Оксид вуглецю (IV), вугільна кислота та їх солі. Вуглець — характеристика елемента та хімічні властивості Отримання, хімічні властивості та реакції

(IV) (СО 2, діоксид вуглецю, вуглекислий газ)являє собою безбарвний газ без смаку та запаху, який важче за повітряі розчинний у воді.

У звичайних умовах твердий діоксид вуглецю перетворюється відразу на газоподібний стан, минаючи стан рідини.

За великої кількості оксид вуглецю люди починають задихатися. Концентрація більше 3% призводить до прискореного дихання, а понад 10% спостерігається втрата свідомості та смерть.

Хімічні властивості оксиду вуглецю.

Оксид вуглецю - це ангідрид вугільної кислоти Н 2 3 .

Якщо пропускати оксид вуглецю через гідроксид кальцію (вапняна вода), спостерігається випадання осаду білого кольору:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O,

Якщо вуглекислий газ узятий у надлишку, то спостерігається утворення гідрокарбонатів, які розчиняються у воді:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2,

Які потім розпадаються при нагріванні:

2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Застосування оксиду вуглецю.

Використовують діоксид вуглецю в різних областяхпромисловості. У хімічному виробництві – як холодоагент.

У харчовій промисловості використовують його як консервант Е290. Хоча йому й привласнили «умовно безпечний», насправді це не так. Медики довели, що часте вживання Е290 призводить до накопичення токсичної отруйної сполуки. Тому треба уважніше читати етикетки на продуктах.

Вуглець (С)- Типовий неметал; в періодичній системізнаходиться у 2-му періоді IV групі, головній підгрупі. Порядковий номер 6, Ar = 12011 а.е.м., заряд ядра +6.

Фізичні властивості:вуглець утворює безліч алотропних модифікацій: алмаз– одна з найтвердіших речовин, графіт, вугілля, сажа.

Атом вуглецю має 6 електронів: 1s 2 2s 2 2p 2 . Останні два електрони розташовуються на окремих р-орбіталях і є неспареними. У принципі, ця пара могла б займати одну орбіталь, але в такому разі зростає міжелектронне відштовхування. Тому один з них займає 2р х, а інший, або 2р у , або 2р z-орбіталі.

Відмінність енергії s- і р-підрівнів зовнішнього шару невелика, тому атом досить легко переходить у збуджений стан, при якому один із двох електронів з 2s-орбіталі переходить на вільну 2р.Виникає валентний стан, що має конфігурацію 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Саме такий стан атома вуглецю характерний для решітки алмазу — тетраедричне просторове розташування гібридних орбіталей, однакова довжина та енергія зв'язків.

Це явище, як відомо, називають sp 3 -гібридизацією,а функції, що виникають - sp 3 -гібридними . Утворення чотирьох sp 3 -зв'язків забезпечує атому вуглецю більш стійкий стан, ніж три р-р-та одна s-s-зв'язку. Крім sp 3 -гібридизації у атома вуглецю спостерігається також sp 2 - і sp-гібридизація . У першому випадку виникає взаємне накладення s-та двох р-орбіталей. Утворюються три рівнозначні sp 2 - гібридних орбіталі, розташовані в одній площині під кутом 120 ° один до одного. Третя орбіталь р незмінна і спрямована перпендикулярно до площини. sp 2 .


При sp-гібридизації відбувається накладення орбіталей s та р. Між двома утвореними рівноцінними гібридними орбіталями виникає кут 180 °, при цьому дві р-орбіталі у кожного з атомів залишаються незмінними.

Алотрорпію вуглецю. Алмаз та графіт

У кристалі графіту атоми вуглецю розташовані в паралельних площинах, займаючи в них вершини правильних шестикутників. Кожен із атомів вуглецю пов'язаний з трьома сусідніми sp 2 -гібридними зв'язками. Між паралельними площинами зв'язок здійснюється за рахунок ван-дер-ваальсових сил. Вільні р-орбіталі кожного з атомів спрямовані перпендикулярно до площин ковалентних зв'язків. Їх перекриття пояснюється додатковий π-зв'язок між атомами вуглецю. Таким чином, від валентного стану, в якому знаходяться атоми вуглецю в речовині, залежать властивості цієї речовини.

Хімічні властивості вуглецю

Найбільш характерні ступеніокиснення: +4, +2.

При низьких температурах вуглець інертний, але при нагріванні його активність зростає.

