Kohlenstoff ist ein entscheidendes Element unserer Welt. Alles, was uns umgibt, ist wahrscheinlich eine Verbindung aus Kohlenstoff. Lebensmittel, Brennstoffe, Textilien, Medikamente – alles ist entweder eine Verbindung aus Kohlenstoff oder einem seiner Substituenten. Wir wollen uns also mit einigen wichtigen Kohlenstoffverbindungen befassen.
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Was sind Kohlenstoffverbindungen?
Kohlenstoffverbindungen sind Verbindungen, deren Moleküle ein Kohlenstoffatom enthalten. Sie sind chemische Substanzen, bei denen ein Kohlenstoffatom an ein Atom eines anderen Elements gebunden ist. Diese Verbindungen sind im Allgemeinen organischer Natur. Viele Schüler haben jedoch den falschen Eindruck, dass ein Molekül, das Kohlenstoff enthält, gleichbedeutend damit ist, dass es organisch ist. Dies ist falsch. Es gibt auch verschiedene anorganische Kohlenstoffverbindungen, wie z.B. CO2 (Kohlendioxid).
Kohlenstoffverbindungen lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen:
Gesättigte Kohlenstoffverbindungen
Kohlenstoffverbindungen, die nur eine einzige Bindung zwischen sich haben, sind gesättigte Verbindungen. Ein Beispiel dafür ist Ethan, das C2H6 ist. Hier ist das Duplett oder Oktett der beiden Atome durch nur eine einzige Bindung vollständig ausgefüllt.
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Ungesättigte Kohlenstoffverbindungen
Atome, die nur durch Doppel- oder Dreifachbindungen erfüllt sind, sind ungesättigte Kohlenstoffverbindungen. Ethen C2H4 ist eine ungesättigte Kohlenstoffverbindung, es hat eine Doppelbindung.
Typen von Kohlenstoffverbindungen
Werfen wir nun einen Blick auf die verschiedenen Arten von Verbindungen
Organische Verbindungen
Dies ist die größte Klasse von Kohlenstoffverbindungen. Eine organische Verbindung muss Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Die vier Hauptkategorien organischer Verbindungen, die in allen Lebewesen vorkommen, sind Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren.
Anorganische Kohlenstoffverbindungen
Es ist nicht notwendig, dass das Vorhandensein eines Kohlenstoffs bedeutet, dass die Verbindung als organisch eingestuft werden muss. Anorganische Kohlenstoffverbindungen sind seltener als organische Verbindungen, aber sie kommen vor. Einige Beispiele für anorganische Verbindungen sind Schwefelkohlenstoff (CS2), Cyanwasserstoff (HCN) und, am offensichtlichsten, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Einige dieser anorganischen Kohlenstoffverbindungen sind
- Karbite: Binäre Verbindungen, die aus den Atomen von Kohlenstoff und einem anderen Element mit einer geringeren Elektronegativität als Kohlenstoff bestehen. Ein Beispiel wäre Titancarbid.
- Carbonate: Ein Carbonat ist ein Salz einer Kohlensäure. Das häufigste ist Calciumcarbonat CaCO3
- Cyanide: Chemische Verbindung, die eine Cyanogruppe enthält. Es handelt sich um ein Kohlenstoffatom, das dreifach an ein Stickstoffatom gebunden ist. Ein Beispiel wäre Natriumcyanid.
Organometallische Verbindungen
Verbindungen, die mit einer Kohlenstoff-Metall-Bindung gebildet werden, sind als organometallische Verbindungen bekannt. Sie sind ionische Verbindungen und aufgrund der elektropositiven Natur der Metalle sehr polare Bindungen.
Kohlenstoff-Allotrope
Allotrope sind alle verschiedenen physikalischen Formen desselben Elements. Die Atome des Elements sind unterschiedlich miteinander verbunden, was ihnen unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften verleiht. Kohle, Graphit und Diamant sind Allotrope des Kohlenstoffatoms.
Kohlenstofflegierungen
Reine Metalle werden geschmolzen, wobei Koks als Brennstoff und Reduktionsmittel verwendet wird. Dies führt zu vielen Legierungen, die ein Element Kohlenstoff enthalten. Der Kohlenstoffstahl ist ein Beispiel dafür, dass Eisen mit Kohlenstoff legiert wird.
Alkoholherstellung: Ethanol
(Quelle: Wikipedia)
Alle alkoholischen Getränke der Welt sind eigentlich eine Form von Kohlenstoffverbindungen. Alkoholische Getränke werden eigentlich durch Zugabe von Ethanol hergestellt. Der Prozess der Gärung wird genutzt, um Ethanol (Alkohol) aus Glukose herzustellen. Ein Molekül Glukose liefert Ethanol und Kohlendioxid als Nebenprodukte. Alkohole enthalten also eigentlich Kohlenhydrate.
Gelöstes Beispiel für dich
Q: Alkoholische Getränke enthalten welche der folgenden Stoffe?
- Glycerin
- Ethylalkohol
- Methylalkohol
- Isopropylalkohol
Sol: Die richtige Antwort ist Option „b“. Alkoholische Getränke enthalten Ethylalkohol (Ethanol). Der Alkoholgehalt ist ein Standardmaß dafür, wie viel Ethylalkohol in einem bestimmten Volumen eines alkoholischen Getränks enthalten ist.