Въглероден оксид (IV), въглена киселина и техните соли. Въглерод - характеристики на елемента и химични свойства Формула за получаване на въглероден оксид 4
Въглеродният оксид (IV) (въглероден диоксид, въглероден диоксид) при нормални условия е безцветен газ, по-тежък от въздуха, термично стабилен и при компресиране и охлаждане лесно преминава в течно и твърдо състояние.
Плътност – 1.997 g/l. Твърдият CO2, наречен сух лед, сублимира при стайна температура. Той е слабо разтворим във вода, частично реагира с нея. Проявява киселинни свойства. Редуциран от активни метали, водород и въглерод.
Химична формула на въглероден окис 4
Химичната формула на въглеродния окис (IV) е CO2. Това показва, че тази молекула съдържа един въглероден атом (Ar = 12 amu) и два кислородни атома (Ar = 16 amu). Използвайки химичната формула, можете да изчислите молекулното тегло на въглеродния оксид (IV):
Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);
Mr(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
Задача При изгаряне на 26,7 g аминокиселина (CxHyOzNk) в излишък на кислород се образуват 39,6 g въглероден оксид (IV), 18,9 g вода и 4,2 g азот. Определете формулата на аминокиселината.
Решение Нека съставим диаграма на реакцията на горене на аминокиселина, обозначавайки броя на въглеродните, водородните, кислородните и азотните атоми съответно с „x“, „y“, „z“ и „k“:
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.
Нека определим масите на елементите, които изграждат това вещество. Стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на D.I. Менделеев, закръгляйте до цели числа: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu, Ar(N) = 14 amu
M(C) = n(C)×M(C) = n(CO2)×M(C) = ×M(C);
M(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = ×M(H);
Нека изчислим моларните маси на въглеродния диоксид и водата. Както е известно, моларната маса на молекулата е равна на сумата от относителните атомни маси на атомите, които изграждат молекулата (M = Mr):
M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 g/mol;
M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol.
М(С) = × 12 = 10,8 g;
M(H) = 2×18.9 / 18×1= 2.1 g.
M(O) = m(CxHyOzNk) – m(C) – m(H) – m(N) = 26,7 – 10,8 – 2,1 – 4,2 = 9,6 g.
Нека определим химичната формула на аминокиселина:
X:y:z:k = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O) : m(N)/Ar(N);
X:y:z:k= 10,8/12:2,1/1:9,6/16: 4,2/14;
X:y:z:k= 0,9:2,1:0,41:0,3 = 3:7:1,5:1 = 6:14:3:2.
Това означава, че най-простата аминокиселинна формула е C6H14O3N2.
Отговор C6H14O3N2
ПРИМЕР 2
Задача Съставете най-простата формула за съединение, в което масовите дялове на елементите са приблизително равни: въглерод - 25,4%, водород - 3,17%, кислород - 33,86%, хлор - 37,57%.
Решение Масовата част на елемент X в молекула със състав NX се изчислява по следната формула:
ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.
Нека означим броя на въглеродните атоми в молекулата с “x”, броя на азотните и водородните атоми с “y”, броя на кислородните атоми с “z” и броя на хлорните атоми с “k”.
Нека намерим съответните относителни атомни маси на елементите въглерод, водород, кислород и хлор (стойностите на относителните атомни маси, взети от периодичната таблица на Д. И. Менделеев, са закръглени до цели числа).
Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.
Разделяме процентното съдържание на елементите на съответните относителни атомни маси. Така ще намерим връзката между броя на атомите в молекулата на съединението:
X:y:z:k = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O) : ω(Cl)/Ar(Cl);
X:y:z:k= 25,4/12: 3,17/1: 33,86/16: 37,57/35,5;
X:y:z:k= 2,1:3,17:2,1:1,1 = 2:3:2:1.
Това означава, че най-простата формула за съединението от въглерод, водород, кислород и хлор ще бъде C2H3O2Cl.
Въглероден оксид (IV), въглена киселина и техните соли
Цялостно предназначение на модула:познава методи за получаване на въглероден (IV) оксид и хидроксид; описват физичните им свойства; познава характеристиките на киселинно-алкалните свойства; характеризират редокс свойствата.
