carbon - forbindelser

Carbons forbindelser er så talrige, at deres kemi normalt behandles under betegnelsen organisk kemi, men nogle få stoffer behandles traditionelt under uorganisk kemi; det gælder især de forbindelser, der har ét carbonatom pr. formelenhed, samt forbindelser, der dannes ved højtemperaturreaktioner mellem carbon og metaller.

Oxygenforbindelser. Luftarterne carbondioxid (kuldioxid, kultveilte), CO₂, og carbonmonoxid (kulmonoxid, kulilte, kulos), CO, dannes samtidigt ud fra carbon ved hhv. fuldstændig forbrænding og ufuldstændig forbrænding (underskud af oxygen). Ved høj temperatur reagerer carbon med vand og danner CO og CO₂ samt hydrogen, H₂. Blandingen af carbonmonoxid og hydrogen giver ved forbrænding carbondioxid og vand og anvendes som varmekilde ved synteser ved meget høje temperaturer (1000-3000 °C). Blandingen kan også danne methanol, CH₃OH, når den ledes over en katalysator, fx zinkoxid. Carbondioxid er en normal bestanddel af Jordens atmosfære (0,03%) og ikke egentlig giftigt. Carbonmonoxid er derimod giftigt, da det fortrænger oxygen fra blodets hæmoglobin. Et indhold i luften på 0,3% virker dræbende på mennesker i løbet af 15 minutter.

Carbonater. Carbondioxid er opløseligt i vand, hvorved det danner kulsyre (carbonsyre):
CO₂ + H₂O → H₂CO₃.
Kulsyre kan danne to typer af salte: hydrogencarbonater (bicarbonater, tvekulsure salte) indeholdende ionen HCO₃^—, fx natriumhydrogencarbonat, NaHCO₃, og carbonater (kulsure salte) indeholdende ionen CO₃^2—, fx calciumcarbonat, CaCO₃. Store carbonatforekomster findes i og ved alkaliske søer bl.a. i Nordamerika og i Afrika, hvor der findes store aflejringer af mineralet trona. Dette udnyttes i stigende grad til fremstilling af soda, natriumcarbonat, Na₂CO₃∙10H₂O, der også fremstilles industrielt ved Solvay-metoden, se soda.

Halogenforbindelser. Carbon danner forbindelser med halogenerne fluor, F, klor, Cl, brom, Br og jod, I. Der findes dels forbindelser af typen CX₄, hvor X er et af halogenerne, fx tetraklormethan, CCl₄, der anvendes som opløsningsmiddel, dels blandede forbindelser som fx CF₂Cl₂, der under handelsnavnet freon (her freon-12) har haft udbredt anvendelse, bl.a. til forstøvning af væsker (fx i spraydåser). Da freon formodes at virke nedbrydende på ozonlaget, er brugen af freon nu forbudt i mange lande, heriblandt Danmark. Et polymert produkt af carbon og fluor med sammensætningen CF₂ (Teflon®) har fundet en del praktiske anvendelser (fx til belægning på stegepander), da det er meget stabilt over for mange kemiske påvirkninger.

Svovl- og nitrogenforbindelser. Carbon reagerer med svovl til carbondisulfid (svovlkulstof), CS₂, der bl.a. anvendes som opløsningsmiddel i celluloseindustrien. I analogi med, at CO₂ danner carbonater, danner CS₂ thiocarbonater, fx bariumthiocarbonat, BaCS₃. Nitrogen bindes til carbon i forbindelser som fx kaliumcyanid, KCN, og natriumcyanid, NaCN. Det er giftige, saltagtige forbindelser, der med syre giver den giftige luftart hydrogencyanid (cyanbrinte), HCN; se også cyanforbindelser. Nitrogen og svovl er begge bundet til carbon i fx KNCS, kaliumthiocyanat.

Carbider. Carbon danner med mange metaller ved temperaturer over 2000 °C forbindelser, der kaldes carbider. Nogle af dem reagerer med vand eller fortyndede syrer og danner carbonhydrider. Eksempler herpå er berylliumcarbid, Be₂C, og aluminiumcarbid, Al₄C₃, der begge med vand danner methan, CH₄, samt calciumcarbid, CaC₂, der udvikler acetylen, C₂H₂. Syrebestandige carbider er bl.a. siliciumcarbid, SiC, karborundum, et vigtigt slibemiddel, cementit, Fe₃C, en vigtig komponent i stålfremstilling, og carbider af titan, zirconium, niobium og tantal, der har smeltepunkter mellem 3000 og 4000 °C.

Læs mere om carbon.