Szénvegyületek: Amit tudnod kell

A szénvegyületek olyan kémiai anyagok, amelyek tartalmaznak szénatomok bármilyen más elemhez ragasztva. Több szénvegyület van, mint bármely más elemnél kivéve a hidrogént. Ezeknek a molekuláknak a többsége szerves szénvegyületek (például benzol, szacharóz), bár nagy számú szervetlen szénvegyület is létezik (pl. szén-dioxid). A szén egyik fontos tulajdonsága a kationálás, amely képessé teszi hosszú láncok vagy polimerek. Ezek a láncok lehetnek lineárisak vagy gyűrűket képezhetnek.

Szén leggyakrabban kovalens kötéseket képez más atomokkal. A szén nem poláris kovalens kötéseket képez, amikor más szénatomokhoz kötődik, és poláris kovalens kötés nem fémekkel és metalloidokkal. Egyes esetekben a szén ionos kötéseket képez. Példa erre a kalcium és a szén közötti kötés a kalcium-karbidban, CaC₂.

A szén általában tetravalens (oxidációs állapota +4 vagy -4). Más oxidációs állapotok azonban ismertek, beleértve a +3, +2, +1, 0, -1, -2 és -3. A szénről is ismert, hogy hat kötést képez, mint a hexametil-benzolban.

Bár a szénvegyületek osztályozásának két fő módja szerves vagy szervetlen, annyira sok különböző vegyület létezik, hogy tovább bonthatók.

Az allotropok az elem különféle formái. Technikai szempontból nem vegyületek, bár a struktúrákat gyakran nevezik. A szén fontos alotropjai közé tartozik az amorf szén, gyémánt, grafit, grafén és fullerének. Egyéb alotrópok is ismertek. Annak ellenére, hogy az allotrópok mindegyike ugyanaz az elem, ezek tulajdonságai nagyban különböznek egymástól.

A szerves vegyületeket egyszer definiálták bármilyen szénvegyületként, amelyet kizárólag élő szervezet alkot. Most ezeknek a vegyületeknek a szintézisét laboratóriumban lehet elvégezni, vagy a szervezetektől különbözõnek találják, ezért a meghatározást felülvizsgálták (bár nem állapodtak meg). Egy szerves vegyületnek legalább szénatomot kell tartalmaznia. A legtöbb vegyész egyetért azzal, hogy hidrogénnek is jelen kell lennie. Ennek ellenére egyes vegyületek osztályozása vitatott. A szerves vegyületek fő osztályai közé tartozik (de nem kizárólag) szénhidrátok, lipidek, fehérjékés nukleinsavak. Szerves vegyületek például a benzol, toluol, szacharóz és heptán.

Szervetlen vegyületek megtalálhatók ásványokban és más természetes forrásokban, vagy előállíthatók a laboratóriumban. Ilyenek például a szén-oxidok (CO és CO₂), karbonátok (például CaCO₃), oxalátok (például BaC₂O₄), szén-szulfidok (például szén-diszulfid, CS)₂), szén-nitrogénvegyületek (például hidrogén-cianid, HCN), szén-halogenidek és karbonánok.

A fémorganikus vegyületek legalább egy szén-fém kötést tartalmaznak. Ilyenek például a tetraetil-ólom, ferrocén és Zeise-só.

Számos az ötvözetek szént tartalmaznak, beleértve az acélt és az öntöttvasat is. A "tiszta" fémeket kokszolvasztással olvaszthatják, ami széntartalmat is okoz. Ilyen például az alumínium, a króm és a cink.

A vegyületek bizonyos osztályai megnevezik a összetételüket:

• karbidok: A karbidok bináris vegyületek, amelyeket szén és egy másik, alacsonyabb elektronegativitású elem alkot. Ilyen például az Al₄C₃, CaC₂, SiC, TiC, WC.
• Szén-halogenidek: A szénhalogenidek a következőkhöz kötött szénből állnak: halogénatom. Ilyenek például a szén-tetraklorid (CCl₄) és szén-tetrajodid (Cl₄).
• karboránokban: A karbranok molekuláris klaszterek, amelyek szénet és bór atomok. Példa erre H₂C₂B₁₀H₁₀.

A szénvegyületek bizonyos közös jellemzőkkel rendelkeznek:

1. A legtöbb szénvegyület normál hőmérsékleten alacsony reakcióképességű, de hő hatására erőteljesen reagálhatnak. Például a cellulóz a fában stabil szobahőmérsékleten, de hevítés közben ég.
2. Következésképpen a szerves szénvegyületek éghetőnek tekinthetők és üzemanyagként felhasználhatók. Ilyenek például a kátrány, növényi anyagok, földgáz, olaj és szén. Égés után a maradék elsősorban elemi szén.
3. Sok szénvegyület nem poláros, vízben oldhatatlan. Ezért a víz önmagában nem elegendő az olaj vagy a zsír eltávolításához.
4. A szén- és a nitrogénvegyületek gyakran jó robbanóanyagokat képeznek. Az atomok közötti kötések instabilok lehetnek, és valószínűleg jelentős energiát bocsátanak ki, ha eltörnek.
5. A szén- és nitrogéntartalmú vegyületeknek folyadékként jellemzően kellemes és kellemetlen szaga van. A szilárd forma szagtalan lehet. Erre példa a nejlon, amely addig szagol, amíg polimerizálódik.

A szénvegyületek felhasználása korlátlan. Az élet, amint tudjuk, szénre támaszkodik. A legtöbb termék szént tartalmaz, beleértve műanyagokat, ötvözeteket és pigmenteket. Az üzemanyagok és az élelmiszerek szén alapúak.