Oxyde de carbone - Définition

Dioxydes de carbone linéaires

Une des familles d'oxydes de carbone a la formule générale C_nO₂, ou O=(C=)_nO, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une chaîne linéaire d'atomes de carbone sp₂ chapeautée à chaque bout par un atome d'oxygène. Les premiers composés sont les suivants :

• CO₂ ou O=C=O, le dioxyde de carbone ;
• C₂O₂ ou O=C=C=O, l'extrêmement instable éthènedione ;
• C₃O₂ ou O=C=C=C=O, le métastable suboxyde de carbone ou dioxyde de tricarbone ;
• C₄O₂ ou O=C=C=C=C=O, le dioxyde de tétracarbone ou la butatriène-1,4-dione ;
• C₅O₂ ou O=C=C=C=C=C=O, le dioxyde de pentacarbone, stable en solution à température ambiante et pur jusqu'à -90 °C.

Des membres de cette famille ont été détectés à l'état de trace dans des expériences en phase gazeuse à basse pression ou en matrice cryogénique, spécifiquement pour n = 7 et pour n = 17, n = 19 et n = 21.

Structure générale

Habituellement, le carbone est tétravalent, tandis que l'oxygène est divalent et dans la plupart des oxydes de carbone comme dans la plupart des composés du carbone, l'atome de carbone peut alors être lié à quatre autres atomes, tandis que l'atome d'oxygène ne peut être lié au plus qu'à deux atomes. De plus, tandis que le carbone peut former des chaînes arbitrairement longues ou des réseaux, les chaînes de trois oxygènes consécutifs ou plus sont rarement, sinon jamais, observées. Ainsi les oxydes de carbone électriquement neutres connus consistent en un ou plusieurs squelettes carbonés, incluant les structures cycliques et aromatiques, connectés et clos par des groupes oxo, -O- ou =O, et peroxo, -O-O-.

Des atomes de carbone non tétravalents mais divalents sont trouvés dans certains oxydes, comme les biradiraux, monoxyde de carbone, CO ou :C=O, monoxyde de dicarbone, C₂O ou :C=C=O, et monoxyde de tricarbone, C₃O ou :C=C=C=O, mais à part le premier, ces oxydes sont généralement trop réactifs pour être séparés en quantité. La perte ou le gain d'électrons peut produire des oxygènes chargés négativement et monovalents, –O^–, des oxygènes chargés positivement et trivalents, ≡O⁺ ou encore des atomes de carbone chargés négativement et trivalents, ≡C^–. Ces deux dernières formes se rencontrent dans le monoxyde de carbone, ^–C≡O⁺ alors que les atomes d'oxygène chargés négativement apparaissent dans les oxocarbones anioniques (en).

Polycétones cycliques de type radialène

Une autre famille d'oxydes de carbone méritant une attention spéciale est celle des oxydes de carbone cycliques de type radialène de formule générale C_nO_n ou (CO)_n. Ils peuvent être vus comme étant des oligomères cycliques du monoxyde de carbone ou comme des n-uples cétones de cycloalcanes à n carbones. Le monoxyde de carbone peut être vu comme le premier composé de cette famille (n = 1). Des études théoriques indiquent que l'éthènedione, C₂O₂ ou O=C=C=O, et la cyclopropanetrione, C₃O₃, ne peuvent exister. Les trois composés suivants, C₄O₄, C₅O₅ et C₆O₆ sont théoriquement possibles mais probablement peu stables et jusqu'à maintenant, ils n'ont été synthétisés qu'en minuscules quantités.

(CO)3 cyclopropane- trione	(CO)4 cyclobutane- tétrone	(CO)5 cyclopentane- pentone	(CO)6 cyclohexane- hexone

D'un autre côté, les anions de ces oxydes de carbone sont relativement stables et certains d'entre eux sont connus depuis le XIX^e siècle :

L'oxyde cyclique C₆O₆ forme aussi les anions stables de la tétrahydroxybenzoquinone (C₆O₆^4–) et du hexahydroxybenzène (C₆O₆^6–). L'aromaticité de ces anions a été étudiée par des méthodes théoriques.