Всички елементи от въглеродната подгрупа образуват оксиди с обща формула EO 2. CO 2 и SiO 2 проявяват киселинни свойства, GeO 2 , SnO 2 , PbO 2 проявяват амфотерни свойства с преобладаване на киселинни свойства, а в подгрупата отгоре надолу киселинните свойства отслабват.
Степента на окисление (+4) за въглерод и силиций е много стабилна, така че окислителните свойства на съединението са много трудни за проявяване. В германиевата подгрупа окислителните свойства на съединенията (+4) се засилват поради дестабилизирането на най-високата степен на окисление.
Въглероден оксид (IV), въглена киселина и техните соли
Въглероден двуокис CO 2 (въглероден диоксид) - при нормални условия е газ без цвят и мирис, леко кисел вкус, около 1,5 пъти по-тежък от въздуха, разтворим във вода, втечнява се доста лесно - при стайна температура може да се превърне в течност под налягане от около 60 10 5 Pa. Когато се охлади до 56,2°C, течният въглероден диоксид се втвърдява и се превръща в снежна маса.
Във всички състояния на агрегиране се състои от неполярни линейни молекули. Химическата структура на CO 2 се определя от sp-хибридизацията на централния въглероден атом и образуването на допълнителни p-p връзки: O = C = O
Част от разтворения CO 2 ще взаимодейства с него, за да образува въглеродна киселина
CO 2 + H 2 O - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3.
Въглеродният диоксид се абсорбира много лесно от алкални разтвори за образуване на карбонати и бикарбонати:
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O;
CO 2 + NaOH = NaHCO 3.
Молекулите CO 2 са много термично стабилни; разлагането започва едва при температура от 2000°C. Следователно въглеродният диоксид не гори и не поддържа изгарянето на конвенционалното гориво. Но в неговата атмосфера горят някои прости вещества, чиито атоми проявяват висок афинитет към кислорода, например магнезият, когато се нагрява, се запалва в атмосфера на CO 2.
Въглена киселина и нейните соли
Въглеродната киселина H 2 CO 3 е слабо съединение и съществува само във водни разтвори. Повечето от въглеродния диоксид, разтворен във вода, е под формата на хидратирани CO 2 молекули, по-малка част образува въглеродна киселина.
Водните разтвори в равновесие с атмосферния CO2 са киселинни: = 0,04 M и pH? 4.
Въглеродната киселина е двуосновна, принадлежи към слабите електролити, дисоциира се стъпаловидно (K1 = 4,4 · 10?7; K2 = 4,8 · 10?11). Когато CO 2 се разтвори във вода, се установява следното динамично равновесие:
H 2 O + CO 2 - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3 - H + + HCO 3?
При нагряване на воден разтвор на въглероден диоксид, разтворимостта на газа намалява, CO 2 се освобождава от разтвора и равновесието се измества наляво.
Соли на въглена киселина
Тъй като е двуосновна, въглеродната киселина образува две серии соли: средни соли (карбонати) и киселинни соли (бикарбонати). Повечето соли на въглеродната киселина са безцветни. От карбонатите само соли на алкални метали и амониеви соли са разтворими във вода.
Във вода карбонатите претърпяват хидролиза и следователно техните разтвори имат алкална реакция:
Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH.
По-нататъшна хидролиза с образуване на въглена киселина практически не се случва при нормални условия.
Разтварянето на хидрокарбонати във вода също е придружено от хидролиза, но в много по-малка степен, а средата се създава леко алкална (pH 8).
Амониевият карбонат (NH 4) 2 CO 3 е силно летлив при повишени и дори нормални температури, особено в присъствието на водни пари, което причинява тежка хидролиза
Силните киселини и дори слабата оцетна киселина изместват въглеродната киселина от карбонатите:
K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ^.
За разлика от повечето карбонати, всички бикарбонати са разтворими във вода. Те са по-малко стабилни от карбонатите на същите метали и при нагряване лесно се разлагат, превръщайки се в съответните карбонати:
2KHCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ^;
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ^.
