Carbon (Eng. Carbon, Franz. Carbone, IT. Kohlenstoff) sub formă de cărbune, funinginele și funinginele sunt cunoscute omenirii din timp imemorial; Aproximativ 100 de ani în urmă, când strămoșii noștri au capturat focul, au fost ocupați de cărbune și funingine. Probabil, persoanele foarte timpurii s-au familiarizat cu moduri de carbon alotropice - diamant și grafit, precum și cărbunele fosile. Nu este surprinzător faptul că arderea substanțelor care conțin carbon a fost una dintre primele procese chimice interesate de o persoană. Deoarece substanța arzătoare a dispărut, devorată de foc, arderea a fost considerată ca procesul de descompunere a substanței și, prin urmare, cărbunele (sau carbonul) nu au fost considerate un element. Elementul a fost un incendiu - un fenomen însoțitor de combustie; În exercițiile privind elementele de antichitate, focul apare de obicei ca unul dintre elemente. La rândul secolelor XVII - XVIII. O teorie Phlogiston extinsă decapitată și a apărut un panou. Această teorie a recunoscut prezența unei substanțe elementare speciale în fiecare corp combustibil - fluidul fără greutate - Phlogiston, catering în procesul de ardere. De când, atunci când arderea unei cantități mari de cărbune, rămâne doar o mică cenușă, florologia a crezut că cărbune era aproape pură Phlogiston. Acest lucru a fost explicat, în special, acțiunea "fluturarea" cărbunelui - capacitatea sa de a restabili metalele din "celebru" și minereu. Ultimele flugistice, Reomyur, Bergman și altele, au început deja să înțeleagă că cărbunele este o substanță elementară. Cu toate acestea, pentru prima dată, "cărbunele pur" a fost recunoscut de Lavoisier, care a studiat procesul de combustie în aer și oxigen de cărbune și alte substanțe. În cartea lui Hiton de Morvo, Lavoisier, Bertolls și Fourkrua "a nomenclaturii chimice" (1787) Numele "carbon" (Carbone) a apărut în loc de "cărbune curat" francez (Charbone PUR). Cu același nume, carbonul apare în "Tabelul de corpuri simple" în "manualul elementar al chimiei" Lavoisier. În 1791, Tennanța chimică engleză a primit mai întâi carbon liber; El a ratat perechea de fosfor peste creta calcinată, ca rezultat al căruia s-au format fosfatul de calciu și carbonul. Faptul că diamantul arde cu încălzire puternică fără un echilibru, a fost cunoscut de mult timp. Înapoi în 1751, regele francez Franz am fost de acord să dau diamante și Rubin pentru experimente arzătoare, după care aceste experimente au devenit chiar la modă. Sa dovedit că numai arsurile de diamant și rubinul (oxid de aluminiu cu admitere de crom) rezistă încălzirii prelungite în centrul atenției lentilelor incendiare. Lavoisier a pus o nouă experiență de ardere cu diamante cu o mașină incendiară mare, a concluzionat că diamantul este carbon cristalin. Al doilea altotop de carbon - grafit în perioada alocemică a fost considerat un sclipitor de plumb modificat și a fost numit plumbago; Numai în 1740 Pott a găsit lipsa de plumb în grafit orice impuritate. Shelele a explorat grafit (1779) și a fi flocistica la găsit cu un corp de sulf de un fel special, cărbune minerală specială care conține acid avizornic (CO 2,) și o cantitate mare de Phlogiston.
Douăzeci de ani mai târziu, Hyton de Morvo de încălzirea prudentă a transformat diamantul în grafit și apoi în acid coalic.
Numele internațional Carboneu vine de la lat. Carbo (cărbune). Cuvântul este foarte originea veche. Este comparat cu Cremare - ars; Rădăcină Sag, Cal, Gar rusesc, Gal, Scop, Sanskrit Stowe înseamnă fierbere, bucătar. Cu cuvântul "Carbo" legat de numele de carbon și în alte limbi europene (carbon, charbone etc.). Germanul Kohlenstoff vine de la Kohle - cărbune (Starogroerman Kolo, Kylla Suedeză). Rafinăria rusă veche, sau Ugrati (ars, bătut) are o rădăcină a lui Gar, sau munți, cu o posibilă tranziție la țintă; Cărbune în Yugilul rus vechi sau cărbune, aceeași origine. Cuvântul Almaz (Diamante) vine din greacă greacă - dezavantajoasă, adamant, solidă și grafit din Grecia - scriu.
Carbon (CARBONEUM LATIN), C, element chimic IV Grup de sistem periodic Mendeleev, numărul atomic 6, greutatea atomică 12,011. Sunt cunoscute două izotop stabile: 12 C (98,892%) și 13 C (1,108%). Din izotopii radioactivi, 14 C este cel mai important cu o viață de înjumătățire (T \u003d 5.6? 10 3 ani). Cantități mici 14 C (aproximativ 2 - 10% în greutate) se formează în mod constant în straturile superioare ale atmosferei sub acțiunea neutronilor de radiații cosmici pe un izotop de azot 14 N. Conform activității specifice a izotopului 14 C în rămășițele de origine biogenă, vârsta lor este determinată. 14 c este utilizat pe scară largă ca .