Вуглець як відновник:

- З киснем
C 0 + O 2 - t ° = CO 2 вуглекислий газ
при нестачі кисню - неповне згоряння:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O чадний газ

- зі фтором
З + 2F 2 = CF 4

- З водяною парою
C 0 + H 2 O – 1200° = +2 O + H 2 водяний газ

- З оксидами металів. Таким чином виплавляють метал із руди.
C 0 + 2CuO - t ° = 2Cu + C +4 O 2

- З кислотами - окислювачами:
C 0 + 2H 2 SO 4 (конц.) = З +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
З 0 + 4HNO 3 (конц.) = З +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- із сіркою утворює сірковуглець:
С + 2S2 = СS2.

Вуглець як окислювач:

- з деякими металами утворює карбіди

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- з воднем - метан (а також величезна кількість органічних сполук)

C 0 + 2H 2 = CH 4

- З кремнієм, утворює карборунд (при 2000 ° C в електропечі):

Знаходження вуглецю в природі

Вільний вуглець зустрічається у вигляді алмазу та графіту. У вигляді сполук вуглець перебуває у складі мінералів: крейди, мармуру, вапняку – СаСО 3 , доломіту – MgCO 3 *CaCO 3 ; гідрокарбонатів - Mg(НCO 3) 2 і Са(НCO 3) 2 , 2 входить до складу повітря; вуглець є головною складовоюприродних органічних сполук – газу, нафти, кам'яного вугілля, торфу, входить до складу органічних речовинбілків, жирів, вуглеводів, амінокислот, що входять до складу живих організмів.

Неорганічні сполуки вуглецю

Ні іони С 4+ , ​​ні С 4- ‑ ні за яких звичайних хімічних процесів не утворюються: у сполуках вуглецю є ковалентні зв'язки різної полярності.

Оксид вуглецю (II)СО

Чадний газ; безбарвний, без запаху, малорозчинний у воді, розчинний в органічних розчинниках, отруйний, t ° кип = -192 ° C; t пл. = -205°C.

Отримання
1) У промисловості (у газогенераторах):
C + O 2 = CO 2

2) У лабораторії - термічним розкладанням мурашиної або щавлевої кислоти у присутності H 2 SO 4 (конц.):
HCOOH = H 2 O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

Хімічні властивості

За звичайних умов CO інертний; при нагріванні – відновник; несолетворний оксид.

1) із киснем

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) із оксидами металів

C +2 O + CuO = Сu + C +4 O 2

3) із хлором (на світлі)

CO + Cl 2 - hn = COCl 2 (фосген)

4) реагує з розплавами лугів (під тиском)

CO + NaOH = HCOONa (форміат натрію)

5) з перехідними металами утворює карбоніли

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Оксид вуглецю (IV) СO2

Вуглекислий газ, безбарвний, без запаху, розчинність у воді - у 1V H 2 O розчиняється 0,9V CO 2 (за нормальних умов); важче за повітря; t°пл.= -78,5°C (твердий CO 2 називається «сухий лід»); не підтримує горіння.

Отримання

  1. Термічне розкладання солей вугільної кислоти (карбонатів). Випалення вапняку:

CaCO 3 - t ° = CaO + CO 2

  1. Дія сильних кислот на карбонати та гідрокарбонати:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

ХімічнівластивостіЗ2
Кислотний оксид: реагує з основними оксидами та основами, утворюючи солі вугільної кислоти

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

При підвищеній температурі може виявляти окислювальні властивості

З +4 O 2 + 2Mg - t ° = 2Mg +2 O + C 0

Якісна реакція

Помутніння вапняної води:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯(білий осад) + H 2 O

Воно зникає за тривалого пропускання CO 2 через вапняну воду, т.к. нерозчинний карбонат кальцію переходить у розчинний гідрокарбонат:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Сa(HCO 3) 2

Вугільна кислота та їїсолі

H 2CO 3 -Кислота слабка, існує тільки у водному розчині:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Двоосновна:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 — Кислі солі — бікарбонати, гідрокарбонати
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Середні солі - карбонати

Характерні властивості кислот.

Карбонати та гідрокарбонати можуть перетворюватися один на одного:

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

Карбонати металів (крім лужних металів) при нагріванні декарбоксилюються з утворенням оксиду:

CuCO 3 - t ° = CuO + CO 2

Якісна реакція- «закипання» при дії сильної кислоти:

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

Карбіди

Карбід кальцію:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 .