Хидрокарбонатите се разлагат със силни киселини, като карбонатите:
KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2
От солите на въглеродната киселина най-важни са: натриев карбонат (сода), калиев карбонат (поташ), калциев карбонат (креда, мрамор, варовик), натриев бикарбонат (сода за хляб) и основен меден карбонат (CuOH) 2 CO 3 (малахит).
Основните соли на въглеродната киселина са практически неразтворими във вода и лесно се разлагат при нагряване:
(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.
Като цяло, термичната стабилност на карбонатите зависи от поляризационните свойства на йоните, които изграждат карбоната. Колкото по-поляризиращ е катионът върху карбонатния йон, толкова по-ниска е температурата на разлагане на солта. Ако катионът може лесно да се деформира, тогава самият карбонатен йон също ще има поляризиращ ефект върху катиона, което ще доведе до рязко намаляване на температурата на разлагане на солта.
Натриевите и калиевите карбонати се топят без разлагане, а повечето други карбонати се разлагат на метален оксид и въглероден диоксид при нагряване.
Въглеродни оксиди (II) и (IV)
Интегриран урок по химия и биология
Задачи:изучават и систематизират знанията за въглеродните оксиди (II) и (IV); разкриват връзката между живата и неживата природа; консолидират знанията за ефекта на въглеродните оксиди върху човешкото тяло; затвърдете уменията си за работа с лабораторно оборудване.
Оборудване:Разтвор на HCl, лакмус, Ca(OH) 2, CaCO 3, стъклена пръчка, домашни маси, преносима дъска, модел с топка и пръчка.
ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА
Учител по биологиясъобщава темата и целите на урока.
Учител по химия.Въз основа на учението за ковалентните връзки, съставете електронните и структурните формули на въглеродните оксиди (II) и (IV).
Химическата формула на въглеродния оксид (II) е CO, въглеродният атом е в нормалното си състояние.
Поради сдвояването на несдвоени електрони се образуват две полярни ковалентни връзки, а третата ковалентна връзка се образува по донорно-акцепторния механизъм. Донорът е кислороден атом, т.к осигурява свободна двойка електрони; акцепторът е въглероден атом, т.к осигурява празна орбитала.
В промишлеността въглеродният (II) оксид се получава чрез преминаване на CO 2 върху горещи въглища при висока температура. Образува се и при изгаряне на въглища с недостиг на кислород. ( Ученик пише уравнението на реакцията на дъската)
В лабораторията CO се получава чрез действието на концентрирана H 2 SO 4 върху мравчена киселина. ( Учителят записва уравнението на реакцията.)
Учител по биология.И така, вие се запознахте с производството на въглероден оксид (II). Какви физични свойства има въглеродният окис (II)?
Студент.Това е безцветен газ, отровен, без мирис, по-лек от въздуха, слабо разтворим във вода, точка на кипене –191,5 °C, втвърдява се при –205 °C.
Учител по химия.Въглеродният окис се съдържа в изгорелите газове на автомобилите в количества, опасни за човешкия живот. Ето защо гаражите трябва да бъдат добре проветрени, особено при стартиране на двигателя.
Учител по биология.Какъв е ефектът на въглеродния окис върху човешкото тяло?
Студент.Въглеродният окис е изключително токсичен за хората - това се обяснява с факта, че той образува карбоксихемоглобин. Карбоксихемоглобинът е много силно съединение. В резултат на образуването му хемоглобинът в кръвта не взаимодейства с кислорода и в случай на тежко отравяне човек може да умре от кислороден глад.
Учител по биология.Каква първа помощ трябва да получи човек при отравяне с въглероден окис?
Ученици.Необходимо е да се обадите на линейка, жертвата трябва да бъде изведена навън, да се направи изкуствено дишане и помещението да се проветри добре.
Учител по химия.Напишете химичната формула на въглеродния оксид (IV) и, като използвате модела на топка и пръчка, изградете неговата структура.
Въглеродният атом е във възбудено състояние. И четирите полярни ковалентни връзки се образуват чрез сдвояване на несдвоени електрони. Въпреки това, поради линейната си структура, неговата молекула като цяло е неполярна.