Referință istorică . W. este cunoscută cu antichitate profundă. Carbune a servit pentru a restabili metalele din minereuri, diamant - ca o bijuterie. Grafit pentru fabricarea de creuzete și creioane a început să fie folosită mult mai târziu.
În 1778 K. Shelele, Grafit încălzit cu Selutyrah, a descoperit că, precum și atunci când se îndepărtează cărbunele cu salort, dioxidul de carbon. Compoziție chimică Diamantul a fost stabilit ca rezultat al experimentelor A. Lavoisier. (1772) pentru a studia arderea diamantului în aer și cercetare S. Tennant (1797), care a demonstrat că aceleași cantități de diamant și cărbune sunt date în cantități egale de oxidare de dioxid de carbon. W. a fost recunoscută ca un element chimic în 1789 lanise. Numele latin Carboneu W. primită de la Carbo - Cărbune.
Distribuție în natură. Conținutul mediu al U. în pământ Kore. 2.3? 10-2% în greutate (1? 10 -2 în ultrasunete, 1? 10 -2 - în principal, 2? 10 -2 - în medie, 3? 10 -2 - In. roci acide). W. se acumulează în partea superioară a crustei pământului (biosferă): într-o substanță vie 18% dintre noi, lemnul este de 50%, un colț de piatră de 80%, ulei de 85%, antracit 96%. O parte semnificativă a litosferei W. este concentrată în calcar și dolomiți.
Numărul de minerale proprii U. - 112; Un număr extrem de mare de compuși organici ai U. - hidrocarburi și derivații acestora.
Cu acumularea W. în crusta Pământului este asociată cu acumularea și multe altele. Elemente sorbed de materie organică și precipită sub formă de carbonați insolubili etc. Un rol geochimic mare în crusta Pământului este jucat prin CO 2 și acid de cărbune. O cantitate imensă de CO 2 se remarcă la un vulcanism - în istoria Pământului, a fost principala sursă a U. pentru biosferă.
În comparație cu un conținut mediu în crusta Pământului, umanitatea în cantități extrem de mari extrase W. de la subsol (cărbune, petrol, gaze naturale), deoarece aceste fosile sunt principala sursă de energie.
O valoare geochimică imensă are un ciclu de U.
W. larg răspândită și în spațiu; La soare, acesta se situează pe locul 4 după hidrogen, heliu și oxigen.
Fizica I. proprietăți chimice. Sunt cunoscute patru modificări cristaline: grafit, diamant, carbine și lansdalet. Grafit este gri-negru, opac, grăsime la atingere, masa de scalabilă, foarte moale, cu un strălucitor metalic. Construit din cristale de structură hexagonală: a \u003d 2,462 A, C \u003d 6,701 A. Pentru temperatura camerei și presiunea normală (0,1 Mn / m 2, sau 1. kgf / cm 2) grafit este stabilă termodinamic. Diamantul este foarte solid, cristalin. Cristalele au o rețea cubică îngrozită: a \u003d. 3.560 a. Pentru temperatura camerei și presiunea normală, diamantul metastable (pentru detalii despre structura și proprietățile diamantului și grafitei, consultați articolele relevante). O conversie vizibilă a diamantului în grafit este observată la temperaturi de peste 1400 ° C în vid sau într-o atmosferă inertă. Pentru presiune atmosferică Și temperatura este de aproximativ 3700 ° C Grafit este îndepărtat. Lichid u. Poate fi obținut la presiuni peste 10,5 Mn / m 2(105 kgf / cm 2) și temperaturi mai mari de 3700 ° C. Pentru U. ( cocs, funingine, cărbune) Este, de asemenea, caracteristică unei stări cu o structură neordonată - așa-numitul "amorf" u., Care nu reprezintă o modificare independentă; Baza structurii sale este structura grafitului mic-cristalin. Încălzirea unor soiuri de "amorf" W. peste 1500-1600 ° C fără accesul la aer îi determină să se transforme în grafit. Proprietățile fizice ale "amorfului" u. Foarte puternic depind de dispersia particulelor și de prezența impurităților. Densitatea, capacitatea de căldură, conductivitatea termică și conductivitatea electrică a "amorfelor" W. este întotdeauna mai mare decât grafitul. Karbin este obținut artificial. Este o mică pulbere neagră cristalină (densitate 1.9-2 g / cm 3) . Construite din lanțuri lungi de atomi cu, așezate paralel unul cu celălalt. Lonsdaleit găsite în meteoriți și obținută în mod artificial; Structura și proprietățile sale sunt în cele din urmă instalate.