Ацетилен виділяється при реакції з водою карбідів цинку, кадмію, лантану та церію:

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2 .

Be 2 C та Al 4 C 3 розкладаються водою з утворенням метану:

Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4 .

У техніці застосовують карбіди титану TiC, вольфраму W 2 C (тверді сплави), кремнію SiC (карборунд – як абразив та матеріал для нагрівачів).

Ціаніди

отримують при нагріванні соди в атмосфері аміаку та чадного газу:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Синільна кислота HCN – важливий продукт хімічної промисловості, що широко застосовується в органічному синтезі. Її світове виробництво сягає 200 тис. т на рік. Електронна будоваціанід-аніону аналогічно оксиду вуглецю (II), такі частинки називають ізоелектронними:

C = O: [:C = N:] –

Ціаніди (0,1-0,2%-ний водний розчин) застосовують при видобутку золота:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

При кип'ятінні розчинів ціанідів з сіркою або сплавлення твердих речовин утворюються роданіди:
KCN+S=KSCN.

При нагріванні ціанідів малоактивних металів виходить диціан: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2 . Розчини ціанідів окислюються до ціанатів:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

Ціанова кислота існує у двох формах:

H-N=C=O; H-O-C = N:

У 1828 р. Фрідріх Велер (1800-1882) отримав із ціанату амонію сечовину: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 при упарюванні водного розчину.

Ця подія зазвичай сприймається як перемога синтетичної хімії над «віталістичної теорією».

Існує ізомер ціанової кислоти – гримуча кислота

H-O-N=C.
Її солі (гримуча ртуть Hg(ONC) 2) використовуються в ударних запальниках.

Синтез сечовини(карбаміду):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. При 130 0 С та 100 атм.

Сечовина є амідом вугільної кислоти, існує її «азотний аналог» – гуанідин.

Карбонати

Найважливіші неорганічні сполуки вуглецю – солі вугільної кислоти (карбонати). H 2 CO 3 - слабка кислота (К 1 = 1,3 · 10 -4; До 2 = 5 · 10 -11). Карбонатний буфер підтримує вуглекислотна рівновагау атмосфері. Світовий океан має величезну буферну ємність, тому що він є відкритою системою. Основна буферна реакція – рівновага при дисоціації вугільної кислоти:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .

При зниженні кислотності відбувається додаткове поглинання вуглекислого газу з атмосфери з утворенням кислоти:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .

При підвищенні кислотності відбувається розчинення карбонатних порід (раковини, крейдяні та вапнякові відкладення в океані); цим компенсується зменшення гідрокарбонатних іонів:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -

CaCO 3 (тв.) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Тверді карбонати переходять у розчинні гідрокарбонати. Саме цей процес хімічного розчинення надлишкового вуглекислого газу протидіє парниковому ефекту» – глобального потепліннячерез поглинання вуглекислим газом теплового випромінюванняЗемлі. Приблизно третина світового виробництва соди (карбонат натрію Na2CO3) використовується у виробництві скла.

Оксид вуглецю (IV), вугільна кислотата їх солі

Комплексна мета модуля:знати способи одержання оксиду та гідроксиду вуглецю (IV); описувати їх фізичні властивості; знати характеристику кислотно-основних властивостей; давати характеристику окисно-відновних властивостей.

Всі елементи підгрупи вуглецю утворюють оксиди з загальною формулоюЕО 2 . 2 і SiО 2 виявляють кислотні властивості, GeО 2 , SnО 2 , PbО 2 виявляють амфотерні властивості з переважанням кислотних, причому в підгрупі зверху вниз кислотні властивості слабшають.

Ступінь окислення (+4) для вуглецю і кремнію дуже стабільна, тому окислювальні властивості сполуки виявляють насилу. У підгрупі германію окислювальні властивості сполук (+4) посилюються у зв'язку з дестабілізацією вищого ступеняокиснення.

Оксид вуглецю (IV), вугільна кислота та їх солі

Диоксид вуглецюСО 2 (вуглекислий газ) - за звичайних умов це газ без кольору і запаху, злегка кислуватого смаку, важчий за повітря приблизно в 1,5 рази, розчинний у воді, досить легко зріджується - при кімнатній температурійого модно перетворити на рідину під тиском близько 60 10 5 Па. При охолодженні до ?56,2єС рідкий діоксид вуглецю твердне і перетворюється на снігоподібну масу.