В промишлеността CO 2 се получава от разлагането на калциев карбонат при производството на вар.
(Ученик записва уравнението на реакцията.)
В лабораторията CO 2 се получава чрез взаимодействие на киселини с креда или мрамор.
(Учениците изпълняват лабораторен опит.)
Учител по биология.Какви процеси водят до образуването на въглероден диоксид в тялото?
Студент.Въглеродният диоксид се образува в тялото в резултат на окислителните реакции на органичните вещества, които изграждат клетката.
(Учениците изпълняват лабораторен опит.)
Варовият разтвор помътня, защото се образува калциев карбонат. В допълнение към процеса на дишане, CO2 се отделя в резултат на ферментация и гниене.
Учител по биология.Влияе ли физическата активност върху процеса на дишане?
Студент.При прекомерен физически (мускулен) стрес мускулите използват кислород по-бързо, отколкото кръвта може да го достави, и след това чрез ферментация синтезират АТФ, необходим за тяхната работа. В мускулите се образува млечна киселина C 3 H 6 O 3, която навлиза в кръвта. Натрупването на големи количества млечна киселина е вредно за организма. След тежка физическа активност продължаваме да дишаме тежко известно време - изплащаме „кислородния дълг“.
Учител по химия.Големи количества въглероден окис (IV) се отделят в атмосферата при изгаряне на изкопаеми горива. У дома използваме природен газ като гориво и той се състои от почти 90% метан (CH 4). Каня един от вас да отиде до дъската, да напише уравнение за реакцията и да я анализира от гледна точка на окисление-редукция.
Учител по биология.Защо не можете да използвате газови печки за отопление на стая?
Студент.Метанът е компонент на природния газ. Когато гори, съдържанието на въглероден диоксид във въздуха се увеличава, а съдържанието на кислород намалява. ( Работа със съдържанието CO 2 във въздуха".)
Когато въздухът съдържа 0,3% CO 2, човек изпитва учестено дишане; при 10% - загуба на съзнание, при 20% - моментална парализа и бърза смърт. Детето се нуждае особено от чист въздух, тъй като консумацията на кислород от тъканите на растящото тяло е по-голяма от тази на възрастен. Ето защо е необходимо редовно да се проветрява помещението. При излишък на CO 2 в кръвта се повишава възбудимостта на дихателния център и дишането става по-често и по-дълбоко.
Учител по биология.Нека разгледаме ролята на въглеродния окис (IV) в живота на растенията.
Студент.В растенията образуването на органични вещества става от CO 2 и H 2 O на светлината; в допълнение към органичните вещества се образува кислород.
Фотосинтезата регулира количеството въглероден диоксид в атмосферата, което предотвратява повишаването на температурата на планетата. Всяка година растенията абсорбират 300 милиарда тона въглероден диоксид от атмосферата. Процесът на фотосинтеза отделя 200 милиарда тона кислород в атмосферата годишно. Озонът се образува от кислород по време на гръмотевична буря.
Учител по химия.Нека разгледаме химичните свойства на въглеродния оксид (IV).
Учител по биология.Какво е значението на въглеродната киселина в човешкото тяло по време на дишането? ( Фрагмент от филмова лента.)
Ензимите в кръвта превръщат въглеродния диоксид във въглена киселина, която се разпада на водородни и бикарбонатни йони. Ако кръвта съдържа излишък от Н + йони, т.е. ако киселинността на кръвта се повиши, тогава някои от Н + йони се комбинират с бикарбонатни йони, образувайки въглеродна киселина и по този начин освобождавайки кръвта от излишните Н + йони. Ако в кръвта има твърде малко Н + йони, тогава въглеродната киселина се дисоциира и концентрацията на Н + йони в кръвта се увеличава. При температура 37 °C рН на кръвта е 7,36.
В тялото въглеродният диоксид се пренася с кръвта под формата на химични съединения - натриев и калиев бикарбонат.
Фиксиране на материала
Тест
От предложените газообменни процеси в белите дробове и тъканите, попълнилите първия вариант трябва да изберат кодовете на верните отговори отляво, а втория – отдясно.
