ნახშირბადის მონოქსიდი (IV), ნახშირმჟავა და მათი მარილები. ნახშირბად-ელემენტის მახასიათებლები და ქიმიური თვისებები ნახშირბადის მონოქსიდი 4 მომზადების ფორმულა
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) (ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი) ნორმალურ პირობებში არის უფერო აირი, ჰაერზე მძიმე, თერმულად სტაბილური და შეკუმშვისა და გაცივებისას ადვილად გარდაიქმნება თხევად და მყარ მდგომარეობებად.
სიმკვრივე – 1,997 გ/ლ. მყარი CO2, რომელსაც მშრალ ყინულს უწოდებენ, ამაღლდება ოთახის ტემპერატურაზე. წყალში ცუდად ხსნადია, ნაწილობრივ რეაგირებს მასთან. ავლენს მჟავე თვისებებს. მცირდება აქტიური ლითონებით, წყალბადით და ნახშირბადით.
ნახშირბადის მონოქსიდის ქიმიური ფორმულა 4
ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) ქიმიური ფორმულა არის CO2. ის აჩვენებს, რომ ეს მოლეკულა შეიცავს ერთ ნახშირბადის ატომს (Ar = 12 amu) და ორ ჟანგბადის ატომს (Ar = 16 amu). ქიმიური ფორმულის გამოყენებით შეგიძლიათ გამოთვალოთ ნახშირბადის მონოქსიდის მოლეკულური წონა (IV):
Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);
Mr(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
ამოცანა როდესაც 26,7 გ ამინომჟავა (CxHyOzNk) იწვება ჭარბ ჟანგბადში, წარმოიქმნება 39,6 გ ნახშირბადის მონოქსიდი (IV), 18,9 გ წყალი და 4,2 გ აზოტი. განსაზღვრეთ ამინომჟავის ფორმულა.
ამოხსნა მოდით შევადგინოთ ამინომჟავების წვის რეაქციის დიაგრამა, რომელშიც მითითებულია ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის და აზოტის ატომების რაოდენობა, შესაბამისად, როგორც "x", "y", "z" და "k".
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.
მოდით განვსაზღვროთ ამ ნივთიერების შემადგენელი ელემენტების მასები. ფარდობითი ატომური მასების მნიშვნელობები აღებულია D.I.-ის პერიოდული ცხრილიდან. მენდელეევი, დამრგვალეთ მთელ რიცხვებამდე: 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);
გამოვთვალოთ ნახშირორჟანგის და წყლის მოლური მასები. როგორც ცნობილია, მოლეკულის მოლური მასა ტოლია მოლეკულის შემადგენელი ატომების ფარდობითი ატომური მასების ჯამის (M = Mr):
M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 გ/მოლი;
M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 გ/მოლი.
M(C) = ×12 = 10,8 გ;
M(H) = 2 × 18.9 / 18 × 1 = 2.1 გ.
M(O) = m(CxHyOzNk) – m(C) – m(H) – m(N) = 26,7 – 10,8 – 2,1 – 4,2 = 9,6 გ.
მოდით განვსაზღვროთ ამინომჟავის ქიმიური ფორმულა:
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.
ეს ნიშნავს, რომ უმარტივესი ამინომჟავის ფორმულა არის C6H14O3N2.
უპასუხეთ C6H14O3N2
მაგალითი 2
ამოცანა შეადგინეთ ნაერთის უმარტივესი ფორმულა, რომელშიც ელემენტების მასური ფრაქციები დაახლოებით ტოლია: ნახშირბადი - 25,4%, წყალბადი - 3,17%, ჟანგბადი - 33,86%, ქლორი - 37,57%.
ამოხსნა X ელემენტის მასური წილი NX კომპოზიციის მოლეკულაში გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:
ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.
მოლეკულაში ნახშირბადის ატომების რაოდენობა ავღნიშნოთ „x“-ით, აზოტის და წყალბადის ატომების რაოდენობა „y“, ჟანგბადის ატომების რაოდენობა „z“-ით და ქლორის ატომების რაოდენობა „k“-ით.
მოდი ვიპოვოთ ელემენტების ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის და ქლორის შესაბამისი ფარდობითი ატომური მასები (D.I. მენდელეევის პერიოდული ცხრილიდან აღებული ფარდობითი ატომური მასების მნიშვნელობები მრგვალდება მთელ რიცხვებამდე).
Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.
ელემენტების პროცენტულ შემცველობას ვყოფთ შესაბამის ფარდობით ატომურ მასებად. ამრიგად, ჩვენ ვიპოვით ურთიერთობას ნაერთის მოლეკულაში ატომების რაოდენობას შორის:
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.
ეს ნიშნავს, რომ ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადისა და ქლორის ნაერთების უმარტივესი ფორმულა იქნება C2H3O2Cl.
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV), ნახშირმჟავა და მათი მარილები
მოდულის ყოვლისმომცველი მიზანი:იცის ნახშირბადის (IV) ოქსიდის და ჰიდროქსიდის წარმოების მეთოდები; აღწერეთ მათი ფიზიკური თვისებები; იცოდეს მჟავა-ტუტოვანი თვისებების მახასიათებლები; ახასიათებს რედოქს თვისებებს.