Configurarea atomului de coajă electronică exterioară a U. 2s 2 2p 2. Pentru W. caracterizată prin formarea a patru obligațiuni covalente datorită excitării carcasei electronice externe la 2 sp. 3. Prin urmare, W. este capabilă în mod egal pentru a atrage și de a da electroni. Comunicarea chimică poate fi efectuată de către sP 3 -, SP 2 -și sp.-Hybrid orbite, care corespund numerelor de coordonare 4, 3 și 2. Numărul de electroni de valență U. și numărul de elemente orbitale de valență este în egală măsură; Acesta este unul dintre motivele pentru sustenabilitatea legăturii dintre atomi.
Abilitatea unică a atomilor U. de a se conecta reciproc cu formarea de lanțuri durabile și lungi, a condus la apariția unui număr mare de compuși diferiți ai U., studiat chimie organica.
În compuși, W. arată gradele de oxidare -4; +2; +4. Raza atomică 0,77 a, raze covalente 0,77 A, 0,67 A, 0,60 A, respectiv, în legătură dublă și triplă; Radius Ion. c 4- 2,60 A, C 4+ 0,20 A. În condiții normale, W. Inert chimic, când temperaturi mari Se conectează cu multe elemente, prezentând proprietăți puternice de reabilitare. Activitatea chimică scade într-un rând: "amorf", u., Grafit, diamant; Interacțiunea cu oxigenul de aer (combustie) apare, respectiv, la temperaturi mai mari de 300-500 ° C, 600-700 ° C și 850-1000 ° C cu formarea dioxidului de carbon CO 2 și monoxid de carbon CO.
cO 2 se dizolvă în apă pentru a forma acid coalic. În 1906 O. Diluri.eliminat W. C3O2. Toate formele de U. sunt rezistente la alcalii și acizi și sunt oxidate lent numai de agenți de oxidare foarte puternici (amestec de crom, un amestec de HNO 3 și KCLO 3 concentrat etc.). "Amorf" W. reacționează cu fluor la temperatura camerei, grafit și diamant - când este încălzit. Compusul direct W. cu clor apare într-un arc electric; cu brom și iodom u. Nu reacționează, atât de numeroase halogenuri de carbon Sintetizat mod indirect. De la oxigaloizi formula generală COX 2 (unde x - halogen) cel mai faimos Cocl 2 ( fosgen) . Hidrogen cu diamant nu interacționează; Cu grafit și "amorf" W. reacționează la temperaturi ridicate în prezența catalizatorilor (Ni, PT): la 600-1000 ° C, se formează în principal metan CH4, la 1500- 2000 ° C - acetylene C2H2 , Dr. Hidrocarburile pot fi, de asemenea, prezente în produse, cum ar fi etanul C2H6 , Benzol C 6H6. Interacțiunea de sulf cu "amorf" și grafit începe la 700-800 ° C, cu un diamant la 900-1000 ° C; În toate cazurile, se formează recoltat CS2 serugo. Dr. Compușii U., conținând sulf (CS Tyooca, cianură C3S2, COS și Tiofosgen CSCL2) sunt obținute prin mod indirect. Când CS2 interacționează cu sulfuri metale, se formează tiocarbonați - săruri ale acidului tigic slab. Interacțiunea dintre U. cu azot pentru a obține cyan (CN) 2 are loc atunci când descărcarea electrică este trecută între electrozii de cărbune din atmosfera de azot. Printre compușii care conțin azot din W. o valoare practică importantă este hidrogen HCN cianic și numeroasele sale derivați: cianuri, halozuri, nitrili etc. la temperaturi mai mari de 1000 ° C. U. interacționează cu multe metale, dând carburi. Toate formele de U. Când sunt încălzite, oxizii metalelor sunt restaurate pentru a forma metale libere (Zn, CD, Cu, Pb, etc.) sau carburi (Cac 2, MO 2C, WO, TAC etc.). W. reacționează la temperaturi mai mari de 600-800 ° C cu vapori de apă și dioxid de carbon . O caracteristică distinctivă Grafit este abilitatea de încălzire moderată la 300-400 ° C pentru a interacționa cu metalele alcaline și halogenuri pentru a forma conexiuni de incluziune Tipul C 8 Me, C 8 x (unde X - Halogen, Me - Metal). Compușii cunoscuți de incluziune a grafitului cu HNO3, H2S04, FELC3, etc. (de exemplu, bisulfat de grafit C24S4H2). Toate formele de U. sunt insolubile în solvenții anorganici și organici convenționali, dar se dizolvă în unele metale topite (de exemplu, Fe, Ni, CO).
Semnificația economică națională a lui W. este determinată de faptul că peste 90% din toate sursele primare de energie consumate în lume se încadrează pe organice combustibil, Principalul rol al cărei va continua pentru deceniile următoare, în ciuda dezvoltării intensive a energiei nucleare. Doar aproximativ 10% din combustibilul produs este utilizat ca materie primă pentru sinteza organică de bază și sinteza petrochimică, pentru a primi masele de plastic si etc.
B. A. Popovkin.
W. în organism . U. este cel mai important element biogen care constituie baza vieții pe Pământ, o unitate structurală a unui număr mare de compuși organici implicați în construirea organismelor și asigurarea mijloacelor lor de trai ( biopolimeri Precum și numeroasele greutăți moleculare mici - substanțe biologic active - vitamine, hormoni, mediatori etc.). O parte semnificativă a organismelor energetice necesare se formează în celule datorate oxidării W. Apariția vieții pe Pământ este considerată în știința modernă ca un proces complex de evoluție a compușilor de carbon .