(1) Преход на O 2 от белите дробове към кръвта. (13)
(2) Пренос на O 2 от кръвта към тъканите. (14)
(3) Преминаване на CO 2 от тъканите към кръвта. (15)
(4) Преминаване на CO 2 от кръвта към белите дробове. (16)
(5) Усвояване на O2 от червените кръвни клетки. (17)
(6) Освобождаване на O 2 от червените кръвни клетки. (18)
(7) Превръщане на артериална кръв във венозна. (19)
(8) Превръщане на венозна кръв в артериална. (20)
(9) Разкъсване на химичната връзка на O 2 с хемоглобина. (21)
(10) Химично свързване на O 2 с хемоглобина. (22)
(11) Капиляри в тъканите. (23)
(12) Белодробни капиляри. (24)
Въпроси от първия вариант
1. Газообменни процеси в тъканите.
2. Физични процеси при газообмен.
Въпроси за втори вариант
1.
Газообменни процеси в белите дробове.
2. Химични процеси при газообмен
Задача
Определете обема на въглеродния оксид (IV), който се отделя при разлагането на 50 g калциев карбонат.
Въглерод (C)– типични неметални; в периодичната таблица е във 2-ри период на група IV, основната подгрупа. Пореден номер 6, Ar = 12,011 amu, ядрен заряд +6.Физични свойства:въглеродът образува много алотропни модификации: диамант- едно от най-твърдите вещества графит, въглища, сажди.
Въглеродният атом има 6 електрона: 1s 2 2s 2 2p 2 . Последните два електрона са разположени в отделни p-орбитали и са несдвоени. По принцип тази двойка може да заема една и съща орбитала, но в този случай междуелектронното отблъскване значително се увеличава. Поради тази причина единият от тях взема 2p x, а другият или 2p y , или 2p z орбитали.
Разликата в енергията на s- и p-поднивата на външния слой е малка, така че атомът доста лесно преминава във възбудено състояние, при което един от двата електрона от 2s орбитала преминава в свободен 2 търкайте.Валентно състояние се появява с конфигурацията 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Това е именно състоянието на въглеродния атом, което е характерно за диамантената решетка - тетраедрично пространствено разположение на хибридни орбитали, еднаква дължина и енергия на връзката.
Известно е, че това явление се нарича sp 3 -хибридизация,и възникващите функции са sp 3 -хибридни . Образуването на четири sp 3 връзки осигурява на въглеродния атом по-стабилно състояние от три р-р-и една s-s-връзка. В допълнение към sp 3 хибридизация, sp 2 и sp хибридизация също се наблюдава при въглеродния атом . В първия случай се получава взаимно припокриване с-и две p-орбитали. Образуват се три еквивалентни sp 2 хибридни орбитали, разположени в една и съща равнина под ъгъл 120° една спрямо друга. Третата орбитала p е непроменена и насочена перпендикулярно на равнината sp2.
По време на sp хибридизация s и p орбиталите се припокриват. Между двете еквивалентни хибридни орбитали, които се образуват, възниква ъгъл от 180°, докато двете p-орбитали на всеки атом остават непроменени.
Алотропия на въглерода. Диамант и графит
В графитен кристал въглеродните атоми са разположени в успоредни равнини, заемайки върховете на правилни шестоъгълници. Всеки въглероден атом е свързан с три съседни sp 2 хибридни връзки. Връзката между паралелни равнини се осъществява благодарение на силите на Ван дер Ваалс. Свободните p-орбитали на всеки атом са насочени перпендикулярно на равнините на ковалентните връзки. Тяхното припокриване обяснява допълнителната π връзка между въглеродните атоми. По този начин, от Валентното състояние, в което се намират въглеродните атоми в дадено вещество, определя свойствата на това вещество.
Химични свойства на въглерода
Най-характерните степени на окисление са: +4, +2.
При ниски температури въглеродът е инертен, но при нагряване активността му се увеличава.
