Compuestos de carbono

Los compuestos de carbono se definen como sustancias químicas que contienen carbono. Existen más compuestos de carbono que cualquier otro elemento químico a excepción del 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 producen como intermediarios de corta duración. Los iones de carbono son carbocationes y los carbaniones también son de corta duración. Una propiedad importante del carbono es la concatenación como la capacidad de formar largas cadenas y anillos de carbono.

Alótropos de carbono

La química inorgánica conocida de los alótropos del carbono (diamante, grafito y fullerenos) floreció con el descubrimiento del buckminsterfullereno en 1985, cuando 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 de carbono del fullereno. Esta inclusión se indica con "@" símbolo en fullerenos endoédricos. Por ejemplo, un ion que consiste en un ion de litio atrapado dentro de buckminsterfullereno se denotaría como Li⁺@C₆₀. 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.

Carburos

Los carburos son compuestos binarios de carbono con un elemento que es menos electronegativo que él. Los más importantes son Al4C3, B4C, CaC2, Fe3C, HFC, Sic, tac, tic, y BAÑO.

Compuestos orgánicos

Alguna vez se pensó 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. El número de compuestos orgánicos es inmenso y el número conocido de compuestos definidos se acerca a los 10 millones. Sin embargo, teóricamente 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: COCl2, CSCl2, CS(NH2)2, CO(NH2)2. Con el carbono unido a los metales, el campo de la química orgánica pasa a la química organometálica.

Compuestos inorgánicos

Existe una rica variedad de química del carbono que no cae dentro del ámbito de la química orgánica y, por lo tanto, se denomina química del carbono inorgánico.

Compuestos de carbono-oxígeno

Existen muchos óxidos de carbono (oxocarbonos), de los cuales los más comunes son el dióxido de carbono (CO₂) y el monóxido de carbono (CO). Otros óxidos menos conocidos incluyen el subóxido de carbono (C₃O₂) y el anhídrido melítico (C₁₂O₉). También existen numerosos óxidos inestables o escurridizos, como el monóxido de dicarbono (C₂O), el anhídrido oxálico (C₂O₄) y trióxido de carbono (CO₃).

Hay varios aniones de oxocarbono, iones negativos que consisten únicamente en oxígeno y carbono. Los más comunes son el carbonato (CO₃²⁻) y el oxalato (C₂O₄ ²⁻). Los ácidos correspondientes son el ácido carbónico altamente inestable (H₂CO₃) y el ácido oxálico bastante estable (H₂C₂ O₄), respectivamente. Estos aniones se pueden desprotonar parcialmente para dar bicarbonato (HCO₃⁻) e hidrogenoxalato (HC₂O₄ ⁻). Existen otros aniones de carbono-oxígeno más exóticos, como el acetilendicarboxilato (O₂C–C≡C–CO₂²⁻), melitato (C₁₂O₉⁶⁻), cuadrado (C₄O₄²⁻) 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 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 NH4HCO3, Ca(HCO3)2, KHCO3, y NaHCO3.

Los oxalatos más importantes incluyen Ag2C2O4, BaC2O4, CaC2O4, Ce2(C2O4)3, K2C2O4, y Na2C2O4.

Los carbonilos son complejos de coordinación entre metales de transición y ligandos de 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, Co2(CO)8, Fe(CO)5, Mn2(CO)10, Mo(CO)6, Ni(CO)4, W(CO)6.

Compuestos de carbono-azufre

Los compuestos inorgánicos de carbono-azufre importantes son los sulfuros de carbono, el disulfuro de carbono (CS₂) 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 tiocarbonatos, tiocarbamatos, ditiocarbamatos y tritiocarbonatos.

carbono monosulfido	de carbono	sulfuro de carbono
Compuestos inorgánicos de transporte de carbono

Compuestos de carbono-nitrógeno

Pequeños compuestos inorgánicos de carbono y nitrógeno son cianógeno, cianuro de hidrógeno, cianamida, ácido isociánico y cloruro de cianógeno.

	composición		Masa de molar (g/mole)	Punto de encuentro °C	Punto de fusión °C
cyanógeno	(CN)2		52.03	,21 - 21	−28
cianuro de hidrógeno	HCN		27.03	25 a 26	−12 – – 14
cyanamida	CN2H2		42.04	260 (decomp.)	44
ácido isonico	HNCO		43.03	23,5	−86−
cloruro de cianógeno	CNCl		61.47	13	−6
chlorosulfonyl isocyanate	CNClO3S		141.53	107	−44
cloruro cianuric	(NCCl)3		184.41	192	154
Compuestos inorgánicos de nitrógeno de carbono

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 los iones de 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).

Haluros de carbono

Los haluros de carbono comunes son tetrafluoruro de carbono (CF₄), tetracloruro de carbono (CCl₄), tetrabromuro de carbono (CBr₄), tetrayoduro de carbono (CI₄), y una gran cantidad de otros compuestos de carbono-halógeno.

Carboranos

Un carborano es un grupo compuesto de átomos de boro y carbono como H₂C₂B₁₀H₁₀....

Aleaciones

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 basadas en hierro y carbono incluyen hierro antracita, hierro fundido, arrabio y hierro forjado.

En usos más técnicos, también existen 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. Cierta distribución de carbono en todos estos metales es inevitable.