Rolul unic al W. în sălbăticie se datorează proprietăților sale, care, în agregare, nici un alt element al sistemului periodic nu este postat. Între atomii U., precum și între U. și alte elemente se formează legături chimice puternice, care, totuși, pot fi rupte în condiții fiziologice relativ moi (aceste legături pot fi unice, duble și triple). Abilitatea de a forma 4 comunicații echivalente de valență cu alți atomi ai U. creează capacitatea de a construi schelete de carbon de diferite tipuri - liniar, ramificat, ciclic. Este semnificativ faptul că numai trei elemente sunt C, O și H - se ridică la 98% din masa totală a organismelor vii. Aceasta realizează o anumită economie în viața sălbatică: cu o varietate structurală practic nelimitată de compuși de carbon, un număr mic de tipuri de obligațiuni chimice permite mult reducerii numărului de enzime necesare divizării și sintezei substanțe organice. Caracteristicile structurii U. Atom subliniază specii diferite isomeria. Compușii organici (capacitatea de izomerism optic sa dovedit a fi decisivă în evoluția biochimică a aminoacizilor, carbohidraților și a unor alcaloizi).
Conform ipotezei general acceptate, A. I. Oparin, Primii compuși organici de pe Pământ au avut origine abiogenă. Surse de metan W. servit (CH4) și hidrogen cianură (HCN) conținute în atmosfera primară a Pământului. Odată cu apariția vieții singura sursă de W. anorganic, datorită faptului că întreaga chestiune organică a biosferei este formată, este dioxid de carbon(CO 2), situat în atmosferă, precum și dizolvate în apele naturale Sub formă de HCO - 3. Cel mai puternic mecanism de asimilare (asimilare) U. (sub formă de CO 2) - fotosinteza - Se efectuează în întreaga plante verzi (aproximativ 100 de miliarde sunt asimilate anual. t. CO 2). Pe pământ, există o modalitate mai antică evolutivă de a asimila CO 2 chemosinteza; În acest caz, microorganismele chimiosintetice nu utilizează energia radiantă a soarelui și energia oxidării compușilor anorganici. Majoritatea animalelor consumă u. Cu alimente sub formă de compuși organici gata făcuți. În funcție de metoda de absorbție a compușilor organici, este obișnuită să se distingă organisme autotrofice și organisme heterotrofice. Cerere de biosinteză proteică și alte substanțe nutritive ale microorganismelor care utilizează ca singura sursă de W. hidrocarburi Uleiul, este una dintre cele mai importante probleme științifice și tehnice moderne.
Conținutul de W. în organismele vii în calculul materiei uscate este: 34,5-40% în plante și animale apoase, 45,4-46,5% în plante și animale terestre și 54% din bacterii. În procesul de trai de organisme, în principal datorită respirația țesutului Există o descompunere oxidantă a compușilor organici cu evidențierea mediul extern CO 2. W., de asemenea, alocate ca parte a mai complexe produsele finale metabolism. După moartea animalelor și a plantelor, o parte din U. din nou se transformă în CO 2 ca urmare a proceselor de rotație efectuate de microorganisme. Astfel, există un ciclu de W. în natură . O parte semnificativă a lui W. mineralizează și formează depozitele fosilei în fosilă: cărbuni de piatră, ulei, calcar etc., în plus față de funcțiile principale - sursa U.-CO 2, dizolvată în apele naturale și în fluidele biologice , este implicat în menținerea proceselor optime de aciditate a mediului. Ca parte a CACO 3, formează scheletul exterior al multor nevertebrate (de exemplu, moluște) și, de asemenea, conținut în corali, ouă de păsări etc. astfel de compuși din W., cum ar fi HCN, CO, CCL 4, care predomină Atmosfera primară a Pământului Perioada, în viitor, în procesul de evoluție biologică, transformată în puternic antimetaboliți metabolism.
În plus față de izotopii stabili, O., în natură, radioactivul 14 c este răspândit (în corpul uman conține aproximativ 0,1 iccuri.) . Folosind izotopii W. În cercetarea biologică și medicală, multe realizări majore sunt conectate în studiul metabolismului și ciclului U. în natură . Astfel, utilizarea unei etichete de radiocarbon, a fost dovedită posibilitatea de a fixa plantele și țesuturile de animale și a fost stabilită secvența reacțiilor de fotosinteză, a fost studiată schimbul de aminoacizi, căile de biosinteză au fost urmărite mulți compuși biologic activi, etc. Aplicația 14 C a contribuit la succesele biologiei moleculare în studiul mecanismelor de biosinteză a proteinelor și transferul informațiilor ereditare. Determinarea activității specifice de 14 C în reziduurile organice care conțin carbon vă permite să judecați vârsta lor, care este utilizată în paleontologie și arheologie.