У всіх агрегатних станах складається із неполярних лінійних молекул. Хімічна будоваСО 2 визначається sp-гібридизацією центрального атома вуглецю та утворенням додаткових р р-р-зв'язків: О = С = О

Деяка частина розчиненого у волі СО 2 взаємодіє з нею утворенням вугільної кислоти

СО 2 + Н 2 О - СО 2 Н 2 О - Н 2 СО 3 .

Вуглекислий газ дуже легко поглинається розчинами лугів з утворенням карбонатів та гідрокарбонатів:

2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O;

2 + NaOH = NaHCO 3 .

Молекули СО 2 дуже стійкі термічно, розпад починається лише за температури 2000єС. Тому діоксид вуглецю не горить і підтримує горіння звичайного палива. Але в його атмосфері горять деякі прості речовини, атоми яких виявляють велику спорідненість до кисню, наприклад, при нагріванні магній спалахує в атмосфері СО 2 .

Вугільна кислота та її солі

Вугільна кислота H 2 CO 3 - неміцна сполука, існує тільки у водних розчинах. Більшість розчиненого у воді вуглекислого газу знаходиться у вигляді гідратованих молекул CO 2 , менша - утворює вугільну кислоту.

Водні розчини, що знаходяться в рівновазі з СО 2 атмосфери, є кислими: = 0,04 М і рН? 4.

Вугільна кислота - двоосновна, відноситься до слабких електролітів, дисоціює ступінчасто (К 1 = 4, 4 10 ? 7; До 2 = 4, 8 10 ? 11). При розчиненні CO 2 у воді встановлюється така динамічна рівновага:

H 2 O + CO 2 - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3 - H + + HCO 3 ?

При нагріванні водного розчину вуглекислого газу розчинність газу знижується, CO 2 виділяється з розчину і рівновагу зміщується вліво.

Солі вугільної кислоти

Будучи двоосновною, вугільна кислота утворює два ряди солей: середні солі (карбонати) та кислі (гідрокарбонати). Більшість солей вугільної кислоти безбарвні. З карбонатів розчиняються у воді лише солі лужних металів та амонію.

У воді карбонати піддаються гідролізу, тому їх розчини мають лужну реакцію:

Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH.

Подальший гідроліз із заснуванням вугільної кислоти у звичайних умовах мало йде.

Розчинення у воді гідрокарбонатів також супроводжується гідролізом, але значно меншою мірою, і середовище створюється слаболужна (рН? 8).

Карбонат амонію (NH 4) 2 CO 3 відрізняється великою леткістю при підвищеній і навіть звичайній температурі, особливо в присутності парів води, які викликають сильний гідроліз

Сильні кислоти і навіть слабка оцтова кислота витісняють із карбонатів вугільну кислоту:

K2CO3+H2SO4=K2SO4+H2O+CO2^.

На відміну від більшості карбонатів, всі гідрокарбонати у воді розчиняються. Вони менш стійкі, ніж карбонати тих же металів і при нагріванні легко розкладаються, перетворюючись на відповідні карбонати:

2KHCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ^;

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ^.

Сильними кислотамигідрокарбонати розкладаються, як і карбонати:

KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2

З солей вугільної кислоти найбільше значення мають: карбонат натрію (сода), карбонат калію (поташ), карбонат кальцію (крейда, мармур, вапняк), гідрокарбонат натрію (питна сода) та основний карбонат міді (CuOH) 2 CO 3 (малахіт).

Основні солі вугільної кислоти у воді практично нерозчинні і при нагріванні легко розкладаються:

(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.

Взагалі, термічна стійкість карбонатів залежить від поляризаційних властивостей іонів, що входять до складу карбонату. Чим більше поляризуючу дію катіон на карбонат-іон, тим нижче температура розкладання солі. Якщо катіон здатний легко деформуватися, то карбонат-іон сам також надаватиме поляризуючу дію на катіон, що призведе до різкого зниження температури розкладання солі.

Карбонати натрію та калію плавляться без розкладання, а більшість інших карбонатів при нагріванні розкладаються на оксид металу та вуглекислий газ.

Вуглець

У вільному стані вуглець утворює 3 алотропні модифікації: алмаз, графіт і карбін, що штучно одержується.

У кристалі алмазу кожен атом вуглецю пов'язаний міцними ковалентними зв'язками з чотирма іншими, розміщеними навколо нього однакових відстанях.