Въглерод като редуциращ агент:
- с кислород
C 0 + O 2 – t° = CO 2 въглероден диоксид
с липса на кислород - непълно изгаряне:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O въглероден окис
- с флуор
C + 2F 2 = CF 4
- с водна пара
C 0 + H 2 O – 1200° = C + 2 O + H 2 воден газ
- с метални оксиди. Ето как се топи метал от руда.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2
- с киселини - окислители:
C 0 + 2H 2 SO 4 (конц.) = C + 4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (конц.) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
- образува въглероден дисулфид със сяра:
C + 2S 2 = CS 2.
Въглеродът като окислител:
- образува карбиди с някои метали
4Al + 3C 0 = Al 4 C 3
Ca + 2C 0 = CaC 2 -4
- с водород - метан (както и огромен брой органични съединения)
C0 + 2H2 = CH4
— със силиций, образува карборунд (при 2000 °C в електрическа пещ):
Намиране на въглерод в природата
Свободният въглерод се среща под формата на диамант и графит. Под формата на съединения въглеродът се намира в минерали: креда, мрамор, варовик - CaCO 3, доломит - MgCO 3 * CaCO 3; хидрокарбонати - Mg(HCO 3) 2 и Ca (HCO 3) 2, CO 2 е част от въздуха; Въглеродът е основният компонент на естествените органични съединения - газ, нефт, въглища, торф и е част от органичните вещества, протеини, мазнини, въглехидрати, аминокиселини, които изграждат живите организми.
Неорганични въглеродни съединения
Нито C 4+, нито C 4- йони се образуват по време на конвенционални химични процеси: въглеродните съединения съдържат ковалентни връзки с различна полярност.
Въглероден окис CO
Въглероден окис; безцветен, без мирис, слабо разтворим във вода, разтворим в органични разтворители, токсичен, точка на кипене = -192°C; t pl. = -205°C.
Касова бележка
1) В промишлеността (в газови генератори):
C + O 2 = CO 2
2) В лаборатория - термично разлагане на мравчена или оксалова киселина в присъствието на H 2 SO 4 (конц.):
HCOOH = H2O + CO
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
Химични свойства
При нормални условия CO е инертен; при нагряване - редуциращ агент; несолеобразуващ оксид.
1) с кислород
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) с метални оксиди
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) с хлор (на светлина)
CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (фосген)
4) реагира с алкални стопи (под налягане)
CO + NaOH = HCOONa (натриев формиат)
5) образува карбонили с преходни метали
Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5
Въглероден окис (IV) CO2
Въглероден диоксид, без цвят, без мирис, разтворимост във вода - 0,9V CO 2 се разтваря в 1V H 2 O (при нормални условия); по-тежък от въздуха; t°pl. = -78,5°C (твърдият CO 2 се нарича „сух лед“); не поддържа горене.
Касова бележка
- Термично разлагане на соли на въглена киселина (карбонати). Изпичане на варовик:
CaCO 3 – t° = CaO + CO 2
- Действието на силни киселини върху карбонати и бикарбонати:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2
химическиИмотиCO2
Киселинен оксид: Реагира с основни оксиди и основи, за да образува соли на въглеродна киселина
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 повишени температури може да прояви окислителни свойства
C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0
Качествена реакция
Мътност на варовита вода:
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (бяла утайка) + H 2 O
Изчезва при продължително преминаване на CO 2 през варовита вода, т.к неразтворимият калциев карбонат се превръща в разтворим бикарбонат:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2
Въглеродна киселина и нейнитесол
H 2CO 3 -Слаба киселина, съществува само във воден разтвор:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Двуосновен:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Киселинни соли - бикарбонати, бикарбонати
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Средни соли - карбонати
Всички свойства на киселините са характерни.
Карбонатите и бикарбонатите могат да се трансформират един в друг:
2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3
Металните карбонати (с изключение на алкалните метали) декарбоксилират при нагряване до образуване на оксид:
CuCO 3 – t° = CuO + CO 2
Качествена реакция- "кипене" под въздействието на силна киселина:
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
Карбиди
Калциев карбид:
CaO + 3 C = CaC 2 + CO
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2.
Ацетиленът се отделя, когато цинковият, кадмиевият, лантановият и цериевият карбид реагират с вода:
2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.
Be 2 C и Al 4 C 3 се разлагат с вода до образуване на метан:
Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4.