N. N. Chernov.
LIT: Shafranovsky I. I., Diamante, M. - L., 1964; Ubbelyod A. R., Lewis F. A., Grafit și compușii săi de cristal, Per. Din engleză, M., 1965; Remy, curs nu chimie organica, Per. cu el., Vol. 1, M., 1972; Perelman A. I., Geochimia elementelor din zona Hypergenesis, M., 1972; Nekrasov B.v., fundamentele chimiei generale, 3 ed., M., 1973; Akhmetov N. S., chimie anorganică, 2 ed., M., 1975; Vernadsky V. I., Eseuri de Geochimie, 6 Ed., M., 1954; Roginsky S. Z., Schnol S. E., izotopi în biochimie, M., 1963; Biochimie orizonturi, banda. Din engleză, M., 1964; Probleme de biochimie evolutivă și tehnică, M., 1964; Calvin M., Evoluția chimică, per. Din engleză, M., 1971; Leo A., Siciewits F., Structura și funcțiile celulei, Lane. Din engleză, 1971, Ch. 7; Biosfera, per. Din engleză, M., 1972.
Descărcați Rezumat
Dioxid de carbon, monoxid de carbon, dioxid de carbon - toate aceste nume ale unei substanțe cunoscute ca dioxidul de carbon. Deci, ce proprietăți are acest gaz și care sunt domeniile utilizării sale?
Dioxidul de carbon și proprietățile sale fizice
Dioxidul de carbon constă din carbon și oxigen. Formula de dioxid de carbon pare a fi aceasta - CO₂. În natură, se formează la arderea sau putrezirea substanțelor organice. În sursele de aer și minerale, conținutul de gaz este, de asemenea, suficient de mare. În plus, oamenii și animalele disting, de asemenea, dioxidul de carbon atunci când sunt expirate.
Smochin. 1. Moleculă de dioxid de carbon.
Dioxidul de carbon este un gaz absolut incolor, este imposibil să îl vezi. De asemenea, el nu are mirosul. Cu toate acestea, la concentrația sa mare, o persoană poate dezvolta hipercupnia, adică sufocare. Lipsa dioxidului de carbon poate provoca, de asemenea, probleme de sănătate. Ca urmare a lipsei, acest gaz poate dezvolta starea opusă sufocării - împiedică.
Dacă puneți dioxid de carbon în condiții de temperatură scăzută, apoi la -72 de grade, cristalizează și devine ca zăpada. Prin urmare, dioxidul de carbon în stare solidă se numește "zăpadă uscată".
Smochin. 2. Zăpadă uscată - dioxid de carbon.
Dioxidul de carbon este de 1,5 ori strâns. Densitatea sa este de 1,98 kg / m³ legătura chimică în molecula de dioxid de carbon Polar covalent. Polar se datorează faptului că oxigenul este mai mare decât valoarea electronizabilității.
Un concept important la studierea substanțelor este molecular și masă molară. Masa molară a dioxidului de carbon este de 44. Acest număr este format din suma maselor atomice relative ale atomilor care fac parte din moleculă. Valorile maselor atomice relative sunt luate din tabelul D.I. Mendeleev și sunt rotunjite până la numere întregi. În consecință, masa molară de CO₂ \u003d 12 + 2 * 16.
Pentru a calcula fracțiunile de masă ale elementelor din dioxidul de carbon, este necesar să urmați formulașul fracțiilor de masă ale fiecăruia element chimic în substanță.
n. - numărul de atomi sau molecule.
A. r. - Greutatea atomică relativă a elementului chimic.
Domnul. - Greutatea moleculară relativă a substanței.
Calculați greutatea moleculară relativă a dioxidului de carbon.
MR (CO₂) \u003d 14 + 16 * 2 \u003d 44 W (c) \u003d 1 * 12/44 \u003d 0,27 sau 27% deoarece două atomi de oxigen sunt incluși în formula de dioxid de carbon, apoi n \u003d 2 W (0) \u003d 2 * 16/44 \u003d 0,73 sau 73%
Răspuns: W (c) \u003d 0,27 sau 27%; W (o) \u003d 0,73 sau 73%
Proprietăți chimice și biologice ale dioxidului de carbon
Dioxidul de carbon are proprietăți acide, deoarece este oxidul acid și când este dizolvat în forme de apă acid coalic:
CO₂ + H₂O \u003d H₂CO₃
Reacționează cu alcalii, rezultând carbonați și bicarbonați. Acest gaz nu este susceptibil la ardere. Arde doar câteva metale active, cum ar fi magneziu.
Atunci când se încălzește, dioxidul de carbon se descompune pe gazul de furină și oxigenul:
2CO₃ \u003d 2CO + O₃.
Ca și alți oxizi acide, acest gaz reacționează cu ușurință cu alți oxizi:
SAO + CO₃ \u003d CACO₃.
