Kolföreningar: Vad du borde veta

Kolföreningar är kemiska ämnen som innehåller kolatomer bundna till något annat element. Det finns fler kolföreningar än för något annat element utom väte. Majoriteten av dessa molekyler är organiska kolföreningar (t.ex. bensen, sackaros), även om ett stort antal oorganiska kolföreningar också finns (t.ex. koldioxid). En viktig egenskap hos kol är kätting, vilket är förmågan att bilda långa kedjor eller polymerer. Dessa kedjor kan vara linjära eller kan bilda ringar.

Kol bildar oftast kovalenta bindningar med andra atomer. Kol bildar icke-polära kovalenta bindningar när det binds till andra kolatomer och polära kovalenta bindningar med icke-metaller och metalloider. I vissa fall bildar kol joniska bindningar. Ett exempel är en bindning mellan kalcium och kol i kalciumkarbid, CaC₂.

Kol är vanligtvis tetravalent (oxidationstillståndet +4 eller -4). Emellertid är andra oxidationstillstånd kända, inklusive +3, +2, +1, 0, -1, -2 och -3. Kol har till och med varit känt för att bilda sex bindningar, som i hexametylbensen.

Även om de två huvudsakliga sätten att klassificera kolföreningar är som organiska eller oorganiska finns det så många olika föreningar att de kan delas ytterligare.

Allotropes är olika former av ett element. Tekniskt sett är de inte föreningar, även om strukturerna ofta kallas med det namnet. Viktiga kolotillskott inkluderar amorft kol, diamant, grafit, grafen och fullerener. Andra allotroper är kända. Även om allotropes är alla former av samma element, har de oerhört olika egenskaper från varandra.

Organiska föreningar definierades en gång som någon kolförening som uteslutande bildades av en levande organisme. Många av dessa föreningar kan nu syntetiseras i ett labb eller har visat sig skilja sig från organismer, så definitionen har reviderats (även om det inte har kommit överens om). En organisk förening måste innehålla minst kol. De flesta kemister håller med om att väte också måste vara närvarande. Trots detta bestrider klassificeringen av vissa föreningar. Viktiga klasser av organiska föreningar inkluderar (men är inte begränsade till) kolhydrater, lipider, proteiner, och nukleinsyror. Exempel på organiska föreningar inkluderar bensen, toluen, sackaros och heptan.

Oorganiska föreningar kan hittas i mineraler och andra naturliga källor eller kan tillverkas i labbet. Exempel inkluderar koloxider (CO och CO₂karbonater (t.ex. CaCO₃) oxalater (t.ex. BaC₂O₄), kolsulfider (t.ex. koldisulfid, CS₂), kol-kväveföreningar (t.ex. vätecyanid, HCN), kolhalogenider och karboraner.

Organometalliska föreningar innehåller minst en kol-metallbindning. Exempel inkluderar tetraetyl bly, ferrocen och Zeises salt.

Flera legeringar innehåller kolinklusive stål och gjutjärn. "Rena" metaller kan smältas med koks, vilket gör att de också innehåller kol. Exempel inkluderar aluminium, krom och zink.

Vissa klasser av föreningar har namn som anger deras sammansättning:

• karbider: Karbider är binära föreningar som bildas av kol och ett annat element med en lägre elektronegativitet. Exempel inkluderar Al₄C₃CaC₂SiC, TiC, WC.
• Kolhalider: Kolhalogenider består av kol bundet till en halogen. Exempel inkluderar koltetraklorid (CCl₄) och koltetrajodid (Cl₄).
• Karboraner: Karboraner är molekylkluster som innehåller både kol och boratomer. Ett exempel är H₂C₂B₁₀H₁₀.

Kolföreningar har vissa gemensamma egenskaper:

1. De flesta kolföreningar har låg reaktivitet vid vanlig temperatur men kan reagera kraftigt när värme appliceras. Till exempel är cellulosa i trä stabil vid rumstemperatur, men brinner ändå när den värms upp.
2. Som en konsekvens anses organiska kolföreningar vara brännbara och kan användas som bränslen. Exempel inkluderar tjära, växtmaterial, naturgas, olja och kol. Efter förbränning är återstoden huvudsakligen elementärt kol.
3. Många kolföreningar är opolära och uppvisar låg löslighet i vatten. Av detta skäl är vatten ensam inte tillräckligt för att ta bort olja eller fett.
4. Föreningar med kol och kväve gör ofta bra sprängämnen. Bindningarna mellan atomerna kan vara instabila och sannolikt frigöra betydande energi när de bryts.
5. Föreningar som innehåller kol och kväve har vanligtvis en distinkt och obehaglig lukt som vätskor. Den fasta formen kan vara luktfri. Ett exempel är nylon, som luktar tills det polymeriseras.

Användningen av kolföreningar är obegränsade. Livet som vi känner till det är beroende av kol. De flesta produkter innehåller kol, inklusive plast, legeringar och pigment. Bränslen och livsmedel är baserade på kol.