Всі атоми вуглецю перебувають у стані sp 3 -гібридизації. Атомні кристалічні грати алмазу мають тетраедричну будову.

Алмаз - безбарвна, прозора речовина, що сильно заломлює світло. Відрізняється найбільшою твердістю серед усіх відомих речовин. Алмаз тендітний, тугоплавкий, погано проводить тепло і електричний струм. Невеликі відстані між сусідніми атомами вуглецю (0,154 нм) зумовлюють досить велику густину алмазу (3,5 г/см 3 ).

У кристалічній решітці графіту кожен атом вуглецю знаходиться в стані sp 2 -гібридизації і утворює три міцні ковалентні зв'язки з атомами вуглецю, розташованими в тому ж шарі. В освіті цих зв'язків беруть участь по три електрони кожного атома, вуглецю, а четверті валентні електрони утворюють л-зв'язки і є відносно вільними (рухливими). Вони зумовлюють електро- та теплопровідність графіту.

Довжина ковалентного зв'язкуміж сусідніми атомами вуглецю в одній площині дорівнює 0,152 нм, а відстань між атомами С у різних шарах більша в 2,5 рази, тому зв'язки між ними слабкі.

Графіт - непрозора, м'яка, жирна на дотик речовина сіро-чорного кольору з металевим блиском; добре проводить тепло та електричний струм. Графіт має меншу щільність у порівнянні з алмазом, легко розщеплюється на тонкі лусочки.

Розупорядкована структура дрібнокристалічного графіту лежить в основі будови різних форм аморфного вуглецю, найважливішими з яких є кокс, бурі та кам'яне вугілля, сажа, активоване (активне) вугілля.

Цю алотропну модифікацію вуглецю одержують каталітичним окисленням (дегідрополіконденсацією) ацетилену. Карбін - ланцюжковий полімер, що має дві форми:

С=С-С=С-... та...=С=С=С=

Карбін має напівпровідникові властивості.

При звичайній температурі обидві модифікації вуглецю (алмаз та графіт) хімічно інертні. Дрібнокристалічні форми графіту - кокс, сажа, активоване вугілля - більш реакційноздатні, але, як правило, після їхнього попереднього нагрівання до високої температури.

1. Взаємодія з киснем

З + O 2 = З O 2 + 393,5 кДж (надлишку O 2)

2С + O 2 = 2СО + 221 кДж (при нестачі O 2)

Спалювання вугілля - одне з найважливіших джерел енергії.

2. Взаємодія з фтором та сіркою.

С + 2F 2 = CF 4 тетрафторид вуглецю

С + 2S = CS 2 сірковуглець

3. Кокс - одне із найважливіших відновників, що у промисловості. У металургії з його допомогою одержують метали з оксидів, наприклад:

ЗС + Fe 2 O 3 = 2Fe + ЗСО

З + ZnO = Zn + СО

4. При взаємодії вуглецю з оксидами лужних і лужноземельних металіввідновлений метал, з'єднуючись з вуглецем, утворює карбід. Наприклад: ЗС + СаО = СаС 2 + СО карбід кальцію

5. Кокс застосовується також для одержання кремнію:

2С + SiO 2 = Si + 2СО

6. При надлишку коксу утворюється карбід кремнію (карборунд) SiC.

Отримання "водяного газу" (газифікація твердого палива)

Пропусканням водяної пари через розпечене вугілля отримують горючу суміш СО і Н 2 , звану водяним газом:

З + Н 2 О = СО + Н 2

7. Реакції з окислюючими кислотами.

Активоване або деревне вугілля при нагріванні відновлює аніони NO 3 - і SO 4 2 з концентрованих кислот:

З + 4HNO 3 = З 2 + 4NO 2 + 2Н 2

С + 2H 2 SO 4 = СO 2 + 2SO 2 + 2Н 2 О

8. Реакції з розплавленими нітратами лужних металів

У розплавах KNO 3 і NaNO 3 подрібнене вугілля інтенсивно згоряє з утворенням сліпучого полум'я:

5С + 4KNO 3 = 2К 2 СО 3 + ЗСО 2 + 2N 2

1. Утворення солеподібних карбідів з активними металами.

Значне ослаблення неметалічних властивостей у вуглецю виявляється у тому, що функції його як окислювача виявляються набагато меншою мірою, ніж відновлювальні функції.

