますが、水素は含まれていません。無機化合物は、鉱物やガスに含まれています。例としては、一酸化炭素 (CO)、二酸化炭素 (CO₂ )、炭酸カルシウム (CaCO₃ ).

一部の化合物は、単純な定義に反しています。たとえば、シアン化水素 (HCN) は無機化合物と見なされます。それは水素を含み、一部の生物によって生成されますが、水素とシアン化物基の間の結合は、共有結合よりも本質的にイオン性です.別の例外はホスゲン (COCl₂ )、水素を含んでいませんが、有機物です。部分的には、ホスゲンが塩素化炭化水素 (有機化合物) に由来するためであり、部分的には炭素原子の化学結合の性質により有機物であるということです.

炭素同素体

同素体は、純粋な要素のさまざまな形式です。ここで、炭素原子は他の炭素原子と結合します。同素体は無機化合物です。いくつかの炭素同素体のリストは次のとおりです:

ダイヤモンド
グラファイト
グラフェン
グラフェニレン
ディアマン
フラーレン
アモルファスカーボン
カーボンナノチューブ
カーボンナノフォーム
グラッシーカーボン
ロンズデーライト (六角形炭素)
シクロカーボン
線形アセチレン炭素
二原子炭素

炭素合金

いくつかの合金には炭素が含まれています。炭素合金には、鋼と鋳鉄が含まれます。「純粋な」金属でさえ、コークスを使用して製錬されている場合、部分的に炭素合金です。例には、亜鉛、アルミニウム、およびクロムが含まれます。

炭素化合物における化学結合の種類

炭素は通常、それ自体および他の種類の原子と共有化学結合を形成します。炭素が他の炭素原子に結合すると、非極性共有結合が形成されます。炭素が非金属または半金属に結合すると、極性共有結合が形成されます。

炭素は金属と結合するとイオン結合を形成します。たとえば、炭化カルシウム (CaC₂ ) は本質的にイオン性です。

グラフェン内の炭素-炭素結合は非局在電子を含み、金属結合です。

炭素原子を含む化学結合の数

炭素原子が他の元素と形成する結合の数は、その酸化状態によって異なります。最も一般的な酸化状態は +4 または -4 (四価) であるため、炭素は通常 4 つの結合を形成します。ただし、他の炭素の酸化状態には、+3、+2、+1、0、-1、-2、および -3 が含まれます。場合によっては、炭素が他の原子と 6 つの結合を形成することさえあります。たとえば、ヘキサメチルベンゼン (C₁₂ H₁₈ ) 構造には、他の 6 つの炭素原子に結合した単一の炭素原子が含まれています!

炭素化合物の命名

いくつかのタイプの炭素化合物の名前は、それらの化学組成を示しています:

炭化物 :炭化物は、炭素と電気陰性度の低い別の元素との二元化合物です。アル₄ C₃ 、CaC₂ 、SiC、TiC、および WC は炭化物の例です。
カルボラン :カルボランは炭素とホウ素の分子クラスターであり、多くの場合水素を伴います。カルボランの例は H₂ です C₂ B₁₀ H₁₀ .
ハロゲン化炭素 :炭素ハロゲン化物には、炭素とハロゲンが含まれています。ハロゲン化炭素の例としては、四ヨウ化炭素 (Cl₄ ) と四塩化炭素 (CCl₄ ).

炭素化合物の性質

炭素化合物には多様な化学物質が含まれますが、共通の特徴があります:

炭素の重要な特性はカテネーション、つまり鎖と環を形成する能力です。そのため、多くの炭素化合物は環や長鎖を含んでいるか、ポリマーを形成しています。
ほとんどの炭素化合物は、室温では反応性が低く、加熱すると激しく反応します。たとえば、燃料は加熱されるまで安定しています。
多くの炭素化合物は可燃性です。
多くの炭素化合物は無極性です。それらは無極性であるため、水への溶解度が低いことがよくあります。これが、水だけではオイルやグリースをカットできない理由です。
炭素と窒素の化合物はしばしば爆発性です。原子間の結合は不安定で、壊れるとかなりのエネルギーを放出します。
炭素と窒素の化合物は、液体のように独特の不快な臭いがすることがよくあります。通常、固体は無臭です。

炭素化合物の用途

名前を付けることができるすべてのアプリケーションは、炭素化合物を使用します。すべての生物は炭素を含んでいます。燃料と食品は炭素ベースです。プラスチック、顔料、殺虫剤、および多くの合金は炭素化合物です。

参考文献

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