Dioxidul de carbon face parte din materie organică. Ciclul acestui gaz în natură se desfășoară cu ajutorul producătorilor, consumatorilor și motivelor. În cursul activității vitale, o persoană produce aproximativ 1 kg de dioxid de carbon pe zi. Când inhalați, primim oxigen, totuși, în acest moment dioxidul de carbon este format în alveolii. În acest moment există un schimb: oxigenul cade în sânge, iar dioxidul de carbon iese.
Prepararea dioxidului de carbon are loc în timpul producerii de alcool. De asemenea, acest gaz este un produs de by-pass la primirea azotului, oxigenului și argonului. Utilizarea dioxidului de carbon este necesară în industria alimentară, în care dioxidul de carbon acționează ca un conservant, precum și dioxidul de carbon sub formă de lichid sunt conținute în stingătoare de incendiu.
Smochin. 3. Extinctorul de incendiu.
Ce știm?
Dioxidul de carbon este o substanță care în condiții normale Nu există nici o culoare și miros. În plus față de numele său obișnuit - dioxid de carbon, se numește și oxid de carbon sau dioxid de carbon.
Testați pe subiect
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.3. Total evaluări primite: 116.
Carbonul C este în tabelul periodic al lui Mendeleev la numărul 6. Mai mulți oameni primitivi au observat că după arderea lemnului, se formează cărbune, care poate fi tras pe pereții peșterii. Ca parte a oricărui compuși organici, există carbon. Cele mai studiate două modificări de carbon alotropice: grafit și diamant.
Carbon în chimie organică
Carbonul are un loc special în sistemul periodic. Datorită structurii sale, ea formează lanțuri lungi de structură liniară sau ciclică. Există mai mult de 10 milioane de compuși organici. În ciuda diversității sale, în aer și sub acțiunea temperaturii, acestea vor deveni întotdeauna în dioxid de carbon și.
Rolul de carbon în viața noastră de zi cu zi este enorm. Fără dioxid de carbon, fotosinteza nu va avea loc - unul dintre principalele procese biologice.
Folosind carbon.
Carbonul este utilizat pe scară largă în medicină pentru a crea diferite medicamente de natură organică. Izotopii de carbon permit analiza radiocarbonelor. Fără carbon, lucrarea industriei metalurgice este imposibilă. Arderea cărbunelui în cazanele de piroliză cu combustibil solid servește ca o sursă de energie. În industria de rafinare a petrolului, benzina și combustibilul diesel sunt produse din compuși organici de carbon. În mare măsură, carbonul este necesar pentru producerea de zahăr. Este, de asemenea, utilizat în sinteza compușilor organici, importantă pentru toate sferele vieții de zi cu zi.
Carbon (c) - nonmetall tipic; În sistemul periodic din perioada a doua a grupului IV, subgrupul principal. Numărul de secvență este de 6, ar \u003d 12,011 a.e.m., încărcarea miezului +6.Proprietăți fizice: Carbonul formează multe modificări alotropice: diamant - unul dintre solide, grafit, cărbune, funingine.
Atomul de carbon are 6 electroni: 1s 2 2s 2 2p 2 . Ultimii doi electroni sunt situați pe orbitele P separate și sunt nepermise. În principiu, acest cuplu ar putea ocupa un orbital, dar în acest caz crește repulsia interelectronică. Din acest motiv, unul dintre ei ocupă 2p x, iar celălalt, sau 2r y , fie 2R z -orbitali.
Diferența în energia stratului S- și P-P-Pylon al stratului exterior este mică, astfel încât atomul este destul de ușor să intre într-o stare excitată, la care unul dintre cei doi electroni cu orbite 2S merge liber 2p. Statul valentat are loc, având o configurație 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Această stare a atomului de carbon este caracteristică a laticii diamantului - aranjamentul spațial tetraedral al orbitelor hibride, aceeași lungime și energie a legăturilor.
Acest fenomen este cunoscut, numit sP 3-hibridizare, Și funcții emergente - SP 3-hibrid . Educația a patru SP 3 - Oferă atomul de carbon un stat mai stabil decât trei relatii cu publicul- Și o comunicare S-S. În plus față de SP 3-hibridizare, SP 2 - și SP-hibridizarea observă, de asemenea, la atomul de carbon. . În primul caz, există o impunere reciprocă s- și două orbite. Se formează trei orbite Hybrid SP 2 echivalente situate în același plan la un unghi de 120 °. Al treilea Orbital P este neschimbat și trimis perpendicular pe avion sp. 2.
La hibridizarea SP, orbitele S și P sunt impuse. Între două orbitale hibrid echivalente formate, apare un unghi de 180 °, cu două orbite în fiecare dintre atomi rămân neschimbate.
Allotrorkia Carbon. Diamond și grafit.
În cristalul de grafit, atomii de carbon sunt situați în planuri paralele, luând vârfurile hexagoanelor drepte. Fiecare dintre atomii de carbon este asociat cu trei conexiuni adiacente SP 2-hibrid. Între avioanele paralele, conexiunea este efectuată în detrimentul forțelor Van der Waals. Free-orbitale libere ale fiecăruia dintre atomi sunt direcționate perpendicular pe avioanele de obligațiuni covalente. Suprapunerea lor explică legătura suplimentară π între atomii de carbon. Astfel, de la o stare de valență în care atomii de carbon sunt în fond, proprietățile acestei substanțe depind.
