炭素化合物について知っておくべきこと
水素以外のどの元素よりも多くの炭素化合物があります。ラグナデザイン/ゲッティイメージズ
炭素化合物は、 炭素原子 他の要素に結合します。他のどの元素よりも多くの炭素化合物があります 水素以外 .これらの分子の大部分は有機炭素化合物 (例: ベンゼン、スクロース) ですが、多数の無機炭素化合物も存在します (例: 二酸化炭素 ）。炭素の重要な特徴の 1 つはカテネーションです。これは、長い鎖または鎖を形成する能力です。 ポリマー .これらの鎖は直鎖であってもよいし、環を形成してもよい。
炭素が形成する化学結合の種類
炭素 ほとんどの場合、共有結合を形成します 他の原子と。炭素は、他の炭素原子と結合すると非極性共有結合を形成し、非金属や半金属と極性共有結合を形成します。場合によっては、炭素はイオン結合を形成します。例は、カルシウムカーバイド、CaCのカルシウムと炭素の間の結合です2.
炭素は通常 4 価 (+4 または -4 の酸化状態) です。ただし、+3、+2、+1、0、-1、-2、および -3 を含む他の酸化状態が知られています。炭素は、ヘキサメチルベンゼンのように 6 つの結合を形成することさえ知られています。
炭素化合物を分類する主な方法は、有機または無機の 2 つですが、非常に多くの異なる化合物があり、さらに細分化することができます。
炭素同素体
同素体は、要素のさまざまな形式です。技術的には、それらは化合物ではありませんが、構造はしばしばその名前で呼ばれます.炭素の重要な同素体には、非晶質炭素、 ダイヤモンド 、グラファイト、グラフェン、フラーレン。他の同素体が知られている。同素体はすべて同じ元素の形ですが、互いに大きく異なる特性を持っています。
有機化合物
有機化合物はかつて、生物によってのみ形成される炭素化合物と定義されていました。現在、これらの化合物の多くは実験室で合成できるか、生物とは異なることがわかっているため、定義が改訂されています (ただし、合意はされていません)。有機化合物には、少なくとも炭素が含まれている必要があります。ほとんどの化学者は、水素も存在しなければならないことに同意しています。それでも、一部の化合物の分類には異議が唱えられています。有機化合物の主なクラスには次のものがあります (ただし、これらに限定されません)。 炭水化物 、 脂質 、 タンパク質 、 と 核酸 .有機化合物の例には、ベンゼン、トルエン、スクロース、およびヘプタンが含まれる。
無機化合物
無機化合物は、ミネラルやその他の天然源に含まれているか、実験室で作られている可能性があります。例としては、炭素酸化物 (CO および CO2)、炭酸塩 (例えば、CaCO3）、シュウ酸塩（例えば、BaC2〇4）、硫化炭素（二硫化炭素、CSなど）2)、炭素-窒素化合物 (例: シアン化水素、HCN)、ハロゲン化炭素、およびカルボラン。
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、四エチル鉛、フェロセン、ツァイセ塩などがあります。
炭素合金
いくつかの 合金には炭素が含まれています 、鋼および鋳鉄を含む。 「純粋な」金属は、コークスを使用して製錬される場合があり、これにより炭素も含まれます。例としては、アルミニウム、クロム、亜鉛などがあります。
炭素化合物の名称
特定のクラスの化合物には、その組成を示す名前があります。
- ほとんどの炭素化合物は、常温では反応性が低く、加熱すると激しく反応する場合があります。たとえば、木材のセルロースは室温では安定ですが、加熱すると燃焼します。
- その結果、有機炭素化合物は可燃性と見なされ、燃料として使用される可能性があります。例としては、タール、植物、天然ガス、石油、石炭などがあります。燃焼後の残留物は、主に炭素元素です。
- 多くの炭素化合物は無極性で、水への溶解度が低いです。このため、油やグリースを除去するには、水だけでは十分ではありません。
- 炭素と窒素の化合物は、多くの場合、優れた爆薬になります。原子間の結合は不安定で、壊れたときにかなりのエネルギーを放出する可能性があります。
- 炭素と窒素を含む化合物は、通常、液体として独特の不快な臭いがあります。固体は無臭の場合があります。その一例がナイロンで、重合するまで匂いがします。
炭素化合物の性質
炭素化合物には、特定の共通の特徴があります。
炭素化合物の用途
炭素化合物の用途は無限大です。私たちが知っているように、生命は炭素に依存しています。ほとんどの製品には、プラスチック、合金、顔料などの炭素が含まれています。燃料と食料は炭素に基づいています。