ნახშირბადის ქვეჯგუფის ყველა ელემენტი ქმნის ოქსიდებს ზოგადი ფორმულით EO 2. CO 2 და SiO 2 ავლენენ მჟავე თვისებებს, GeO 2, SnO 2, PbO 2 ავლენენ ამფოტერულ თვისებებს მჟავე თვისებების უპირატესობით, ხოლო ქვეჯგუფში ზემოდან ქვემოდან მჟავე თვისებები სუსტდება.
ნახშირბადისა და სილიციუმის ჟანგვის მდგომარეობა (+4) ძალიან სტაბილურია, ამიტომ ნაერთის ჟანგვის თვისებების გამოვლენა ძალიან რთულია. გერმანიუმის ქვეჯგუფში ნაერთების ჟანგვის თვისებები (+4) გაძლიერებულია უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობის დესტაბილიზაციის გამო.
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV), ნახშირმჟავა და მათი მარილები
Ნახშირორჟანგი CO 2 (ნახშირორჟანგი) - ნორმალურ პირობებში ეს არის უფერო და უსუნო აირი, ოდნავ მჟავე გემოთი, ჰაერზე დაახლოებით 1,5-ჯერ მძიმე, წყალში ხსნადი, საკმაოდ ადვილად თხევადი - ოთახის ტემპერატურაზე შეიძლება გადაიზარდოს სითხეში წნევით. დაახლოებით 60 10 5 Pa. 56,2°C-მდე გაცივებისას თხევადი ნახშირორჟანგი მყარდება და თოვლის მსგავს მასად იქცევა.
აგრეგაციის ყველა მდგომარეობაში იგი შედგება არაპოლარული ხაზოვანი მოლეკულებისგან. CO 2-ის ქიმიური სტრუქტურა განისაზღვრება ნახშირბადის ცენტრალური ატომის sp-ჰიბრიდიზაციით და დამატებითი p-p ბმების წარმოქმნით: O = C = O.
მასში გახსნილი CO 2-ის ნაწილი ურთიერთქმედებს მასთან და წარმოქმნის ნახშირმჟავას
CO 2 + H 2 O - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3.
ნახშირორჟანგი ძალიან ადვილად შეიწოვება ტუტე ხსნარებით კარბონატების და ბიკარბონატების წარმოქმნით:
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O;
CO 2 + NaOH = NaHCO 3.
CO 2 მოლეკულები ძალიან თერმულად სტაბილურია. დაშლა იწყება მხოლოდ 2000°C ტემპერატურაზე. ამიტომ, ნახშირორჟანგი არ იწვის და არ უწყობს ხელს ჩვეულებრივი საწვავის წვას. მაგრამ მის ატმოსფეროში იწვის რამდენიმე მარტივი ნივთიერება, რომელთა ატომები ავლენენ ჟანგბადის მაღალ მიდრეკილებას, მაგალითად, მაგნიუმი, გაცხელებისას, ანთებს CO 2 ატმოსფეროში.
ნახშირმჟავა და მისი მარილები
ნახშირმჟავა H 2 CO 3 არის სუსტი ნაერთი და არსებობს მხოლოდ წყალხსნარებში. წყალში გახსნილი ნახშირორჟანგის უმეტესი ნაწილი ჰიდრატირებული CO 2 მოლეკულების სახითაა, მცირე ნაწილი კი ნახშირმჟავას ქმნის.
ატმოსფერულ CO2-თან წონასწორობაში მყოფი წყალხსნარები მჟავეა: = 0,04 M და pH? 4.
ნახშირბადის მჟავა ორფუძიანია, მიეკუთვნება სუსტ ელექტროლიტებს, იშლება ეტაპობრივად (K1 = 4,4 10?7; K2 = 4,8 10?11). როდესაც CO 2 იხსნება წყალში, მყარდება შემდეგი დინამიური წონასწორობა:
H 2 O + CO 2 - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3 - H + + HCO 3 ?
როდესაც ნახშირორჟანგის წყალხსნარი თბება, აირის ხსნადობა მცირდება, CO 2 გამოიყოფა ხსნარიდან და წონასწორობა გადადის მარცხნივ.
ნახშირმჟავას მარილები
როგორც ორფუძიანი, ნახშირბადის მჟავა ქმნის მარილების ორ სერიას: საშუალო მარილები (კარბონატები) და მჟავე მარილები (ბიკარბონატები). ნახშირმჟავას მარილების უმეტესობა უფეროა. კარბონატებიდან წყალში ხსნადი მხოლოდ ტუტე ლითონისა და ამონიუმის მარილებია.
წყალში კარბონატები განიცდიან ჰიდროლიზს და, შესაბამისად, მათ ხსნარებს აქვთ ტუტე რეაქცია:
Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH.
შემდგომი ჰიდროლიზი ნახშირმჟავას წარმოქმნით პრაქტიკულად არ ხდება ნორმალურ პირობებში.
წყალში ჰიდროკარბონატების დაშლას ასევე თან ახლავს ჰიდროლიზი, მაგრამ გაცილებით ნაკლებად და გარემო იქმნება ოდნავ ტუტე (pH 8).
ამონიუმის კარბონატი (NH 4) 2 CO 3 ძალიან აქროლადია ამაღლებულ და ნორმალურ ტემპერატურაზე, განსაკუთრებით წყლის ორთქლის არსებობისას, რომელიც იწვევს მძიმე ჰიდროლიზს.
