Compostos de carbono: o que você deve saber

Os compostos de carbono são substâncias químicas que contêm átomos de carbono ligado a qualquer outro elemento. Existem mais compostos de carbono do que em qualquer outro elemento exceto hidrogênio. A maioria dessas moléculas são compostos orgânicos de carbono (por exemplo, benzeno, sacarose), embora também exista um grande número de compostos inorgânicos de carbono (por exemplo, dióxido de carbono). Uma característica importante do carbono é a catenação, que é a capacidade de formar cadeias longas ou polímeros. Essas cadeias podem ser lineares ou podem formar anéis.

Carbono na maioria das vezes forma ligações covalentes com outros átomos. O carbono forma ligações covalentes não polares quando se liga a outros átomos de carbono e ligações covalentes polares com não metais e metalóides. Em alguns casos, o carbono forma ligações iônicas. Um exemplo é uma ligação entre cálcio e carbono em carboneto de cálcio, CaC₂.

O carbono é geralmente tetravalente (estado de oxidação de +4 ou -4). No entanto, outros estados de oxidação são conhecidos, incluindo +3, +2, +1, 0, -1, -2 e -3. Sabe-se que o carbono forma seis ligações, como no hexametilbenzeno.

Embora as duas principais maneiras de classificar os compostos de carbono sejam orgânicas ou inorgânicas, existem tantos compostos diferentes que podem ser subdivididos.

Alótropos são formas diferentes de um elemento. Tecnicamente, eles não são compostos, embora as estruturas sejam frequentemente chamadas por esse nome. Alótropos importantes de carbono incluem carbono amorfo, diamante, grafite, grafeno e fulerenos. Outros alótropos são conhecidos. Embora todos os alótropos sejam todas formas do mesmo elemento, eles têm propriedades muito diferentes uma da outra.

Os compostos orgânicos já foram definidos como qualquer composto de carbono formado exclusivamente por um organismo vivo. Agora, muitos desses compostos podem ser sintetizados em laboratório ou foram encontrados distintos dos organismos; portanto, a definição foi revisada (embora não acordada). Um composto orgânico deve conter pelo menos carbono. A maioria dos químicos concorda que o hidrogênio também deve estar presente. Mesmo assim, a classificação de alguns compostos é contestada. As principais classes de compostos orgânicos incluem (mas não estão limitadas a) carboidratos, lipídios, proteínase ácidos nucleicos. Exemplos de compostos orgânicos incluem benzeno, tolueno, sacarose e heptano.

Os compostos inorgânicos podem ser encontrados em minerais e outras fontes naturais ou podem ser produzidos em laboratório. Exemplos incluem óxidos de carbono (CO e CO₂), carbonatos (por exemplo, CaCO₃), oxalatos (por exemplo, BaC₂O₄), sulfetos de carbono (por exemplo, dissulfeto de carbono, CS₂), compostos de carbono-nitrogênio (por exemplo, cianeto de hidrogênio, HCN), halogenetos de carbono e carboranos.

Os compostos organometálicos contêm pelo menos uma ligação carbono-metal. Exemplos incluem chumbo tetraetil, ferroceno e sal de Zeise.

De várias ligas contêm carbono, incluindo aço e ferro fundido. Metais "puros" podem ser fundidos com coque, o que faz com que eles também contenham carbono. Exemplos incluem alumínio, cromo e zinco.

Certas classes de compostos têm nomes que indicam sua composição:

• Carbonetos: Os carbonetos são compostos binários formados por carbono e outro elemento com menor eletronegatividade. Exemplos incluem Al₄C₃, CaC₂, SiC, TiC, WC.
• Halogenetos de carbono: Os halogenetos de carbono consistem em carbono ligado a um halogênio. Exemplos incluem tetracloreto de carbono (CCl₄) e tetraiodeto de carbono (IC₄).
• Carboranos: Os carboranos são aglomerados moleculares que contêm carbono e átomos de boro. Um exemplo é H₂C₂B₁₀H₁₀.

Os compostos de carbono compartilham certas características comuns:

1. A maioria dos compostos de carbono tem baixa reatividade à temperatura comum, mas pode reagir vigorosamente quando o calor é aplicado. Por exemplo, a celulose na madeira é estável à temperatura ambiente, mas queima quando aquecida.
2. Como conseqüência, os compostos de carbono orgânico são considerados combustíveis e podem ser usados ​​como combustíveis. Exemplos incluem alcatrão, matéria vegetal, gás natural, petróleo e carvão. Após a combustão, o resíduo é principalmente carbono elementar.
3. Muitos compostos de carbono são não polares e exibem baixa solubilidade em água. Por esse motivo, a água por si só não é suficiente para remover óleo ou graxa.
4. Compostos de carbono e nitrogênio geralmente produzem bons explosivos. As ligações entre os átomos podem ser instáveis ​​e provavelmente liberam energia considerável quando quebradas.
5. Os compostos que contêm carbono e nitrogênio têm tipicamente um odor distinto e desagradável como líquido. A forma sólida pode ser inodora. Um exemplo é o nylon, que cheira até polimerizar.

Os usos dos compostos de carbono são ilimitados. A vida como a conhecemos depende de carbono. A maioria dos produtos contém carbono, incluindo plásticos, ligas e pigmentos. Combustíveis e alimentos são baseados em carbono.