В технологията се използват титанови карбиди TiC, волфрам W 2 C (твърди сплави), силиций SiC (карборунд - като абразив и материал за нагреватели).
Цианид
получен чрез нагряване на сода в атмосфера на амоняк и въглероден окис:
Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2
Циановодородната киселина HCN е важен продукт на химическата промишленост и се използва широко в органичния синтез. Световното му производство достига 200 хиляди тона годишно. Електронната структура на цианидния анион е подобна на въглеродния оксид (II); такива частици се наричат изоелектронни:
° С = O: [:C = Н:] -
Цианидите (0,1-0,2% воден разтвор) се използват при добива на злато:
2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.
При кипене на разтвори на цианид със сяра или топене на твърди вещества те се образуват тиоцианати:
KCN + S = KSCN.
При нагряване на цианиди на нискоактивни метали се получава цианид: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Цианидните разтвори се окисляват до цианати:
2 KCN + O 2 = 2 KOCN.
Циановата киселина съществува в две форми:
H-N=C=O; H-O-C = Н:
През 1828 г. Фридрих Вьолер (1800-1882) получава урея от амониев цианат: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 чрез изпаряване на воден разтвор.
Това събитие обикновено се смята за победа на синтетичната химия над "виталистичната теория".
Има изомер на цианова киселина - експлозивна киселина
H-O-N=C.
Неговите соли (живачен фулминат Hg(ONC) 2) се използват в ударни възпламенители.
Синтез урея(урея):
CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. При 130 0 C и 100 atm.
Карбамидът е амид на въглеродната киселина, има и негов „азотен аналог“ – гуанидин.
Карбонати
Най-важните неорганични въглеродни съединения са солите на въглеродната киселина (карбонати). H 2 CO 3 е слаба киселина (K 1 = 1,3 10 -4; K 2 = 5 10 -11). Карбонатни буферни опори баланс на въглероден диоксидв атмосферата. Световните океани имат огромен буферен капацитет, защото са отворена система. Основната буферна реакция е равновесието по време на дисоциацията на въглеродната киселина:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .
Когато киселинността намалява, настъпва допълнително усвояване на въглероден диоксид от атмосферата с образуването на киселина:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .
С увеличаването на киселинността карбонатните скали (черупки, креда и варовикови утайки в океана) се разтварят; това компенсира загубата на хидрокарбонатни йони:
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —
CaCO 3 (твърд) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-
Твърдите карбонати се превръщат в разтворими бикарбонати. Именно този процес на химическо разтваряне на излишния въглероден диоксид противодейства на „парниковия ефект“ - глобалното затопляне, дължащо се на поглъщането на топлинна радиация от Земята от въглероден диоксид. Около една трета от световното производство на сода (натриев карбонат Na 2 CO 3) се използва в производството на стъкло.
(IV) (CO 2, въглероден диоксид, въглероден диоксид)е газ без цвят, вкус и мирис, който е по-тежък от въздуха и е разтворим във вода.
При нормални условия твърдият въглероден диоксид преминава директно в газообразно състояние, заобикаляйки течното състояние.
Когато има голямо количество въглероден оксид, хората започват да се задушават. Концентрации над 3% водят до учестено дишане, а над 10% настъпва загуба на съзнание и смърт.
Химични свойства на въглеродния окис.
Въглероден окис - това е въглероден анхидрид Н2СО3.
Ако въглеродният окис премине през калциев хидроксид (варовита вода), се наблюдава бяла утайка:
ок(ОХ) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + з 2 О,
Ако се приеме излишък от въглероден диоксид, се наблюдава образуването на бикарбонати, които се разтварят във вода:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2,
Които след това се разпадат при нагряване:
2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Приложение на въглероден окис.
Въглеродният диоксид се използва в различни индустрии. В химическото производство - като хладилен агент.
В хранително-вкусовата промишленост се използва като консервант E290. Въпреки че е класифициран като „условно безопасен“, в действителност това не е така. Лекарите са доказали, че честата консумация на E290 води до натрупване на токсично токсично съединение. Затова трябва да четете по-внимателно етикетите на продуктите.