Proprietățile chimice ale carbonului
Cele mai caracteristice grade de oxidare: +4, +2.
La temperaturi scăzute, carbonul este inert, dar când este încălzit, activitatea sa crește.
Carbon ca agent reducător:
- cu oxigen
C 0 + O 2 - T ° \u003d CO 2 Dioxidul de carbon
Cu o lipsă de oxigen - combustie incompletă:
2C 0 + O 2 - T ° \u003d 2C + 2 O Gaz Curly
- cu fluor
C + 2F 2 \u003d CF 4
- feribotul de apă
C 0 + H20 - 1200 ° \u003d C +2 O + H 2 gaz de apă
- cu oxizi de metal. Astfel, se plătește metalul din minereu.
C 0 + 2CO - T ° \u003d 2CU + C +4 O 2
- cu acizi - agenți oxidanți:
C 0 + 2H2S04 (conc.) \u003d C +4O2 + 2S02 + 2H20 o
C 0 + 4HNO3 (conc.) \u003d C +4O2 + 4NO 2 + 2H20 o
- cu formează gri un servomotor de carbon:
C + 2S 2 \u003d CS 2.
Carbon ca agent de oxidare:
- cu unele metale formează carburi
4AL + 3C 0 \u003d AL 4 C 3
CA + 2C 0 \u003d CAC 2 -4
- cu hidrogen - metan (precum și o cantitate imensă de compuși organici)
C 0 + 2H 2 \u003d CH 4
- cu siliciu, formează Carbarund (la 2000 ° C în cuptorul electric):
Găsirea carbonului în natură
Carbonul COBREL se găsește sub formă de diamant și grafit. Sub formă de compuși, carbonul este situat ca parte a mineralelor: cretă, marmură, calcar - SACO 3, Dolomite - MgCO 3 * CACO 3; bicarbonate - mg (HCO3) 2 și ca (HCO3) 2, CO 2 face parte din aer; Carbonul este principalul o parte din Compușii organici naturali - gaz, ulei, cărbune, turbă, face parte din substanțele organice, proteinele, grăsimile, carbohidrații, aminoacizii care fac parte din organismele vii.
Compuși de carbon anorganici
NO 4+ ioni, nici cu 4- - Nu în cadrul niciunui procese chimice convenționale: în compușii de carbon există legături covalente de diferite polarități.
Oxid de carbon (II)ASA DE
Monoxid de carbon; incolor, inodor, în viață în apă, solubil în solvenți organici, otrăviți, t ° kip \u003d -192 ° C; T pl. \u003d -205 ° C.
Obținerea
1) în industrie (generatoare de gaz):
C + O 2 \u003d CO 2
2) În laborator - descompunerea termică a acidului formic sau oxalic în prezența H2S04 (Conc.):
HCOOH \u003d H 2 O + CO
H2C2O4 \u003d CO + CO 2 + H20
Proprietăți chimice
În condiții normale de CO inert; Atunci când a fost încălzit - agent de reducere; Oxidul non-de lucru.
1) cu oxigen
2C +2 O + O 2 \u003d 2C +4 O 2
2) cu oxizi metalici
C +2 O + CUO \u003d Cu + C +4 O 2
3) cu clor (în lumină)
CO + CL 2 - HN \u003d Cocl 2 (fosgene)
4) Reacționează cu topiturile alcalii (sub presiune)
CO + NaOH \u003d Hcoona (formate de sodiu)
5) Cu metale de tranziție formează carbonil
Ni + 4CO - T ° \u003d Ni (CO) 4
FE + 5CO - T ° \u003d FE (CO) 5
Oxid de carbon (IV) CO2
Dioxid de carbon, incolor, inodor, solubilitate în apă - în 1V H20 dizolvă 0,9V CO 2 (în condiții normale); aer mai greu; t ° pl. \u003d -78,5 ° C (solid CO 2 se numește "gheață uscată"); Nu acceptă arderea.
Obținerea
- Descompunerea termică a sărurilor de acid carbonic (carbonați). Arderea calcarului:
CACO 3 - T ° \u003d CAO + CO 2
- Efectul acizilor puternici asupra carbonaților și bicarbonaților:
CACO 3 + 2HCI \u003d CaCI2 + H20 + CO 2
NaHC03 + HCI \u003d NaCI + H20 + CO 2
ChimicproprietățiCo.2
Oxidul de acid: reacționează cu oxizi de bază și baze, formând săruri de acid carbon
Na2O + CO 2 \u003d Na2C03
2NaoH + CO 2 \u003d Na2C03 + H20 o
NaOH + CO 2 \u003d NaHC03
La temperaturi ridicate pot arăta proprietăți oxidative
C +4O2 + 2MG - T ° \u003d 2 mg +2O + C 0
Reacție de calitate
Linding apă de var:
CA (OH) 2 + CO 2 \u003d CACO 3 ¯ (precipitat alb) + H20
Dispare cu transmisie prelungită CO 2 prin apă de var, pentru că Carbonatul de calciu insolubil intră într-un bicarbonat solubil:
CACO 3 + H20 + CO 2 \u003d SA (HCO3) 2
Acid coalic și easololi.
