Anglies junginiai: ką turėtumėte žinoti

Anglies junginiai yra cheminės medžiagos, kurių sudėtyje yra anglies atomai surištos su bet kokiu kitu elementu. Anglies junginių yra daugiau nei bet kuriame kitame elemente išskyrus vandenilį. Didžioji šių molekulių dalis yra organinių anglies junginių (pvz., Benzeno, sacharozės), nors taip pat egzistuoja daugybė neorganinių anglies junginių (pvz., anglies dvideginis). Viena svarbi anglies savybė yra kationacija, tai yra sugebėjimas sudaryti ilgas grandines arba polimerai. Šios grandinės gali būti linijinės arba sudaryti žiedus.

Anglies dažniausiai sudaro kovalentinius ryšius su kitais atomais. Anglis sudaro nepolinius kovalentinius ryšius, kai ji jungiasi su kitais anglies atomais ir polinius kovalentinius ryšius su nemetalais ir metaloidais. Kai kuriais atvejais anglis sudaro jonines jungtis. Pavyzdys yra kalcio ir anglies jungtis kalcio karbide, CaC₂.

Anglies angliavandeniliai paprastai yra tetravalentiniai (oksidacijos būsena yra +4 arba -4). Tačiau žinomos ir kitos oksidacijos būsenos, įskaitant +3, +2, +1, 0, -1, -2 ir -3. Netgi žinoma, kad anglis sudaro šešis ryšius, kaip ir heksametilbenzenas.

Nors du pagrindiniai anglies junginių klasifikavimo būdai yra organiniai arba neorganiniai, yra tiek daug skirtingų junginių, kad juos galima dar padalyti.

Allotropai yra skirtingos elemento formos. Techniškai jie nėra junginiai, nors struktūros dažnai vadinamos tuo vardu. Svarbūs anglies allotropai yra amorfinė anglis, deimantas, grafitas, grafenas ir fullenai. Kiti alotropai yra žinomi. Nors visi allotropai yra to paties elemento formos, jie pasižymi labai skirtingomis savybėmis.

Organiniai junginiai kažkada buvo apibrėžti kaip bet koks anglies junginys, kurį suformavo tik gyvas organizmas. Dabar daugelį šių junginių galima susintetinti laboratorijoje arba buvo nustatyta, kad jie skiriasi nuo organizmų, todėl apibrėžimas buvo patikslintas (nors dėl to nebuvo susitarta). Organiniame junginyje turi būti bent anglis. Dauguma chemikų sutinka, kad jame turi būti vandenilio. Nepaisant to, kai kurių junginių klasifikacija ginčijama. Pagrindinės organinių junginių klasės apima (bet tuo neapsiriboja) angliavandeniai, lipidai, baltymaiir nukleorūgštys. Organinių junginių pavyzdžiai yra benzenas, toluenas, sacharozė ir heptanas.

Neorganiniai junginiai gali būti randami mineraluose ir kituose gamtiniuose šaltiniuose arba gali būti gaminami laboratorijoje. Pavyzdžiai yra anglies oksidai (CO ir CO₂), karbonatai (pvz., CaCO₃), oksalatai (pvz., BaC₂O₄), anglies sulfidai (pvz., anglies disulfidas, CS₂), anglies-azoto junginiai (pvz., vandenilio cianidas, HCN), anglies halogenidai ir karboranai.

Organiniai metaliniai junginiai turi bent vieną anglies ir metalo jungtį. Pavyzdžiai yra tetraetilo švinas, ferocenas ir Zeise'o druska.

Keli lydiniuose yra anglies, įskaitant plieną ir ketaus. „Grynieji“ metalai gali būti užlydomi naudojant koksą, todėl juose taip pat yra anglies. Pavyzdžiai yra aliuminis, chromas ir cinkas.

Kai kurios junginių klasės turi pavadinimus, kurie nurodo jų sudėtį:

• Karbidai: Karbidai yra dvejetainiai junginiai, kuriuos sudaro anglis ir kitas mažesnio elektronegatyvumo elementas. Pavyzdžiai yra Al₄C₃, CaC₂, SiC, TiC, WC.
• Anglies halogenidai: Anglies halogenidai susideda iš anglies, sujungtos su halogenas. Kaip pavyzdžius galima paminėti anglies tetrachloridą (CCl₄) ir anglies tetraiodidas (Cl₄).
• Karboranai: Karboranai yra molekulinės grupės, kuriose yra ir anglies, ir boro atomai. Pavyzdys yra H₂C₂B₁₀H₁₀.

Anglies junginiai pasižymi tam tikromis bendromis savybėmis:

1. Daugelio anglies junginių reaktyvumas įprastoje temperatūroje yra mažas, tačiau, veikiant šilumai, jie gali stipriai reaguoti. Pavyzdžiui, celiuliozė medienoje yra stabili kambario temperatūroje, tačiau kaitinant ji dega.
2. Dėl to organiniai anglies junginiai laikomi degiais ir gali būti naudojami kaip kuras. Pavyzdžiui, derva, augalinės medžiagos, gamtinės dujos, nafta ir anglis. Po deginimo pirmiausia lieka elementarioji anglis.
3. Daugelis anglies junginių yra nepoliniai ir mažai tirpi vandenyje. Dėl šios priežasties vien vandens nepakanka aliejui ar riebalams pašalinti.
4. Anglies ir azoto junginiai dažnai sukuria gerus sprogmenis. Ryšiai tarp atomų gali būti nestabilūs ir, išsiskyrus, gali išskirti didelę energiją.
5. Junginiai, turintys anglies ir azoto, paprastai turi aiškų ir nemalonų kvapą kaip skysčiai. Kieta forma gali būti bekvapė. Pavyzdys yra nailonas, kuris kvepia tol, kol jis polimerizuojasi.

Anglies junginių naudojimas yra neribotas. Gyvenimas, kokį mes žinome, priklauso nuo anglies. Daugelyje produktų yra anglies, įskaitant plastikus, lydinius ir pigmentus. Kuro ir maisto produktų pagrindas yra anglis.