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A química do carbono é tradicionalmente associada à química orgânica, mas também há muitos aspectos relevantes para a química inorgânica. Ao discutir esses atos, pode-se ver como o carbono interage com metais. A seguir, discute-se de alguns pontos de interesse que conectam a química do carbono com a química inorgânica: Alótropos de carbono e suas propriedades inorgânicas: Diamante: O diamante é constituído por átomos de carbono ligados por ligações covalentes simples, organizados em uma estrutura tetraédrica. Essa configuração proporciona ao diamante uma excelente condutividade térmica e o torna um isolante elétrico. A densidade do diamante (3,5 g/cm³) é maior que a da grafite (2,2 g/cm³), favorecendo a formação de diamantes sob condições de alta pressão e temperatura. Embora a energia livre do diamante seja maior que a da grafite, a conversão entre as duas formas é muito lenta. Grafite: Na grafite, os átomos de carbono estão organizados em camadas, onde cada camada é composta por anéis de seis membros ligados covalentemente. Essa divisão permite a grafite ser mais reativa que o diamante. Essa estrutura em camadas confere à grafite suas propriedades únicas, como alta condutividade elétrica no plano delas, cerca de 5000 vezes maior do que entre as camadas. Além disso, a grafite também é um excelente lubrificante devido à capacidade das camadas de deslizar umas sobre as outras. Fulerenos e nanotubos de carbono: Estruturas esféricas ou cilíndricas de carbono com propriedades mecânicas, elétricas e térmicas excepcionais, usadas em nanomateriais e tecnologias avançadas. Diferente do diamante e da grafite, os fulerenos são solúveis em solventes apolares como hexano e tolueno, e apresentam cores distintas em solução: C60 é magenta, C70 é vermelho-vinho, e C76 é verde-amarelado. Eles sublimam quando aquecidos devido às fracas forças intermoleculares. Já os nanotubos, existem duas classes principais deles: os de paredes simples (NCPS) e os de paredes múltiplas (NCPM). Os NCPS são nanotubos únicos, enquanto os NCPM consistem em várias camadas concêntricas de nanotubos, semelhantes a um cabo coaxial. Grafeno: Com a espessura de apenas um átomo, o grafeno (que possui uma estrutura atômica semelhante a uma tela de arame de galinheiro) é completamente transparente. Ele se comporta como um semimetal, exibindo propriedades elétricas e magnéticas incomuns e, sendo mantido junto por um sistema σ e um sistema π conjugado, é extremamente resistente. Compostos de Carbono com Metais Os compostos binários de carbono com elementos menos eletronegativos (exceto o hidrogênio) são chamados de carbetos, sólidos duros com altos pontos de fusão. São compostos onde o carbono se liga a metais, formando estruturas como o carbeto de cálcio (CaC₂), que reage com água para produzir acetileno (C₂H₂). Apesar dessas propriedades comuns, há, na verdade, três tipos de ligação nos carbetos: iônica, covalente e metálica. Gases de Carbono e Suas Reações Monóxido de carbono e dióxido de carbono: O monóxido de carbono é um gás incolor e inodoro, altamente tóxico. A ligação entre carbono e oxigênio no monóxido de carbono é curta, sugerindo uma ligação tripla. O diagrama de níveis de energia simplificado para os orbitais moleculares do monóxido de carbono mostra uma ordem de ligação de 3, derivada de um orbital ligante σ e dois orbitais ligantes π. Ele também um forte agente redutor, usado industrialmente para reduzir óxido de ferro(III) a ferro metálico. Já o dióxido de carbono, um gás denso e inodoro, é usado para extinção de incêndios e na agricultura como substituto de fumigantes tóxicos. Além disso, reage com bases para formar carbonatos e bicarbonatos. Em solução aquosa, forma ácido carbônico, que é um ácido diprótico fraco. A alta solubilidade do dióxido de carbono na água é atribuída à captura de moléculas de CO2 por aglomerados de moléculas de água através de ligações de hidrogênio. Carbonatos e hidrogenocarbonatos O íon carbonato é bastante básico em solução aquosa devido à reação de hidrólise que produz hidrogeno carbonato e íon hidróxido. A maioria dos carbonatos é insolúvel, exceto o carbonato de amônio e os carbonatos de metais alcalinos. Os carbonatos de metais alcalinos (exceto o de lítio) não se decompõem ao serem aquecidos. O carbonato de lítio e os carbonatos de metais moderadamente eletropositivos, como o cálcio, decompõem-se em óxido metálico e dióxido de carbono quando aquecidos. Soluções de hidrogenocarbonatos de lítio e de metais do Grupo 2 podem ser preparadas, mas, mesmo em solução, os hidrogenocarbonatos se decompõem em carbonatos quando aquecidos. Referências: RAYNER-CANHAM, Geoff; OVERTON, Tina. Química inorgânica descritiva. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015. 553 p. ISBN 9788521626138. RODGERS, Glen E. Química inorgânica descritiva, de coordenação e de estado sólido. São Paulo: Cengage Learning, 2018. ISBN 9788522126798.