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你应该知道的关于碳化合物的知识

了解碳化合物,如何区分有机和无机,为什么碳化合物很重要,并获取分子示例。

你应该知道的关于碳化合物的知识

碳化合物是含有与任何其他元素键合的碳原子的化学物质。碳化合物比氢以外的任何其他元素都多。这些分子中的大多数是有机碳化合物(例如苯、蔗糖),尽管也存在大量无机碳化合物(例如二氧化碳)。碳的一个重要特征是连接,即形成长链或聚合物的能力。这些链可以是线性的或可以形成环。

碳形成的化学键的类型

碳最常与其他原子形成共价键。碳与其他碳原子结合时形成非极性共价键,并与非金属和准金属形成极性共价键。在某些情况下,碳形成离子键。一个例子是碳化钙中钙和碳之间的键,CaC 2

碳通常是四价的(+4 或 -4 的氧化态)。然而,其他氧化态是已知的,包括+3、+2、+1、0、-1、-2和-3。碳甚至可以形成六个键,如在六甲基苯中。

尽管将碳化合物分类的两种主要方法是有机的或无机的,但有很多不同的化合物,可以进一步细分。

碳同素异形体

同素异形体是元素的不同形式。从技术上讲,它们不是化合物,尽管这些结构通常被称为该名称。碳的重要同素异形体包括无定形碳、金刚石、石墨、石墨烯和富勒烯。其他同素异形体是已知的。尽管同素异形体都是同一元素的所有形式,但它们的性质却大不相同。

有机化合物

有机化合物曾被定义为仅由生物体形成的任何碳化合物。现在许多这些化合物可以在实验室合成或被发现与生物体不同,因此定义已被修改(尽管尚未达成一致)。有机化合物必须至少含有碳。大多数化学家都同意氢也必须存在。即便如此,某些化合物的分类仍存在争议。有机化合物的主要类别包括(但不限于)碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸。有机化合物的实例包括苯、甲苯、蔗糖和庚烷。

无机化合物

无机化合物可能存在于矿物和其他自然资源中,也可能在实验室中制造。例子包括碳氧化物(CO和CO 2)、碳酸盐(例如,CaCO 3)、草酸盐(例如,BaC 2 O 4)、硫化碳(例如,二硫化碳、CS 2)、碳-氮化合物(例如,氰化氢) , HCN)、卤化碳和碳硼烷。

有机金属化合物

有机金属化合物包含至少一个碳-金属键。例子包括四乙基铅、二茂铁和蔡司盐。

碳合金

几种合金含有碳,包括钢和铸铁。“纯”金属可以用焦炭冶炼,这导致它们也含有碳。例子包括铝、铬和锌。

碳化合物名称

某些类别的化合物具有表明其组成的名称:

  • 碳化物:碳化物是由碳和另一种电负性较低的元素形成的二元化合物。例子包括Al 4 C 3、CaC 2、SiC、TiC、WC。
  • 卤化碳:卤化碳由与卤素键合的碳组成。例子包括四氯化碳(CCl 4 )和四碘化碳(CI 4 )。
  • 碳硼烷:碳硼烷是含有碳原子和硼原子的分子簇。一个例子是 H 2 C 2 B 10 H 10

碳化合物的性质

碳化合物具有某些共同特征:

  1. 大多数碳化合物在常温下具有低反应性,但在加热时可能会剧烈反应。例如,木材中的纤维素在室温下是稳定的,但在加热时会燃烧。
  2. 因此,有机碳化合物被认为是可燃的并且可以用作燃料。例子包括焦油、植物物质、天然气、石油和煤。燃烧后,残留物主要是元素碳。
  3. 许多碳化合物是非极性的并且在水中表现出低溶解度。因此,仅用水不足以去除油或油脂。
  4. 碳和氮的化合物通常是很好的炸药。原子之间的键可能不稳定,并且在断裂时可能释放出相当大的能量。
  5. 含有碳和氮的化合物作为液体通常具有独特且令人不快的气味。固体形式可以是无味的。一个例子是尼龙,它在聚合之前会闻到气味。

碳化合物的用途

碳化合物的用途是无限的。我们所知道的生命依赖于碳。大多数产品都含有碳,包括塑料、合金和颜料。燃料和食物以碳为基础。

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