Composti inorganici del carbonio
I composti inorganici del carbonio sono sostanze che contengono carbonio estratte da minerali, secondo un’antica definizione ancora accettata.
Nel 1807, il chimico svedese Berzeluis coniò il termine “chimica organica” per indicare la branche della chimica che si occupa di composti contenenti carbonio estratti da organismi viventi. In contrapposizione, i composti contenenti carbonio estratti dai minerali venivano definiti “composti inorganici del carbonio”. Nonostante nel 1828 il chimico tedesco Wöhler abbia sintetizzato l’urea a partire dalla decomposizione del cianato di ammonio, la suddivisione ipotizzata da Berzelius è ancora oggi utilizzata.
Il carbonio si presenta in varie forme allotropiche, tra cui il diamante e la grafite. Solo negli ultimi decenni sono state scoperte altre forme allotropiche, come i fullerene e il grafene.
La chimica del carbonio è determinata da tre fattori principali: l’ibridazione del carbonio, l’elettronegatività e la formazione di doppi legami con i non metalli come azoto, ossigeno, fosforo e zolfo.
Composti
I composti inorganici del carbonio includono carburi, ossidi e carbonati.
I carburi possono essere classificati in base alle loro proprietà e si distinguono in carburi covalenti o molecolari, ionici o salini e interstiziali. Tra i carburi più importanti ci sono il carburo di silicio, il carburo di calcio e il carburo di tungsteno.
Ossidi
Gli ossidi del carbonio includono il monossido di carbonio (CO) e il biossido di carbonio (CO2), derivanti rispettivamente dalla combustione incompleta e completa del carbonio. Il monossido di carbonio può essere ottenuto anche dalla reazione tra carbonio e vapore acqueo.
Il monossido di carbonio è un gas tossico che reagisce con l’emoglobina del sangue per formare la carbossiemoglobina. È un gas incolore, insapore e inodore.
Il biossido di carbonio è un gas incolore, inodore e incombustibile costituito da una molecola lineare apolare. E’ un gas presente nell’atmosfera ottenuto da processi di combustione, dalla fermentazione dei carboidrati ed è un sottoprodotto della respirazione. E’ una sostanza di fondamentale importanza nei processi vitali di animali e piante.
Inoltre, il biossido di carbonio trova ampio utilizzo nell’industria chimica.La fotosintesi clorofilliana e la respirazione sono processi cruciali nel ciclo del carbonio. Le piante verdi, organismi autotrofi, sono in grado di convertire il biossido di carbonio e l’acqua in glucosio e ossigeno secondo l’equazione: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2. Al contrario, nel processo di respirazione, viene assunto ossigeno e la reazione avviene in senso inverso.
Il biossido di carbonio si solubilizza in acqua a pressione atmosferica per formare un equilibrio con l’acido carbonico. La sua solubilità è influenzata dalla pressione secondo la legge di Henry. Questo gas incombustibile è utilizzato in diversi settori, tra cui nell’industria alimentare come regolatore dell’acidità e negli estintori.
I carbonati, composti inorganici del carbonio, includono il carbonato di sodio (soda), che trova impiego nell’igiene domestica, nella produzione di vetro, carta, saponi e detergenti. Questo composto è inoltre utilizzato come addolcitore dell’acqua, per precipitare gli ioni di calcio e magnesio presenti nelle acque dure, e come materia prima per la sintesi di vari composti chimici.
Altri carbonati comuni sono il carbonato di potassio (potassa), utilizzato nella produzione di vetro e saponi, quello di litio, impiegato nelle batterie al litio e come stabilizzante dell’umore, e il carbonato di calcio, impiegato nella fabbricazione di carta e materie plastiche e come correttivo dell’acidità del terreno.
Inoltre, ci sono altri composti legati al carbonato come quelli di stronzio, nichel e cobalto, ognuno con diversi utilizzi industriali e chimici. Gli idrogeno carbonati, noti come bicarbonati, sono impiegati in prodotti come lieviti chimici, antiacidi, dentifrici e per la deacidificazione dei fumi industriali derivanti da processi di combustione.
In conclusione, i carbonati e gli idrogeno carbonati giocano un ruolo significativo in numerosi settori industriali e chimici, fornendo una vasta gamma di utilizzi e applicazioni nella vita di tutti i giorni.