ძლიერი მჟავები და თუნდაც სუსტი ძმარმჟავა ანაცვლებს ნახშირმჟავას კარბონატებისგან:
K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ^.
კარბონატების უმეტესობისგან განსხვავებით, ყველა ბიკარბონატი წყალში ხსნადია. ისინი ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე იგივე ლითონების კარბონატები და გაცხელებისას ადვილად იშლება, გადაიქცევა შესაბამის კარბონატებად:
2KHCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ^;
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ^.
ჰიდროკარბონატები იშლება ძლიერი მჟავებით, კარბონატების მსგავსად:
KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2
ნახშირმჟავას მარილებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია: ნატრიუმის კარბონატი (სოდა), კალიუმის კარბონატი (კალიუმის), კალციუმის კარბონატი (ცარცი, მარმარილო, კირქვა), ნატრიუმის ბიკარბონატი (საჭმელი სოდა) და ძირითადი სპილენძის კარბონატი (CuOH) 2 CO 3. (მალაქიტი).
ნახშირმჟავას ძირითადი მარილები პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში და ადვილად იშლება გაცხელებისას:
(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.
ზოგადად, კარბონატების თერმული სტაბილურობა დამოკიდებულია იონების პოლარიზაციის თვისებებზე, რომლებიც ქმნიან კარბონატს. რაც უფრო მეტ პოლარიზებას ახდენს კატიონი კარბონატულ იონზე, მით უფრო დაბალია მარილის დაშლის ტემპერატურა. თუ კატიონი ადვილად შეიძლება დეფორმირებული იყოს, მაშინ თავად კარბონატულ იონსაც ექნება პოლარიზებული ეფექტი კატიონზე, რაც გამოიწვევს მარილის დაშლის ტემპერატურის მკვეთრ შემცირებას.
ნატრიუმის და კალიუმის კარბონატები დნება დაშლის გარეშე, ხოლო სხვა კარბონატების უმეტესობა გაცხელებისას იშლება ლითონის ოქსიდად და ნახშირორჟანგად.
ნახშირბადის ოქსიდები (II) და (IV)
ინტეგრირებული გაკვეთილი ქიმიაში და ბიოლოგიაში
Დავალებები:ნახშირბადის ოქსიდების (II) და (IV) შესახებ ცოდნის შესწავლა და სისტემატიზაცია; გამოავლინოს ურთიერთობა ცოცხალ და უსულო ბუნებას შორის; ადამიანის სხეულზე ნახშირბადის ოქსიდების გავლენის შესახებ ცოდნის კონსოლიდაცია; გაიძლიერეთ თქვენი უნარები ლაბორატორიულ აღჭურვილობასთან მუშაობისას.
აღჭურვილობა: HCl ხსნარი, ლაკმუსი, Ca(OH) 2, CaCO 3, მინის ღერო, ხელნაკეთი მაგიდები, პორტატული დაფა, ბურთულა და ჯოხის მოდელი.
გაკვეთილების დროს
ბიოლოგიის მასწავლებელიგადმოსცემს გაკვეთილის თემასა და მიზნებს.
ქიმიის მასწავლებელი.კოვალენტური ბმების დოქტრინაზე დაყრდნობით შეადგინეთ ნახშირბადის ოქსიდების (II) და (IV) ელექტრონული და სტრუქტურული ფორმულები.
ნახშირბადის მონოქსიდის (II) ქიმიური ფორმულა არის CO, ნახშირბადის ატომი ნორმალურ მდგომარეობაშია.
დაუწყვილებელი ელექტრონების დაწყვილების გამო წარმოიქმნება ორი პოლარული კოვალენტური ბმა, ხოლო მესამე კოვალენტური ბმა წარმოიქმნება დონორ-მიმღები მექანიზმით. დონორი არის ჟანგბადის ატომი, რადგან ის უზრუნველყოფს ელექტრონების თავისუფალ წყვილს; მიმღები არის ნახშირბადის ატომი, რადგან უზრუნველყოფს ცარიელ ორბიტალს.
მრეწველობაში ნახშირბადის (II) მონოქსიდი წარმოიქმნება CO 2-ის ცხელ ნახშირზე მაღალ ტემპერატურაზე გადაცემით. ის ასევე წარმოიქმნება ნახშირის წვის დროს ჟანგბადის ნაკლებობით. ( მოსწავლე წერს რეაქციის განტოლებას დაფაზე)
ლაბორატორიაში CO წარმოიქმნება ჭიანჭველა მჟავაზე კონცენტრირებული H 2 SO 4 მოქმედებით. ( რეაქციის განტოლებას მასწავლებელი წერს.)
ბიოლოგიის მასწავლებელი.ასე რომ, თქვენ გაეცანით ნახშირბადის მონოქსიდის (II) წარმოებას. რა ფიზიკური თვისებები აქვს ნახშირბადის მონოქსიდს (II)?
Სტუდენტი.ეს არის უფერო გაზი, შხამიანი, უსუნო, ჰაერზე მსუბუქი, წყალში ცუდად ხსნადი, დუღილის წერტილი –191,5 °C, მყარდება –205 °C-ზე.
ქიმიის მასწავლებელი.ნახშირბადის მონოქსიდი გვხვდება მანქანის გამონაბოლქვი აირებში ადამიანის სიცოცხლისთვის საშიში რაოდენობით. ამიტომ, ავტოფარეხები კარგად უნდა იყოს ვენტილირებადი, განსაკუთრებით ძრავის გაშვებისას.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.რა გავლენას ახდენს ნახშირბადის მონოქსიდი ადამიანის სხეულზე?
Სტუდენტი.ნახშირბადის მონოქსიდი უკიდურესად ტოქსიკურია ადამიანისთვის - ეს აიხსნება იმით, რომ იგი ქმნის კარბოქსიჰემოგლობინს. კარბოქსიჰემოგლობინი ძალიან ძლიერი ნაერთია. მისი წარმოქმნის შედეგად სისხლში ჰემოგლობინი არ ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან და მძიმე მოწამვლის შემთხვევაში ადამიანი შეიძლება მოკვდეს ჟანგბადის შიმშილით.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.რა პირველადი დახმარება უნდა მიიღოს ადამიანმა ნახშირორჟანგით მოწამვლისას?
სტუდენტები.აუცილებელია სასწრაფოს გამოძახება, დაზარალებული უნდა გამოიყვანონ გარეთ, ჩაუტარდეს ხელოვნური სუნთქვა, ოთახი კარგად იყოს ვენტილირებადი.
ქიმიის მასწავლებელი.დაწერეთ ნახშირბადის მონოქსიდის ქიმიური ფორმულა (IV) და ბურთი-ჯოხის მოდელის გამოყენებით ააგეთ მისი სტრუქტურა.
ნახშირბადის ატომი აღგზნებულ მდგომარეობაშია. ოთხივე პოლარული კოვალენტური ბმა წარმოიქმნება დაუწყვილებელი ელექტრონების დაწყვილებით. თუმცა, მისი ხაზოვანი სტრუქტურის გამო, მისი მოლეკულა მთლიანობაში არაპოლარულია.
ინდუსტრიაში CO 2 მიიღება კალციუმის კარბონატის დაშლის შედეგად კირის წარმოებაში.
(მოსწავლე წერს რეაქციის განტოლებას.)
ლაბორატორიაში CO 2 მიიღება მჟავების ცარცის ან მარმარილოს რეაქციის შედეგად.
(მოსწავლეები ატარებენ ლაბორატორიულ ექსპერიმენტს.)
ბიოლოგიის მასწავლებელი.რა პროცესების შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი ორგანიზმში?
Სტუდენტი.ნახშირორჟანგი ორგანიზმში წარმოიქმნება უჯრედის შემადგენელი ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის რეაქციების შედეგად.
(მოსწავლეები ატარებენ ლაბორატორიულ ექსპერიმენტს.)
კირის ხსნარი მოღრუბლული გახდა იმიტომ წარმოიქმნება კალციუმის კარბონატი. გარდა სუნთქვის პროცესისა, CO2 გამოიყოფა დუღილისა და დაშლის შედეგად.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.მოქმედებს თუ არა ფიზიკური აქტივობა სუნთქვის პროცესზე?
Სტუდენტი.გადაჭარბებული ფიზიკური (კუნთოვანი) სტრესის დროს კუნთები უფრო სწრაფად იყენებენ ჟანგბადს, ვიდრე სისხლს შეუძლია მისი მიწოდება, შემდეგ კი დუღილის გზით ასინთეზირებენ მათი მუშაობისთვის აუცილებელ ATP-ს. კუნთებში წარმოიქმნება რძემჟავა C 3 H 6 O 3, რომელიც შედის სისხლში. რძის მჟავას დიდი რაოდენობით დაგროვება საზიანოა ორგანიზმისთვის. მძიმე ფიზიკური დატვირთვის შემდეგ, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ვაგრძელებთ მძიმე სუნთქვას - ვიხდით „ჟანგბადის ვალს“.
ქიმიის მასწავლებელი.წიაღისეული საწვავის წვისას დიდი რაოდენობით ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) გამოიყოფა ატმოსფეროში. სახლში ჩვენ ვიყენებთ ბუნებრივ აირს საწვავად და ის თითქმის 90% მეთანისგან შედგება (CH 4). მე გეპატიჟებით ერთ-ერთ თქვენგანს წავიდეს დაფაზე, დაწეროს რეაქციის განტოლება და გააანალიზოს ის ჟანგვა-აღდგენის თვალსაზრისით.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.რატომ არ შეიძლება გაზქურების გამოყენება ოთახის გასათბობად?
Სტუდენტი.მეთანი ბუნებრივი აირის კომპონენტია. როდესაც ის იწვის, ჰაერში ნახშირორჟანგის შემცველობა იზრდება და ჟანგბადის შემცველობა მცირდება. ( სარჩევთან მუშაობა CO 2 ჰაერში".)
როდესაც ჰაერი შეიცავს 0,3% CO 2-ს, ადამიანი განიცდის სწრაფ სუნთქვას; 10%-ში - გონების დაკარგვა, 20%-ში - მყისიერი დამბლა და სწრაფი სიკვდილი. ბავშვს განსაკუთრებით სჭირდება სუფთა ჰაერი, რადგან მზარდი სხეულის ქსოვილებში ჟანგბადის მოხმარება უფრო მეტია, ვიდრე ზრდასრული. ამიტომ აუცილებელია ოთახის რეგულარულად ვენტილაცია. თუ სისხლში CO 2 ჭარბია, სასუნთქი ცენტრის აგზნებადობა იზრდება და სუნთქვა უფრო ხშირი და ღრმა ხდება.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.განვიხილოთ ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) როლი მცენარეთა ცხოვრებაში.
Სტუდენტი.მცენარეებში ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნა ხდება CO 2-დან და H 2 O-დან, გარდა ორგანული ნივთიერებებისა, წარმოიქმნება ჟანგბადი.
ფოტოსინთეზი არეგულირებს ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის რაოდენობას, რაც ხელს უშლის პლანეტის ტემპერატურის აწევას. ყოველწლიურად მცენარეები შთანთქავენ 300 მილიარდ ტონა ნახშირორჟანგს ატმოსფეროდან. ფოტოსინთეზის პროცესი ყოველწლიურად ატმოსფეროში გამოყოფს 200 მილიარდ ტონა ჟანგბადს. ოზონი წარმოიქმნება ჟანგბადისგან ჭექა-ქუხილის დროს.
ქიმიის მასწავლებელი.განვიხილოთ ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) ქიმიური თვისებები.
ბიოლოგიის მასწავლებელი.რა მნიშვნელობა აქვს ნახშირმჟავას ადამიანის ორგანიზმში სუნთქვის დროს? ( ფილმის ზოლის ფრაგმენტი.)
სისხლში არსებული ფერმენტები ნახშირორჟანგს გარდაქმნის ნახშირბადის მჟავად, რომელიც იშლება წყალბადის და ბიკარბონატის იონებად. თუ სისხლი შეიცავს H + იონების ჭარბი რაოდენობას, ე.ი. თუ სისხლის მჟავიანობა გაიზარდა, მაშინ H + იონების ნაწილი გაერთიანდება ბიკარბონატულ იონებთან, წარმოქმნის ნახშირმჟავას და ამით ათავისუფლებს სისხლს ჭარბი H + იონებისგან. თუ სისხლში ძალიან ცოტაა H + იონები, მაშინ ნახშირმჟავა იშლება და სისხლში H + იონების კონცენტრაცია იზრდება. 37 °C ტემპერატურაზე სისხლის pH არის 7,36.
ორგანიზმში ნახშირორჟანგი სისხლით ტრანსპორტირდება ქიმიური ნაერთების – ნატრიუმის და კალიუმის ბიკარბონატების სახით.
მასალის დაფიქსირება
ტესტი
ფილტვებში და ქსოვილებში შემოთავაზებული გაზის გაცვლის პროცესებიდან, ვინც ასრულებს პირველ ვარიანტს, უნდა აირჩიოს სწორი პასუხების კოდები მარცხნივ, ხოლო მეორე - მარჯვნივ.
(1) O 2-ის გადასვლა ფილტვებიდან სისხლში. (13)
(2) O 2-ის გადატანა სისხლიდან ქსოვილებში. (14)
(3) CO 2-ის გადასვლა ქსოვილებიდან სისხლში. (15)
(4) CO 2-ის გადასვლა სისხლიდან ფილტვებში. (16)
(5) O2-ის შეწოვა სისხლის წითელი უჯრედებით. (17)
(6) O 2-ის გამოყოფა სისხლის წითელი უჯრედებიდან. (18)
(7) არტერიული სისხლის ვენურ სისხლად გადაქცევა. (19)
(8) ვენური სისხლის გადაქცევა არტერიულ სისხლად. (20)
(9) O 2-ის ქიმიური კავშირის გაწყვეტა ჰემოგლობინთან. (21)
(10) O 2-ის ქიმიური შეკავშირება ჰემოგლობინთან. (22)
(11) კაპილარები ქსოვილებში. (23)
(12) ფილტვის კაპილარები. (24)
პირველი ვარიანტის კითხვები
1. გაზის გაცვლის პროცესები ქსოვილებში.
2. ფიზიკური პროცესები გაზის გაცვლის დროს.
მეორე ვარიანტის კითხვები
1.
ფილტვებში გაზის გაცვლის პროცესები.
2. ქიმიური პროცესები გაზის გაცვლის დროს
დავალება
განსაზღვრეთ ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) მოცულობა, რომელიც გამოიყოფა 50 გ კალციუმის კარბონატის დაშლის დროს.
ნახშირბადი (C)– ტიპიური არალითონი; პერიოდულ სისტემაში ის IV ჯგუფის, მთავარი ქვეჯგუფის მე-2 პერიოდშია. სერიული ნომერი 6, Ar = 12.011 amu, ბირთვული მუხტი +6.ფიზიკური თვისებები:ნახშირბადი აყალიბებს მრავალ ალოტროპულ მოდიფიკაციას: ბრილიანტი- ერთ-ერთი უმძიმესი ნივთიერება გრაფიტი, ქვანახშირი, ჭვარტლი.
ნახშირბადის ატომს აქვს 6 ელექტრონი: 1s 2 2s 2 2p 2 . ბოლო ორი ელექტრონი განლაგებულია ცალკეულ p-ორბიტალებში და დაუწყვილებელია. პრინციპში, ამ წყვილს შეუძლია დაიკავოს ერთი და იგივე ორბიტალი, მაგრამ ამ შემთხვევაში ინტერელექტრონის მოგერიება მნიშვნელოვნად იზრდება. ამ მიზეზით, ერთი მათგანი იღებს 2p x, ხოლო მეორე, ან 2p y , ან 2p z ორბიტალი.
გარე შრის s- და p-ქვედონეების ენერგიაში განსხვავება მცირეა, ამიტომ ატომი საკმაოდ ადვილად გადადის აღგზნებულ მდგომარეობაში, რომელშიც 2s ორბიტალიდან ორი ელექტრონიდან ერთი გადადის თავისუფალზე. 2 რუბლი.ვალენტურობის მდგომარეობა ჩნდება კონფიგურაციით 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . ნახშირბადის ატომის ეს მდგომარეობაა დამახასიათებელი ალმასის გისოსებისთვის - ჰიბრიდული ორბიტალების ტეტრაედრული სივრცითი განლაგება, ბმების იდენტური სიგრძე და ენერგია.
ამ ფენომენს ცნობილია ე.წ sp 3 - ჰიბრიდიზაცია,და განვითარებადი ფუნქციები არის sp 3 -ჰიბრიდი . ოთხი sp 3 ბმის ფორმირება ნახშირბადის ატომს სამზე სტაბილურ მდგომარეობას აძლევს r-r-და ერთი s-s-კავშირი. sp 3 ჰიბრიდიზაციის გარდა, sp 2 და sp ჰიბრიდიზაცია ასევე შეინიშნება ნახშირბადის ატომში. . პირველ შემთხვევაში, ურთიერთგადახურვა ხდება s-და ორი p-ორბიტალი. იქმნება სამი ეკვივალენტური sp 2 ჰიბრიდული ორბიტალი, რომლებიც განლაგებულია იმავე სიბრტყეში, ერთმანეთის მიმართ 120° კუთხით. მესამე ორბიტალი p უცვლელია და მიმართულია სიბრტყის პერპენდიკულარულად sp2.
sp ჰიბრიდიზაციის დროს s და p ორბიტალები ერთმანეთს ემთხვევა. 180° კუთხე წარმოიქმნება ორ ეკვივალენტურ ჰიბრიდულ ორბიტალს შორის, რომლებიც წარმოიქმნება, ხოლო თითოეული ატომის ორი p-ორბიტალი უცვლელი რჩება.
ნახშირბადის ალოტროპია. ბრილიანტი და გრაფიტი
გრაფიტის კრისტალში ნახშირბადის ატომები განლაგებულია პარალელურ სიბრტყეში, რომლებიც იკავებენ რეგულარული ექვსკუთხედების წვეროებს. ნახშირბადის თითოეული ატომი დაკავშირებულია სამ მეზობელ sp 2 ჰიბრიდულ ბმასთან. პარალელურ სიბრტყეებს შორის კავშირი ხორციელდება ვან დერ ვაალის ძალების გამო. თითოეული ატომის თავისუფალი p-ორბიტალები მიმართულია კოვალენტური ბმების სიბრტყეზე პერპენდიკულურად. მათი გადახურვა ხსნის დამატებით π კავშირს ნახშირბადის ატომებს შორის. ამრიგად, დან ვალენტური მდგომარეობა, რომელშიც ნახშირბადის ატომები განლაგებულია ნივთიერებაში, განსაზღვრავს ამ ნივთიერების თვისებებს.
ნახშირბადის ქიმიური თვისებები
ყველაზე დამახასიათებელი ჟანგვის მდგომარეობებია: +4, +2.
დაბალ ტემპერატურაზე ნახშირბადი ინერტულია, მაგრამ გაცხელებისას მისი აქტივობა იზრდება.
ნახშირბადი, როგორც შემცირების აგენტი:
- ჟანგბადით
C 0 + O 2 – t° = CO 2 ნახშირორჟანგი
ჟანგბადის ნაკლებობით - არასრული წვა:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O ნახშირბადის მონოქსიდი
- ფტორთან ერთად
C + 2F 2 = CF 4
- წყლის ორთქლით
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 წყლის გაზი
- ლითონის ოქსიდებით. ასე დნება ლითონი მადნიდან.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2
- მჟავებით - ჟანგვითი აგენტებით:
C 0 + 2H 2 SO 4 (კონს.) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (კონს.) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
- გოგირდთან ერთად ქმნის ნახშირბადის დისულფიდს:
C + 2S 2 = CS 2.
ნახშირბადი, როგორც ჟანგვის აგენტი:
- ზოგიერთ მეტალთან ერთად ქმნის კარბიდებს
4Al + 3C 0 = Al 4 C 3
Ca + 2C 0 = CaC 2 -4
- წყალბადით - მეთანით (ისევე როგორც ორგანული ნაერთების დიდი რაოდენობა)
C0 + 2H2 = CH4
- სილიციუმთან ერთად წარმოქმნის კარბორუნდს (ელექტრო ღუმელში 2000 °C-ზე):
ნახშირბადის აღმოჩენა ბუნებაში
თავისუფალი ნახშირბადი გვხვდება ალმასის და გრაფიტის სახით. ნაერთების სახით ნახშირბადი გვხვდება მინერალებში: ცარცი, მარმარილო, კირქვა - CaCO 3, დოლომიტი - MgCO 3 *CaCO 3; ჰიდროკარბონატები - Mg(HCO 3) 2 და Ca(HCO 3) 2, CO 2 არის ჰაერის ნაწილი; ნახშირბადი არის ბუნებრივი ორგანული ნაერთების მთავარი კომპონენტი - გაზი, ზეთი, ქვანახშირი, ტორფი და არის ორგანული ნივთიერებების, ცილების, ცხიმების, ნახშირწყლების, ამინომჟავების ნაწილი, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს.
არაორგანული ნახშირბადის ნაერთები
არც C4+ და არც C4- იონები არ წარმოიქმნება რაიმე ჩვეულებრივი ქიმიური პროცესის დროს: ნახშირბადის ნაერთები შეიცავს სხვადასხვა პოლარობის კოვალენტურ ბმებს.
ნახშირბადის მონოქსიდი CO
ნახშირბადის მონოქსიდი; უფერო, უსუნო, წყალში ოდნავ ხსნადი, ორგანულ გამხსნელებში ხსნადი, ტოქსიკური, დუღილის წერტილი = -192°C; t pl. = -205°C.
ქვითარი
1) ინდუსტრიაში (გაზის გენერატორებში):
C + O 2 = CO 2
2) ლაბორატორიაში - ფორმულის ან ოქსილის მჟავის თერმული დაშლა H 2 SO 4-ის თანდასწრებით (კონს.):
HCOOH = H2O + CO
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
ქიმიური თვისებები
ნორმალურ პირობებში CO ინერტულია; როდესაც თბება - შემცირების აგენტი; უმარილო ოქსიდი.
1) ჟანგბადით
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) ლითონის ოქსიდებით
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) ქლორთან ერთად (შუქზე)
CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (ფოსგენი)
4) რეაგირებს ტუტე დნობასთან (წნევის ქვეშ)
CO + NaOH = HCOONa (ნატრიუმის ფორმატი)
5) გარდამავალი ლითონებით ქმნის კარბონილებს
Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) CO2
ნახშირორჟანგი, უფერო, უსუნო, წყალში ხსნადობა - 0,9V CO 2 იხსნება 1V H 2 O (ნორმალურ პირობებში); ჰაერზე მძიმე; t°pl = -78,5°C (მყარი CO 2 ეწოდება "მშრალ ყინულს"); არ უჭერს მხარს წვას.
ქვითარი
- ნახშირმჟავას მარილების (კარბონატების) თერმული დაშლა. კირქვის სროლა:
CaCO 3 – t° = CaO + CO 2
- ძლიერი მჟავების მოქმედება კარბონატებზე და ბიკარბონატებზე:
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2
ქიმიურითვისებებიCO2
მჟავა ოქსიდი: რეაგირებს ძირითად ოქსიდებთან და ფუძეებთან ნახშირმჟავას მარილების წარმოქმნით
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
ამაღლებულ ტემპერატურაზე შეიძლება გამოავლინოს ჟანგვის თვისებები
C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0
ხარისხობრივი რეაქცია
კირის წყლის ღრუბლიანობა:
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (თეთრი ნალექი) + H 2 O
ის ქრება, როდესაც CO 2 გადის კირწყალში დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან უხსნადი კალციუმის კარბონატი იქცევა ხსნად ბიკარბონატად:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2
ნახშირბადის მჟავა და მისიმარილი
H 2CO 3 -სუსტი მჟავა, ის არსებობს მხოლოდ წყალხსნარში:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
დიბაზური:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - მჟავა მარილები - ბიკარბონატები, ბიკარბონატები
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- საშუალო მარილები - კარბონატები
მჟავების ყველა თვისება დამახასიათებელია.
კარბონატები და ბიკარბონატები შეიძლება გარდაიქმნას ერთმანეთში:
2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3
ლითონის კარბონატები (გარდა ტუტე ლითონებისა) დეკარბოქსილატდება გაცხელებისას ოქსიდის წარმოქმნით:
CuCO 3 – t° = CuO + CO 2
ხარისხობრივი რეაქცია- "ადუღება" ძლიერი მჟავის გავლენის ქვეშ:
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
კარბიდები
კალციუმის კარბიდი:
CaO + 3 C = CaC 2 + CO
CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.
აცეტილენი გამოიყოფა თუთიის, კადმიუმის, ლანთანისა და ცერიუმის კარბიდების წყალთან ურთიერთქმედებისას:
2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.
იყოს 2 C და Al 4 C 3 იშლება წყლით და წარმოიქმნება მეთანი:
Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al (OH) 3 = 3 CH 4.
ტექნოლოგიაში გამოიყენება ტიტანის კარბიდები TiC, ვოლფრამი W 2 C (მყარი შენადნობები), სილიციუმის SiC (კარბორუნდი - როგორც აბრაზიული და გამათბობლების მასალა).
ციანიდი
მიღებული სოდის გაცხელებით ამიაკის და ნახშირბადის მონოქსიდის ატმოსფეროში:
Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2
ჰიდროციანმჟავა HCN არის ქიმიური მრეწველობის მნიშვნელოვანი პროდუქტი და ფართოდ გამოიყენება ორგანულ სინთეზში. მისი გლობალური წარმოება წელიწადში 200 ათას ტონას აღწევს. ციანიდის ანიონის ელექტრონული სტრუქტურა ნახშირბადის მონოქსიდის მსგავსია (II) ასეთ ნაწილაკებს იზოელექტრონული ეწოდება:
C = O: [:C = N:] –
ციანიდები (0,1-0,2% წყალხსნარი) გამოიყენება ოქროს მოპოვებაში:
2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0.5 O 2 = 2 K + 2 KOH.
ციანიდის ხსნარების გოგირდთან ან მყარ ნივთიერებებთან შერწყმისას ისინი წარმოიქმნება თიოციანატები:
KCN + S = KSCN.
დაბალაქტიური ლითონების ციანიდების გაცხელებისას მიიღება ციანიდი: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. ციანიდის ხსნარები იჟანგება ციანატები:
2 KCN + O 2 = 2 KOCN.
ციანის მჟავა არსებობს ორი ფორმით:
H-N=C=O; H-O-C = N:
1828 წელს ფრიდრიხ უოლერმა (1800-1882) მიიღო შარდოვანა ამონიუმის ციანატიდან: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 წყალხსნარის აორთქლების გზით.
ეს მოვლენა ჩვეულებრივ განიხილება, როგორც სინთეზური ქიმიის გამარჯვება "ვიტალისტურ თეორიაზე".
არსებობს ციანის მჟავის იზომერი - ასაფეთქებელი მჟავა
H-O-N=C.
მისი მარილები (ვერცხლისწყლის ფულმინატი Hg(ONC) 2) გამოიყენება ზემოქმედების ანთებით.
სინთეზი შარდოვანა(შარდოვანა):
CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 C და 100 ატმ.
შარდოვანა არის ნახშირმჟავას ამიდი, ასევე არსებობს მისი "აზოტის ანალოგი" - გუანიდინი.
კარბონატები
ყველაზე მნიშვნელოვანი არაორგანული ნახშირბადის ნაერთებია ნახშირმჟავას მარილები (კარბონატები). H 2 CO 3 არის სუსტი მჟავა (K 1 = 1.3 10 -4; K 2 = 5 10 -11). კარბონატის ბუფერული საყრდენი ნახშირორჟანგის წონასწორობაატმოსფეროში. მსოფლიო ოკეანეებს აქვთ უზარმაზარი ბუფერული სიმძლავრე, რადგან ისინი ღია სისტემაა. ძირითადი ბუფერული რეაქცია არის წონასწორობა ნახშირმჟავას დისოციაციის დროს:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .
როდესაც მჟავიანობა მცირდება, ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგის დამატებითი შეწოვა ხდება მჟავის წარმოქმნით:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .
მჟავიანობის მატებასთან ერთად იხსნება კარბონატული ქანები (ჭურვები, ცარცი და კირქვის ნალექები ოკეანეში); ეს ანაზღაურებს ჰიდროკარბონატის იონების დაკარგვას:
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —
CaCO 3 (მყარი) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-
მყარი კარბონატები გადაიქცევა ხსნად ბიკარბონატებად. ეს არის ჭარბი ნახშირორჟანგის ქიმიური დაშლის პროცესი, რომელიც ეწინააღმდეგება "სათბურის ეფექტს" - გლობალურ დათბობას დედამიწიდან თერმული გამოსხივების ნახშირორჟანგის მიერ შთანთქმის გამო. მსოფლიოში სოდას წარმოების დაახლოებით მესამედი (ნატრიუმის კარბონატი Na 2 CO 3) გამოიყენება მინის წარმოებაში.
(IV) (CO 2, ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი)არის უფერო, უგემოვნო და უსუნო აირი, რომელიც ჰაერზე მძიმეა და წყალში ხსნადი.
ნორმალურ პირობებში, მყარი ნახშირორჟანგი გადადის პირდაპირ აირისებრ მდგომარეობაში, გვერდის ავლით თხევადი მდგომარეობას.
როდესაც ნახშირბადის მონოქსიდი დიდი რაოდენობითაა, ადამიანები იწყებენ დახრჩობას. 3%-ზე მეტი კონცენტრაცია იწვევს სწრაფ სუნთქვას, ხოლო 10%-ზე მეტი ცნობიერების დაკარგვა და სიკვდილი.
ნახშირბადის მონოქსიდის ქიმიური თვისებები.
ნახშირბადის მონოქსიდი - ეს არის ნახშირბადის ანჰიდრიდი H 2 CO 3 .
თუ ნახშირბადის მონოქსიდი გადადის კალციუმის ჰიდროქსიდში (ცაცხვის წყალი), წარმოიქმნება თეთრი ნალექი:
დაახ(ოჰ) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + ჰ 2 ო,
თუ ნახშირორჟანგი ჭარბად მიიღება, მაშინ შეინიშნება ბიკარბონატების წარმოქმნა, რომლებიც წყალში იხსნება:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2,
რომელიც შემდეგ იშლება გაცხელებისას:
2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
ნახშირბადის მონოქსიდის გამოყენება.
ნახშირორჟანგი გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ქიმიურ წარმოებაში - როგორც გამაგრილებელი.
კვების მრეწველობაში გამოიყენება როგორც კონსერვანტი E290. მიუხედავად იმისა, რომ ის იყო კლასიფიცირებული, როგორც "პირობითად უსაფრთხო", სინამდვილეში ეს ასე არ არის. ექიმებმა დაამტკიცეს, რომ E290-ის ხშირი მოხმარება იწვევს ტოქსიკური ტოქსიკური ნაერთის დაგროვებას. ამიტომ, თქვენ უნდა წაიკითხოთ პროდუქტის ეტიკეტები უფრო ყურადღებით.