مدخل إلى الكيمياء المحتوية على الكربون
تهتم الكيمياء العضوية بدراسة المركبات التي تحتوي على الكربون بشكل أساسي، وتغطي جوانب متعددة مثل تركيبها، وتحولاتها الكيميائية، وصفاتها الفيزيائية والكيميائية. تُعرف هذه المركبات غالبًا بالهيدروكربونات، وهي تتألف من عنصري الكربون والهيدروجين. تتناول الكيمياء العضوية مجموعة واسعة من الخصائص والتحولات التي تخضع لها هذه المركبات، بالإضافة إلى تصنيفاتها المختلفة. في هذا المقال، سنتناول كل ما يتعلق بالمركبات المحتوية على الكربون بتفصيل أكبر.
تعريف المركبات المحتوية على الكربون
المركبات المحتوية على الكربون هي تلك المركبات الكيميائية التي يعتمد تركيبها الأساسي على عنصر الكربون. تلعب هذه المركبات دورًا حيويًا في العديد من المجالات، بدءًا من الكيمياء الحيوية وصولًا إلى الصناعات البتروكيماوية. يُعرف علم الكيمياء العضوية بأنه العلم الذي يختص بدراسة هذه المركبات، ويهتم بفهم سلوكها وخصائصها الفريدة.
تصنيف المركبات المحتوية على الكربون
تُصنف المركبات المحتوية على الكربون إلى عدة فئات رئيسية بناءً على تركيبها وروابطها الكيميائية:
- مركبات الكربون الفلزية: تتميز بوجود روابط بين الكربون وفلز. هذه الروابط تمنحها الصفة التساهمية المميزة. تحتوي هذه المركبات على ذرة عنصر E كهرجابية وذرة كربون وتربط بينهما رابطة قطبيّة.
- أشباه الفلزات: تمتلك صفات تجمع بين خصائص الفلزات واللافلزات في الجدول الدوري.
- الفلزات الانتقالية: تقع داخل حدود المستوى الفرعي D في الجدول الدوري، وتحديدًا بين المجموعة الثالثة والثالثة عشر، بما في ذلك السكانديوم والزنك. يُعرف الفلز الانتقالي بأنه ذلك الذي يقع في الجدول الدوري داخل حدود المستوى الفرعي D الجدول بمعنى آخر تلك التي تقع ما بين ثلاثة إلى ثلاثة عشر ضمن مجموعات الجدول الدوري بما فيها السكانديوم والزنك.
أنواع التحولات في المركبات المحتوية على الكربون
تخضع المركبات المحتوية على الكربون لأنواع مختلفة من التحولات الكيميائية، بما في ذلك:
- تحولات الاستبدال: تتضمن استبدال ذرة أو مجموعة من الذرات في جزيء بذرة أو مجموعة ذرات أخرى. يحدث في هذا النوع من أنواع التفاعلات في المركبات العضوية استبدالاً للذرة أو الذرات الموجودة بذرات أخرى في مركب معين.
- تحولات الإضافة: تحدث عندما تتحد مادتين كيميائيتين لتكوين جزيء أكبر. يحدث تفاعل الإضافة بين مادتين كيميائيّتين بالاعتماد على ذرات المواد المتفاعلة، ويُعتبر هذا النوع من التفاعل هو الأبسط إذ يتم تكوين جزيء أكبر من خلال اتحاد جزيئين أو أكثر.
- تحولات الحذف: تتضمن إزالة ذرتين أو مجموعتين من الذرات من جزيء، مما يؤدي إلى تكوين رابطة مزدوجة أو ثلاثية. يمتاز هذا النوع من التفاعلات العضويّة بأنه يستبعد جزيئين من الجزيئات الأصلية للمركب أثناء التفاعل، فيتعرّض الجزيء لعدم الإشباع فينتج عن ذلك نقص في عدد التكافؤ للذرة الواحدة بمقدار جزيئين اثنين.
- تحولات الأكسدة والاختزال: تتضمن انتقال الإلكترونات بين الذرات، مما يؤدي إلى تغيير في عدد الأكسدة. هي عبارة عن مجموعة من التفاعلات الكيميائيّة التي تتضمن حدوث تغييرات جذريّة في عدد أكسدة الذرات لهذه المواد الداخلة في عمليّة التفاعل نتيجة انتقال الإلكترونات بينها.
السمات المميزة للمركبات المحتوية على الكربون
تتميز المركبات المحتوية على الكربون بعدة خصائص:
- توجد غالبًا على شكل جزيئات مستقلة. يمكن العثور على المركّبات العضوية على هيئة جزيئات مستقلّة.
- توجد في حالتين غازية وسائلة. توجد بالحالتين الغازية والسائلة.
- تنصهر في درجات حرارة منخفضة، ومحاليلها ذات درجات غليان مرتفعة. تنصهر عند درجة حرارة منخفضة، كما تعد محاليلها من ذوات الحرارة المرتفعة لحد الغليان.
- عادةً ما تكون غير قابلة للذوبان في الماء. غير قابلة للذوبان في الماء.
- تذوب في المذيبات العضوية مثل الكحول والإيثرات. تقبل الذوبان في المذيبات العضوية كالكحول والإيثرات.
- تتفاعل ببطء مع المواد العضوية وتحتاج إلى عامل مساعد. بطيئة التفاعل مع المواد العضويّة. تحتاج لعامل مساعد حتى تتفاعل.
- تنتشر بشكل كبير بسبب قدرة ذرات الكربون على تكوين روابط تساهمية قوية مع بعضها البعض. تنتشر بشكل كبير وخاصة مركبات الكربون؛ نظراً لقدرة ذراته على الترابط بما يسمى بالروابط التساهميّة مع بعضها البعض.
- تتأثر بالحرارة بسهولة. تُعتبر من المركبات ذات الحساسية العالية للحرارة.