2. Тільки в реакціях з активними металами атоми вуглецю переходять у негативно заряджені іони С -4 і (С=С) 2- утворюючи солеподібні карбіди:

ЗС + 4Al = Аl 4 С 3 карбід алюмінію

2С + Са = СаС 2 карбід кальцію

3. Карбіди іонного типу - дуже нестійкі сполуки, вони легко розкладаються під дією кислот та води, що свідчить про нестійкість негативно заряджених аніонів вуглецю:

Аl 4 З 3 + 12Н 2 О = ЗСН 4 + 4Аl(ОН) 3

СаС 2 + 2Н 2 О = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2

4. Утворення ковалентних з'єднань із металами

У розплавах сумішей вуглецю з перехідними металами утворюються карбіди переважно з ковалентним типом зв'язку. Молекули їх мають змінний склад, а речовини загалом близькі до сплавів. Такі карбіди відрізняються високою стійкістю, вони хімічно інертні по відношенню до води, кислот, лугів та багатьох інших реагентів.

5. Взаємодія з воднем

При високих Т і Р, у присутності нікелевого каталізатора, вуглець з'єднується з воднем:

С + 2Н 2 → СН 4

Реакція дуже оборотна і не має практичного значення.

Оксид вуглецю(II)- СО

(чадний газ, окис вуглецю, монооксид вуглецю)

Фізичні властивості:безбарвний отруйний газ без смаку та запаху, горить блакитним полум'ям, легше за повітря, погано розчинний у воді. Концентрація чадного газу повітря 12,5-74 % вибухонебезпечна.

Отримання:

1) У промисловості

C + O 2 = CO 2 + 402 кДж

CO 2 + C = 2CO - 175 кДж

У газогенераторах іноді через розпечене вугілля продують водяну пару:

З + Н 2 О = СО + Н 2 - Q,

суміш СО + Н 2 – називається синтез – газом.

2) У лабораторії- термічним розкладанням мурашиної чи щавлевої кислоти у присутності H 2 SO 4 (конц.):

HCOOH t˚C, H2SO4 → H 2 O + CO

H 2 C 2 O 4 t˚C,H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O

Хімічні властивості:

За звичайних умов CO інертний;при нагріванні – відновник;

CO - несолетворний оксид.

1) із киснем

2C +2 O + O 2 t ˚ C → 2C +4 O 2

2) із оксидами металів CO + Me x O y = CO 2 + Me

C +2 O + CuO t C → Сu + C +4 O 2

3) із хлором (на світлі)

CO + Cl 2 світло → COCl 2 (фосген – отруйний газ)

4)* реагує з розплавами лугів (під тиском)

CO + NaOH P → HCOONa (форміат натрію)

Вплив чадного газу на живі організми:

Чадний газ небезпечний, тому що він позбавляє можливості кров нести кисень до життєво важливих органів, таких як серце та мозок. Чадний газ поєднується з гемоглобіном, який переносить кисень до клітин організму, внаслідок чого той стає непридатним для транспортування кисню. Залежно від кількості, що вдихається, чадний газ погіршує координацію, загострює серцево-судинні захворювання і викликає втому, головний біль, слабкість, Вплив чадного газу на здоров'я людини залежить від його концентрації та часу впливу на організм. Концентрація чадного газу повітря більше 0,1% призводить до смерті протягом однієї години, а концентрація понад 1,2% протягом трьох хвилин.

Застосування оксиду вуглецю:

Головним чином чадний газ застосовують, як горючий газ у суміші з азотом, так званий генераторний або повітряний газ, або ж у суміші з воднем водяний газ. У металургії для відновлення металів з їхньої руд. Для отримання металів високої чистоти під час розкладання карбонілів.

Оксид вуглецю (IV) СO2 – вуглекислий газ

Фізичні властивості:Вуглекислий газ, безбарвний, без запаху, розчинність у воді - у 1V H 2 O розчиняється 0,9V CO 2 (за нормальних умов); важче за повітря; t°пл.= -78,5°C (твердий CO 2 називається "сухий лід"); не підтримує горіння.

Будова молекули:

Вуглекислий газ має наступні електронну та структурну формули -

3. Згоряння вуглецевмісних речовин:

СН 4 + 2О 2 2H 2 O + CO 2

4. При повільному окисленні у біохімічних процесах (дихання, гниття, бродіння)

Хімічні властивості: