Monoksidi i karbonit (IV), acidi karbonik dhe kripërat e tyre. Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike Formula e përgatitjes së monoksidit të karbonit 4
Monoksidi i karbonit (IV) (dioksidi i karbonit, dioksidi i karbonit) në kushte normale është një gaz pa ngjyrë, më i rëndë se ajri, termikisht i qëndrueshëm dhe kur kompresohet dhe ftohet, shndërrohet lehtësisht në gjendje të lëngëta dhe të ngurta.
Dendësia – 1,997 g/l. CO2 i ngurtë, i quajtur akulli i thatë, sublimohet në temperaturën e dhomës. Është pak i tretshëm në ujë, duke reaguar pjesërisht me të. Tregon veti acidike. Reduktohet nga metalet aktive, hidrogjeni dhe karboni.
Formula kimike e monoksidit të karbonit 4
Formula kimike e monoksidit të karbonit (IV) është CO2. Ajo tregon se kjo molekulë përmban një atom karboni (Ar = 12 amu) dhe dy atome oksigjen (Ar = 16 amu). Duke përdorur formulën kimike, mund të llogarisni peshën molekulare të monoksidit të karbonit (IV):
Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);
Mr(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.
Shembuj të zgjidhjes së problemeve
SHEMBULL 1
Detyrë Kur 26,7 g aminoacid (CxHyOzNk) digjen në oksigjen të tepërt, formohen 39,6 g monoksid karboni (IV), 18,9 g ujë dhe 4,2 g azot. Përcaktoni formulën e aminoacideve.
Zgjidhja Le të hartojmë një diagram të reaksionit të djegies së një aminoacidi, duke përcaktuar numrin e atomeve të karbonit, hidrogjenit, oksigjenit dhe azotit si "x", "y", "z" dhe "k", përkatësisht:
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.
Le të përcaktojmë masat e elementeve që përbëjnë këtë substancë. Vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev, rrumbullakos në numrat e plotë: 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);
Le të llogarisim masat molare të dioksidit të karbonit dhe ujit. Siç dihet, masa molare e një molekule është e barabartë me shumën e masave atomike relative të atomeve që përbëjnë molekulën (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.
M(C) = ×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.
Le të përcaktojmë formulën kimike të një aminoacidi:
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.
Kjo do të thotë se formula më e thjeshtë e aminoacideve është C6H14O3N2.
Përgjigjuni C6H14O3N2
SHEMBULL 2
Detyrë Hartoni formulën më të thjeshtë për një përbërje në të cilën fraksionet masive të elementeve janë afërsisht të barabarta: karbon - 25,4%, hidrogjen - 3,17%, oksigjen - 33,86%, klor - 37,57%.
Zgjidhje Pjesa masive e elementit X në një molekulë të përbërjes NX llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.
Le të shënojmë numrin e atomeve të karbonit në molekulë me "x", numrin e atomeve të azotit dhe hidrogjenit me "y", numrin e atomeve të oksigjenit me "z" dhe numrin e atomeve të klorit me "k".
Le të gjejmë masat përkatëse atomike relative të elementeve të karbonit, hidrogjenit, oksigjenit dhe klorit (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev janë të rrumbullakosura në numra të plotë).
Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.
Përmbajtjen në përqindje të elementeve e ndajmë në masat përkatëse atomike relative. Kështu do të gjejmë marrëdhënien midis numrit të atomeve në molekulën e përbërjes:
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.
Kjo do të thotë se formula më e thjeshtë për përbërjen e karbonit, hidrogjenit, oksigjenit dhe klorit do të jetë C2H3O2Cl.
Monoksidi i karbonit (IV), acidi karbonik dhe kripërat e tyre
Qëllimi gjithëpërfshirës i modulit: njohja e metodave për prodhimin e oksidit dhe hidroksidit të karbonit (IV); të përshkruajë vetitë e tyre fizike; të njohë karakteristikat e vetive acido-bazike; karakterizojnë vetitë redoks.
Të gjithë elementët e nëngrupit të karbonit formojnë okside me formulën e përgjithshme EO 2. CO 2 dhe SiO 2 shfaqin veti acidike, GeO 2 , SnO 2 , PbO 2 shfaqin veti amfoterike me një mbizotërim të vetive acidike dhe në nëngrupin nga lart poshtë vetitë acidike dobësohen.
Gjendja e oksidimit (+4) për karbonin dhe silikonin është shumë e qëndrueshme, kështu që vetitë oksiduese të përbërjes janë shumë të vështira për t'u shfaqur. Në nëngrupin e germaniumit, vetitë oksiduese të përbërjeve (+4) rriten për shkak të destabilizimit të gjendjes më të lartë të oksidimit.
Monoksidi i karbonit (IV), acidi karbonik dhe kripërat e tyre
Dioksid karboni CO 2 (dioksid karboni) - në kushte normale është një gaz pa ngjyrë dhe erë, me shije pak të thartë, rreth 1.5 herë më i rëndë se ajri, i tretshëm në ujë, i lëngshëm mjaft lehtë - në temperaturën e dhomës mund të shndërrohet në lëng nën presionin e rreth 60 10 5 Pa. Kur ftohet në 56,2°C, dioksidi i karbonit i lëngshëm ngurtësohet dhe kthehet në një masë të ngjashme me borën.
Në të gjitha gjendjet e grumbullimit ai përbëhet nga molekula lineare jopolare. Struktura kimike e CO 2 përcaktohet nga sp-hibridizimi i atomit qendror të karbonit dhe formimi i lidhjeve shtesë p-p: O = C = O
Një pjesë e CO 2 e tretur në bashkëvepron me të për të formuar acid karbonik
CO 2 + H 2 O - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3.
Dioksidi i karbonit absorbohet shumë lehtë nga solucionet alkaline për të formuar karbonate dhe bikarbonate:
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O;
CO 2 + NaOH = NaHCO 3.
Molekulat e CO 2 janë shumë të qëndrueshme termikisht, dekompozimi fillon vetëm në një temperaturë prej 2000°C. Prandaj, dioksidi i karbonit nuk digjet dhe nuk mbështet djegien e karburantit konvencional. Por në atmosferën e tij digjen disa substanca të thjeshta, atomet e të cilave shfaqin një prirje të lartë për oksigjenin, për shembull, magnezi, kur nxehet, ndizet në një atmosferë CO 2.
Acidi karbonik dhe kripërat e tij
Acidi karbonik H 2 CO 3 është një përbërje e dobët dhe ekziston vetëm në tretësirat ujore. Pjesa më e madhe e dioksidit të karbonit të tretur në ujë është në formën e molekulave të hidratuara të CO 2, një pjesë më e vogël formon acidin karbonik.
Tretësirat ujore në ekuilibër me CO2 atmosferike janë acide: = 0,04 M dhe pH? 4.
Acidi karbonik është dybazik, i përket elektroliteve të dobëta, shpërndahet në mënyrë shkallë-shkallë (K1 = 4,4 10?7; K2 = 4,8 10?11). Kur CO 2 tretet në ujë, vendoset ekuilibri dinamik i mëposhtëm:
H 2 O + CO 2 - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3 - H + + HCO 3 ?
Kur një tretësirë ujore e dioksidit të karbonit nxehet, tretshmëria e gazit zvogëlohet, CO 2 lirohet nga tretësira dhe ekuilibri zhvendoset në të majtë.
Kripërat e acidit karbonik
Duke qenë dybazik, acidi karbonik formon dy seri kripërash: kripëra mesatare (karbonate) dhe kripëra acidike (bikarbonate). Shumica e kripërave të acidit karbonik janë të pangjyrë. Nga karbonatet, vetëm kripërat e metaleve alkali dhe të amonit janë të tretshme në ujë.
Në ujë, karbonatet i nënshtrohen hidrolizës, dhe për këtë arsye zgjidhjet e tyre kanë një reaksion alkalik:
Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH.
Hidroliza e mëtejshme me formimin e acidit karbonik praktikisht nuk ndodh në kushte normale.
Tretja e hidrokarbonateve në ujë shoqërohet gjithashtu me hidrolizë, por në një masë shumë më të vogël, dhe mjedisi krijohet pak alkalik (pH 8).
Karbonati i amonit (NH 4) 2 CO 3 është shumë i paqëndrueshëm në temperatura të larta dhe madje normale, veçanërisht në prani të avullit të ujit, i cili shkakton hidrolizë të rëndë
Acidet e forta dhe madje edhe acidi acetik i dobët zëvendësojnë acidin karbonik nga karbonatet:
K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ^.
Ndryshe nga shumica e karbonateve, të gjitha bikarbonatet janë të tretshme në ujë. Ato janë më pak të qëndrueshme se karbonatet e të njëjtave metale dhe, kur nxehen, dekompozohen lehtësisht, duke u shndërruar në karbonatet përkatëse:
2KHCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ^;
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ^.
Hidrokarbonatet dekompozohen me acide të forta, si karbonatet:
KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2
Nga kripërat e acidit karbonik, më të rëndësishmet janë: karbonati i natriumit (sode), karbonati i kaliumit (potasë), karbonati i kalciumit (shumësi, mermeri, gëlqerori), bikarbonati i natriumit (sodë buke) dhe karbonati bazë i bakrit (CuOH) 2 CO 3 (malakit).
Kripërat bazë të acidit karbonik janë praktikisht të patretshme në ujë dhe dekompozohen lehtësisht kur nxehen:
(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.
Në përgjithësi, qëndrueshmëria termike e karbonateve varet nga vetitë e polarizimit të joneve që përbëjnë karbonatin. Sa më shumë polarizues të ketë kationi në jonin karbonat, aq më e ulët është temperatura e dekompozimit të kripës. Nëse kationi mund të deformohet lehtësisht, atëherë vetë joni karbonat do të ketë gjithashtu një efekt polarizues në kation, i cili do të çojë në një ulje të mprehtë të temperaturës së dekompozimit të kripës.
Karbonatet e natriumit dhe kaliumit shkrihen pa dekompozim, dhe shumica e karbonateve të tjera dekompozohen në oksid metali dhe dioksid karboni kur nxehen.
Oksidet e karbonit (II) dhe (IV)
Mësim i integruar në kimi dhe biologji
Detyrat: studimi dhe sistemimi i njohurive për oksidet e karbonit (II) dhe (IV); të zbulojë marrëdhënien midis natyrës së gjallë dhe të pajetë; konsolidimi i njohurive për efektin e oksideve të karbonit në trupin e njeriut; forconi aftësitë tuaja në punën me pajisjet laboratorike.
Pajisjet: Tretësirë HCl, lakmus, Ca(OH) 2, CaCO 3, shufër qelqi, tavolina shtëpie, dërrasë portative, model top-dhe-shkopi.
GJATË KLASËVE
Mësues biologjie komunikon temën dhe objektivat e orës së mësimit.
Mësues i kimisë. Bazuar në doktrinën e lidhjeve kovalente, përpiloni formulat elektronike dhe strukturore të oksideve të karbonit (II) dhe (IV).
Formula kimike e monoksidit të karbonit (II) është CO, atomi i karbonit është në gjendjen e tij normale.
Për shkak të çiftëzimit të elektroneve të paçiftuara, formohen dy lidhje kovalente polare, dhe lidhja e tretë kovalente formohet nga mekanizmi dhurues-pranues. Dhuruesi është një atom oksigjeni, sepse siguron një çift elektronesh të lirë; pranuesi është një atom karboni, sepse siguron një orbital të zbrazët.
Në industri, monoksidi i karbonit (II) prodhohet duke kaluar CO 2 mbi qymyr të nxehtë në temperaturë të lartë. Ai formohet gjithashtu gjatë djegies së qymyrit me mungesë oksigjeni. ( Një nxënës shkruan ekuacionin e reagimit në tabelë)
Në laborator, CO prodhohet nga veprimi i H 2 SO 4 të përqendruar në acidin formik. ( Ekuacioni i reagimit shkruhet nga mësuesi.)
Mësues biologjie. Pra, ju jeni njohur me prodhimin e monoksidit të karbonit (II). Çfarë veti fizike ka monoksidi i karbonit (II)?
Studenti.Është gaz pa ngjyrë, helmues, pa erë, më i lehtë se ajri, pak i tretshëm në ujë, me pikë vlimi –191,5 °C, ngurtësohet në –205 °C.
Mësues i kimisë. Monoksidi i karbonit gjendet në gazrat e shkarkimit të makinave në sasi të rrezikshme për jetën e njeriut. Prandaj, garazhet duhet të ajrosen mirë, veçanërisht kur ndizni motorin.
Mësues biologjie.Çfarë ndikimi ka monoksidi i karbonit në trupin e njeriut?
Studenti. Monoksidi i karbonit është jashtëzakonisht toksik për njerëzit - kjo shpjegohet me faktin se ai formon karboksihemoglobinë. Karboksihemoglobina është një përbërës shumë i fortë. Si rezultat i formimit të tij, hemoglobina e gjakut nuk ndërvepron me oksigjenin, dhe në rast të helmimit të rëndë, një person mund të vdesë nga uria e oksigjenit.
Mësues biologjie.Çfarë ndihme të parë duhet të marrë një person për helmimin me monoksid karboni?
Studentët.Është e nevojshme thirrja e një ambulance, viktima duhet të nxirret jashtë, të kryhet frymëmarrje artificiale dhe dhoma të ajroset mirë.
Mësues i kimisë. Shkruani formulën kimike të monoksidit të karbonit (IV) dhe, duke përdorur modelin top-dhe-shkopi, ndërtoni strukturën e tij.
Atomi i karbonit është në gjendje të ngacmuar. Të katër lidhjet kovalente polare formohen nga çiftimi i elektroneve të paçiftuara. Megjithatë, për shkak të strukturës së saj lineare, molekula e saj në tërësi është jopolare.
Në industri, CO 2 përftohet nga dekompozimi i karbonatit të kalciumit në prodhimin e gëlqeres.
(Një nxënës shkruan ekuacionin e reaksionit.)
Në laborator, CO 2 fitohet duke reaguar acidet me shkumës ose mermer.
(Nxënësit kryejnë një eksperiment laboratorik.)
Mësues biologjie. Cilat procese rezultojnë në formimin e dioksidit të karbonit në trup?
Studenti. Dioksidi i karbonit formohet në trup si rezultat i reaksioneve të oksidimit të substancave organike që përbëjnë qelizën.
(Nxënësit kryejnë një eksperiment laboratorik.)
Llaçi i gëlqeres u turbullua sepse formohet karbonati i kalciumit. Përveç procesit të frymëmarrjes, CO2 lirohet si rezultat i fermentimit dhe kalbjes.
Mësues biologjie. A ndikon aktiviteti fizik në procesin e frymëmarrjes?
Studenti. Me stres të tepruar fizik (muskulor), muskujt përdorin oksigjenin më shpejt sesa gjaku mund ta japë atë, dhe më pas ata sintetizojnë ATP-në e nevojshme për punën e tyre përmes fermentimit. Acidi laktik C 3 H 6 O 3 formohet në muskuj, i cili hyn në gjak. Grumbullimi i sasive të mëdha të acidit laktik është i dëmshëm për trupin. Pas një aktiviteti të rëndë fizik, ne vazhdojmë të marrim frymë rëndë për ca kohë - shlyejmë "borxhin e oksigjenit".
Mësues i kimisë. Sasi të mëdha të monoksidit të karbonit (IV) lëshohen në atmosferë kur digjen lëndët djegëse fosile. Në shtëpi, ne përdorim gazin natyror si lëndë djegëse, dhe ai përbëhet nga pothuajse 90% metan (CH 4). Ftoj njërin prej jush të shkojë në tabelë, të shkruajë një ekuacion për reaksionin dhe ta analizojë atë nga pikëpamja e oksidim-reduktimit.
Mësues biologjie. Pse nuk mund të përdorni soba me gaz për të ngrohur një dhomë?
Studenti. Metani është një përbërës i gazit natyror. Kur digjet, përmbajtja e dioksidit të karbonit në ajër rritet dhe përmbajtja e oksigjenit zvogëlohet. ( Puna me tabelën e përmbajtjes CO 2 në ajër".)
Kur ajri përmban 0.3% CO 2, një person përjeton frymëmarrje të shpejtë; në 10% - humbje e vetëdijes, në 20% - paralizë e menjëhershme dhe vdekje e shpejtë. Një fëmijë ka veçanërisht nevojë për ajër të pastër, sepse konsumi i oksigjenit i indeve të një trupi në rritje është më i madh se ai i një të rrituri. Prandaj, është e nevojshme të ventiloni rregullisht dhomën. Nëse ka tepricë të CO 2 në gjak, ngacmueshmëria e qendrës së frymëmarrjes rritet dhe frymëmarrja bëhet më e shpeshtë dhe më e thellë.
Mësues biologjie. Le të shqyrtojmë rolin e monoksidit të karbonit (IV) në jetën e bimëve.
Studenti. Në bimë, formimi i substancave organike ndodh nga CO 2 dhe H 2 O në dritë, përveç substancave organike, formohet edhe oksigjen.
Fotosinteza rregullon sasinë e dioksidit të karbonit në atmosferë, e cila parandalon rritjen e temperaturës së planetit. Çdo vit, bimët thithin 300 miliardë tonë dioksid karboni nga atmosfera. Procesi i fotosintezës lëshon 200 miliardë tonë oksigjen në atmosferë çdo vit. Ozoni formohet nga oksigjeni gjatë një stuhie.
Mësues i kimisë. Le të shqyrtojmë vetitë kimike të monoksidit të karbonit (IV).
Mësues biologjie. Cila është rëndësia e acidit karbonik në trupin e njeriut gjatë frymëmarrjes? ( Fragment shirit filmik.)
Enzimat në gjak konvertojnë dioksidin e karbonit në acid karbonik, i cili shpërndahet në jone hidrogjen dhe bikarbonat. Nëse gjaku përmban një tepricë të joneve H +, d.m.th. nëse aciditeti i gjakut rritet, atëherë disa nga jonet H + kombinohen me jonet bikarbonate, duke formuar acid karbonik dhe në këtë mënyrë çlirojnë gjakun nga jonet e tepërta H +. Nëse ka shumë pak jone H + në gjak, atëherë acidi karbonik disociohet dhe përqendrimi i joneve H + në gjak rritet. Në një temperaturë prej 37 °C, pH i gjakut është 7.36.
Në trup, dioksidi i karbonit transportohet nga gjaku në formën e përbërjeve kimike - bikarbonatet e natriumit dhe kaliumit.
Rregullimi i materialit
Test
Nga proceset e propozuara të shkëmbimit të gazit në mushkëri dhe inde, ata që plotësojnë opsionin e parë duhet të zgjedhin kodet e përgjigjeve të sakta në të majtë, dhe të dytën - në të djathtë.
(1) Kalimi i O 2 nga mushkëritë në gjak. (13)
(2) Transferimi i O 2 nga gjaku në inde. (14)
(3) Kalimi i CO 2 nga indet në gjak. (15)
(4) Kalimi i CO 2 nga gjaku në mushkëri. (16)
(5) Përthithja e O2 nga qelizat e kuqe të gjakut. (17)
(6) Çlirimi i O 2 nga qelizat e kuqe të gjakut. (18)
(7) Shndërrimi i gjakut arterial në gjak venoz. (19)
(8) Shndërrimi i gjakut venoz në gjak arterial. (20)
(9) Thyerja e lidhjes kimike të O 2 me hemoglobinën. (21)
(10) Lidhja kimike e O 2 me hemoglobinën. (22)
(11) Kapilarët në inde. (23)
(12) Kapilarët pulmonar. (24)
Pyetjet e opsionit të parë
1. Proceset e shkëmbimit të gazit në inde.
2. Proceset fizike gjatë shkëmbimit të gazit.
Pyetjet e opsionit të dytë
1.
Proceset e shkëmbimit të gazit në mushkëri.
2. Proceset kimike gjatë shkëmbimit të gazit
Detyrë
Përcaktoni vëllimin e monoksidit të karbonit (IV) që lirohet gjatë zbërthimit të 50 g karbonat kalciumi.
Karboni (C)– jometal tipik; në tabelën periodike është në periudhën e 2-të të grupit IV, nëngrupi kryesor. Numri serik 6, Ar = 12.011 amu, ngarkesa bërthamore +6.Vetitë fizike: karboni formon shumë modifikime alotropike: diamanti- një nga substancat më të vështira grafit, qymyr, blozë.
Një atom karboni ka 6 elektrone: 1s 2 2s 2 2p 2 . Dy elektronet e fundit ndodhen në p-orbitale të veçanta dhe janë të paçiftuar. Në parim, ky çift mund të zërë të njëjtën orbitale, por në këtë rast zmbrapsja ndërelektronike rritet shumë. Për këtë arsye, njëri prej tyre merr 2p x, dhe tjetri, ose 2p y , ose orbitale 2p z.
Dallimi në energjinë e nënniveleve s dhe p të shtresës së jashtme është i vogël, kështu që atomi kalon lehtësisht në një gjendje të ngacmuar, në të cilën një nga dy elektronet nga orbitalja 2s kalon në një të lirë. 2 fshij. Një gjendje valence shfaqet me konfigurimin 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Është kjo gjendje e atomit të karbonit që është karakteristikë e rrjetës së diamantit - rregullimi hapësinor tetraedral i orbitaleve hibride, gjatësia identike dhe energjia e lidhjeve.
Ky fenomen njihet të quhet sp 3 -hibridizimi, dhe funksionet e shfaqura janë sp 3 -hibride . Formimi i katër lidhjeve sp 3 i siguron atomit të karbonit një gjendje më të qëndrueshme se tre r-r- dhe një lidhje s-s. Përveç hibridizimit sp 3, hibridizimi sp 2 dhe sp vërehet gjithashtu në atomin e karbonit . Në rastin e parë, ndodh mbivendosja e ndërsjellë s- dhe dy p-orbitale. Formohen tre orbitale hibride sp 2 ekuivalente, të vendosura në të njëjtin rrafsh në një kënd prej 120° me njëra-tjetrën. Orbitalja e tretë p është e pandryshuar dhe e drejtuar pingul me rrafshin sp2.
Gjatë hibridizimit sp, orbitalet s dhe p mbivendosen. Një kënd prej 180° lind midis dy orbitaleve hibride ekuivalente që formohen, ndërsa dy orbitalet p të secilit atom mbeten të pandryshuara.
Alotropia e karbonit. Diamant dhe grafit
Në një kristal grafiti, atomet e karbonit janë të vendosura në plane paralele, duke zënë kulmet e gjashtëkëndëshave të rregullt. Çdo atom karboni është i lidhur me tre lidhje hibride fqinje sp 2. Lidhja midis planeve paralele kryhet për shkak të forcave van der Waals. Orbitalet e lira p të çdo atomi janë të drejtuara pingul me rrafshet e lidhjeve kovalente. Mbivendosja e tyre shpjegon lidhjen π shtesë midis atomeve të karbonit. Kështu, nga Gjendja e valencës në të cilën ndodhen atomet e karbonit në një substancë përcakton vetitë e kësaj substance.
Vetitë kimike të karbonit
Gjendjet më karakteristike të oksidimit janë: +4, +2.
Në temperatura të ulëta karboni është inert, por kur nxehet aktiviteti i tij rritet.
Karboni si agjent reduktues:
- me oksigjen
C 0 + O 2 – t° = CO 2 dioksid karboni
me mungesë oksigjeni - djegie jo e plotë:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O monoksid karboni
- me fluor
C + 2F 2 = CF 4
- me avujt e ujit
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 gaz uji
- me okside metali. Kështu shkrihet metali nga xeherori.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2
- me acide - agjentë oksidues:
C 0 + 2H 2 SO 4 (konc.) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (konc.) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
- formon disulfidin e karbonit me squfurin:
C + 2S 2 = CS 2.
Karboni si agjent oksidues:
- formon karbide me disa metale
4Al + 3C 0 = Al 4 C 3
Ca + 2C 0 = CaC 2 -4
- me hidrogjen - metan (si dhe një numër i madh i përbërjeve organike)
C0 + 2H2 = CH4
- me silikon, formon karborund (në 2000 °C në një furrë elektrike):
Gjetja e karbonit në natyrë
Karboni i lirë shfaqet në formën e diamantit dhe grafitit. Në formën e komponimeve, karboni gjendet në minerale: shkumës, mermer, gëlqeror - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 *CaCO 3; hidrokarbonatet - Mg(HCO 3) 2 dhe Ca(HCO 3) 2, CO 2 është pjesë e ajrit; Karboni është përbërësi kryesor i përbërjeve organike natyrore - gazi, nafta, qymyri, torfe, dhe është pjesë e substancave organike, proteinave, yndyrave, karbohidrateve, aminoacideve që përbëjnë organizmat e gjallë.
Komponimet inorganike të karbonit
As jonet C4+ dhe as C4- nuk formohen gjatë ndonjë procesi kimik konvencional: përbërjet e karbonit përmbajnë lidhje kovalente me polaritete të ndryshme.
Oksid karboni CO
Oksid karboni; pa ngjyrë, pa erë, pak i tretshëm në ujë, i tretshëm në tretës organikë, toksik, me pikë vlimi = -192°C; t pl. = -205°C.
Faturë
1) Në industri (në gjeneratorët e gazit):
C + O 2 = CO 2
2) Në laborator - dekompozimi termik i acidit formik ose oksalik në prani të H 2 SO 4 (konc.):
HCOOH = H2O + CO
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
Vetitë kimike
Në kushte normale, CO është inerte; kur nxehet - një agjent reduktues; oksid që nuk krijon kripë.
1) me oksigjen
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) me okside metalike
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) me klor (në dritë)
CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (fosgjen)
4) reagon me shkrirjet alkaline (nën presion)
CO + NaOH = HCOONa (format natriumi)
5) formon karbonile me metale kalimtare
Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5
Monoksidi i karbonit (IV) CO2
Dioksidi i karbonit, pa ngjyrë, pa erë, tretshmëri në ujë - 0.9V CO 2 tretet në 1V H 2 O (në kushte normale); më i rëndë se ajri; t°pl = -78,5°C (CO 2 i ngurtë quhet "akulli i thatë"); nuk mbështet djegien.
Faturë
- Zbërthimi termik i kripërave të acidit karbonik (karbonateve). Pjekja e gurit gëlqeror:
CaCO 3 – t° = CaO + CO 2
- Veprimi i acideve të forta në karbonate dhe bikarbonate:
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2
KimikeVetitëCO2
Oksidi i acidit: Reagon me oksidet bazë dhe bazat për të formuar kripëra të acidit karbonik
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
Në temperatura të larta mund të shfaqë veti oksiduese
C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0
Reagimi cilësor
Vranësira e ujit gëlqeror:
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (precipitat i bardhë) + H 2 O
Zhduket kur CO 2 kalohet përmes ujit gëlqeror për një kohë të gjatë, sepse karbonati i pazgjidhshëm i kalciumit shndërrohet në bikarbonat të tretshëm:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2
Acidi karbonik dhe i tijkripë
H 2CO 3 - Një acid i dobët, ekziston vetëm në tretësirë ujore:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Dibazike:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - kripëra acide - bikarbonate, bikarbonate
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Kripëra mesatare - karbonate
Të gjitha vetitë e acideve janë karakteristike.
Karbonatet dhe bikarbonatet mund të shndërrohen në njëra-tjetrën:
2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2 NaHCO 3
Karbonatet e metaleve (përveç metaleve alkali) dekarboksilate kur nxehen për të formuar një oksid:
CuCO 3 – t° = CuO + CO 2
Reagimi cilësor- "valim" nën ndikimin e një acidi të fortë:
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
Karbitet
Karbidi i kalciumit:
CaO + 3 C = CaC 2 + CO
CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.
Acetileni lirohet kur karbitet e zinkut, kadmiumit, lantanit dhe ceriumit reagojnë me ujin:
2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.
Be 2 C dhe Al 4 C 3 dekompozohen me ujë për të formuar metan:
Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4.
Në teknologji, përdoren karabitet e titanit TiC, tungsteni W 2 C (aliazhe të forta), silic SiC (karborund - si gërryes dhe material për ngrohje).
Cianidi
të marra nga ngrohja e sodës në një atmosferë me amoniak dhe monoksid karboni:
Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2
Acidi hidrocianik HCN është një produkt i rëndësishëm i industrisë kimike dhe përdoret gjerësisht në sintezën organike. Prodhimi i saj global arrin në 200 mijë tonë në vit. Struktura elektronike e anionit të cianidit është e ngjashme me monoksidin e karbonit (II), grimcat e tilla quhen izoelektronike:
C = O: [:C = N:] -
Cianidet (tretësirë ujore 0,1-0,2%) përdoren në nxjerrjen e arit:
2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.
Kur zihen tretësirat e cianidit me squfur ose me lëndë të ngurta shkrihen, ato formohen tiocianate:
KCN + S = KSCN.
Kur nxehen cianidet e metaleve me aktivitet të ulët, fitohet cianidi: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Tretësirat e cianideve oksidohen në cianate:
2 KCN + O 2 = 2 KOCN.
Acidi cianik ekziston në dy forma:
H-N=C=O; H-O-C = N:
Në 1828, Friedrich Wöhler (1800-1882) mori ure nga cianati i amonit: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 duke avulluar një tretësirë ujore.
Kjo ngjarje zakonisht konsiderohet si fitorja e kimisë sintetike mbi "teorinë vitaliste".
Ekziston një izomer i acidit cianik - acid shpërthyes
H-O-N=C.
Kripërat e tij (fulminate merkurike Hg(ONC) 2) përdoren në ndezësit me goditje.
Sinteza ure(ure):
CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. Në 130 0 C dhe 100 atm.
Ureja është një amid i acidit karbonik, ekziston edhe "analogu i azotit" - guanidina.
Karbonatet
Përbërjet më të rëndësishme inorganike të karbonit janë kripërat e acidit karbonik (karbonatet). H 2 CO 3 është një acid i dobët (K 1 = 1,3 10 -4; K 2 = 5 10 -11). Mbështetëse tampon karbonati bilanci i dioksidit të karbonit në atmosferë. Oqeanet e botës kanë kapacitet të madh tampon sepse janë një sistem i hapur. Reaksioni kryesor i tamponit është ekuilibri gjatë shpërbërjes së acidit karbonik:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .
Kur aciditeti zvogëlohet, thithja shtesë e dioksidit të karbonit nga atmosfera ndodh me formimin e acidit:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .
Me rritjen e aciditetit, shkëmbinjtë karbonatikë (predha, shkumësa dhe sedimentet gëlqerore në oqean) treten; kjo kompenson humbjen e joneve hidrokarbonate:
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —
CaCO 3 (i ngurtë) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-
Karbonatet e ngurta kthehen në bikarbonate të tretshme. Është ky proces i shpërbërjes kimike të dioksidit të karbonit të tepërt që kundërshton "efektin serë" - ngrohjen globale për shkak të thithjes së rrezatimit termik nga Toka nga dioksidi i karbonit. Rreth një e treta e prodhimit botëror të sodës (karbonat natriumi Na 2 CO 3) përdoret në prodhimin e qelqit.
(IV) (CO 2, dioksid karboni, dioksid karboni)është një gaz pa ngjyrë, pa shije dhe erë që është më i rëndë se ajri dhe i tretshëm në ujë.
Në kushte normale, dioksidi i ngurtë i karbonit kalon drejtpërdrejt në një gjendje të gaztë, duke anashkaluar gjendjen e lëngshme.
Kur ka një sasi të madhe të monoksidit të karbonit, njerëzit fillojnë të mbyten. Përqendrimet prej më shumë se 3% çojnë në frymëmarrje të shpejtë, dhe mbi 10% ka humbje të vetëdijes dhe vdekje.
Vetitë kimike të monoksidit të karbonit.
Oksid karboni - është anhidridi karbonik H 2 CO 3 .
Nëse monoksidi i karbonit kalon përmes hidroksidit të kalciumit (uji gëlqeror), vërehet një precipitat i bardhë:
Ca(Oh) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O,
Nëse dioksidi i karbonit merret me tepricë, atëherë vërehet formimi i bikarbonateve, të cilat treten në ujë:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2,
Të cilat më pas shpërbëhen kur nxehen:
2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Aplikimi i monoksidit të karbonit.
Dioksidi i karbonit përdoret në industri të ndryshme. Në prodhimin kimik - si një ftohës.
Në industrinë ushqimore përdoret si konservues E290. Edhe pse ai ishte caktuar "i sigurt me kusht", në realitet nuk është kështu. Mjekët kanë vërtetuar se konsumimi i shpeshtë i E290 çon në akumulimin e një përbërje toksike toksike. Prandaj, duhet të lexoni më me kujdes etiketat e produkteve.