Введение

Химические вещества, содержащие углерод. Углеродные соединения определяются как химические вещества, содержащие углерод. Соединений углерода существует больше, чем соединений любого другого химического элемента, за исключением водорода. Органических углеродных соединений значительно больше, чем неорганических. Как правило, связи углерода с другими элементами являются ковалентными. Углерод четырёхвалентен, однако углеродные свободные радикалы и карбены существуют как кратковременные промежуточные продукты. Ионы углерода – карбокатионы и карбанионы – также недолговечны. Важным свойством углерода является катенация, то есть способность образовывать длинные углеродные цепи и кольца.

Аллотропы углерода

Известная неорганическая химия аллотропов углерода (алмаз, графит и фуллерены) получила значительное развитие с открытием бакминстерфуллерена в 1985 году, после чего были обнаружены дополнительные фуллерены и их разнообразные производные. Одним из таких классов производных являются соединения включения, в которых ион помещен внутрь полностью углеродной оболочки фуллерена. Это включение обозначается символом "@" в эндоэдральных фуллеренах. Например, ион, состоящий из иона лития, заключенного в бакминстерфуллерен, обозначается как Li+@C60. Подобно любому другому ионному соединению, этот комплексный ион теоретически может образовывать пару с контрионом, формируя соль. Другие элементы также внедряются в так называемые соединения интеркаляции графита.

Смеси углерода и азота

Небольшие неорганические соединения углерода и азота – это цианоген, цианистый водород, цианамид, изоциановая кислота и хлорид цианогена. СоставМолярная масса (г/моль)Точка кипения (°C)Точка плавления (°C)цианоген (CN)252,03−21−28цианистый водородHCN27,0325–26−12–14цианамид CN2H242,04260 (разлагается)44изоциановая кислотаHNCO43,0323,5−86хлорид цианогенаCNCl61,4713−6хлорссульфонил изоцианатCNClO3S141,53107−44хлорид циануровой кислоты(NCCl)3184,41192154 Неорганические соединения углерода и азота

Парацианоген является продуктом полимеризации цианогена. Хлорид циануровой кислоты – это тример хлорида цианогена, а дицианогуанидин – димер цианамида. Другие типы неорганических соединений включают неорганические соли и комплексы, содержащие ионы цианида, цианата, фулмината, тиоцианата и цианамида. Примеры цианидов: цианид меди (CuCN) и цианид калия (KCN); примеры цианатов: цианат калия (KNCO) и цианат серебра (AgNCO); примеры фулминатов: фулминат серебра (AgOCN) и фулминат ртути (HgOCN); пример тиоцианата – тиоцианат калия (KSCN).

Галоиды углерода

Общими углеродными галогенидами являются тетрафторид углерода (CF4), тетрахлорид углерода (CCl4), тетрабромид углерода (CBr4), тетраиодид углерода (CI4) и большое количество других соединений углерода с галогенами.

Карбораны

Карборан — это кластер, состоящий из атомов бора и углерода, например, H2C2B10H10.

Сплавы

Существуют сотни сплавов, содержащих углерод. Наиболее распространенным из этих сплавов является сталь, которую иногда называют "углеродистой сталью" (см.: Категория:Стали). По определению, все виды стали содержат некоторое количество углерода, и все черные сплавы содержат некоторое количество углерода. К другим распространенным сплавам на основе железа и углерода относятся антрацитное железо, чугун, передельное чугуновое железо и ковкое железо. В более специализированных областях также используются шпигель, сплав железа, марганца и углерода, и стеллит, сплав кобальта, хрома, вольфрама и углерода. Независимо от того, было ли это сделано намеренно или нет, следовые количества углерода также обнаруживаются в таких распространенных металлах и их сплавах, как алюминий, хром, магний, молибден, ниобий, торий, титан, вольфрам, уран, ванадий, цинк и цирконий. Например, многие из этих металлов выплавляются с использованием кокса, одной из форм углерода, а алюминий и магний производятся в электролитических ячейках с использованием углеродных электродов. Определенное распределение углерода по всем этим металлам неизбежно.