H 2.CO 3 -Acidul este slab, există numai într-o soluție apoasă:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Două-a mea:
H2C03 ↔ H + + HCO3 - săruri acide - bicarbonate, bicarbonate
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2-săruri curente - carbonați
Toate proprietățile acizilor sunt caracteristice.
Carbonații și bicarbonații se pot transforma unul în celălalt:
2Nahco 3 - T ° \u003d Na2C03 + H20 + CO 2
Na2C03 + H20 + CO 2 \u003d 2NAHCO3
Carbonați de metal (cu excepția metalelor alcaline) atunci când sunt încălzite, este decarboxilizat cu formarea oxidului:
CUCO 3 - T ° \u003d CUO + CO 2
Reacție de calitate - "fierbere" sub acțiunea acidului sever:
Na2C03 + 2HCI \u003d 2NACI + H20 + CO 2
CO 3 2- + 2H + \u003d H20 + CO 2
Carbid.
Carbide de calciu:
CAO + 3 C \u003d CAC 2 + CO
Cac 2 + 2 H20 \u003d ca (OH) 2 + C2H2.
Acetilena este eliberată atunci când reacțiile cu carburi de zinc, cadmiu, lantan și ceriu:
2 Lac 2 + 6H2O \u003d 2LA (OH) 3 + 2C2H2 + H 2.
BE 2C și AL4C3 sunt descompuse cu apă pentru a forma metanul:
AL4C3 + 12H2O \u003d 4 AL (OH) 3 \u003d 3 CH4.
Tehnica utilizează carburi de titan Tic, tungsten w2 c (aliaje solide), siliciu Sic (Carborund - ca un material abraziv și material pentru încălzitoare).
Cianida.
obținut prin încălzirea sifonului în atmosferă de amoniac și monoxid de carbon:
Na2C00 + 2 NH3 + 3 CO \u003d 2 NACN + 2H2O + H 2 + 2 CO 2
Acidul sinil HCN este un produs important al industriei chimice, utilizat pe scară largă în sinteza organică. Producția ei mondială ajunge la 200 mii tone pe an. Structura electronică a anonului de cianură este similară cu monoxidul de carbon (II), astfel de particule se numesc izoelectronic:
C. = O: [c = N:] -
Cianuri (soluție apoasă de 0,1-0%) sunt utilizați în timpul exploatării aurului:
2 AU + 4 KCN + H20 + 0,5 O 2 \u003d 2 K + 2 KOH.
Când se formează fierberea soluțiilor de cianură cu gri sau fuziune de substanțe solide rodanudy.:
KCN + S \u003d KSCN.
La încălzirea cianurilor de metale scăzute, se obține Ditian: HG (CN) 2 \u003d HG + (CN) 2. Soluțiile de cianură sunt oxidate la cianatov.:
2 KCN + O 2 \u003d 2 KOCN.
Acidul cianaic există în două forme:
H-N \u003d C \u003d O; H-O-C = N:
În 1828, Friedrich Völer (1800-1882) primit de la ureea de cianat de amoniu: NH4CN \u003d CO (NH2) 2 când evaporarea soluției apoase.
Acest eveniment este de obicei considerat ca victoria chimiei sintetice asupra "teoriei vitaliste".
Există un izomer de acid cianic - acid acid
H-O - N \u003d C.
Sărurile sale (zgomotul HG (ONC) 2) sunt utilizate în aprinderea șocurilor.
Sinteză uree (carbamidă):
CO 2 + 2 NH3 \u003d CO (NH2) 2 + H20. La 130 0 S și 100 ATM.
Ureea este o amidă de acid coalic, există și "analogul de azot" - guanidină.
Carbonați.
Compuși de carbon anorganici majori - săruri de acid carbonic (carbonați). H2C03 este acid slab (K 1 \u003d 1,3 · 10 -4; K2 \u003d 5,10 -11). Suporturi tampon de carbonat echilibrul de dioxid de carbon În atmosferă. Oceanul mondial are o capacitate tampon mare, deoarece este sistem deschis. Reacția tampon principal este echilibrul în timpul disocierii acidului coalic:
H2C03 ↔ H + + HCO3 -.
Cu aciditate mai mică, se produce o absorbție suplimentară a dioxidului de carbon din atmosferă cu o formare de acid:
CO 2 + H20 ↔ H2C03.
Odată cu creșterea acidității, dizolvarea rocilor de carbonat (se produce sedimente de calcar în ocean); Acest lucru compensează declinul ionilor de bicarbonat:
H + + CO 3 2- ↔ HCO3 -
CACO 3 (TV.) ↔ CA 2+ + CO 3 2-
Carbonații solizi sunt transferați în hidrocarburi solubile. Acest proces de dizolvare chimică a excesului de dioxid de carbon se opune "efectului de seră" - Încălzire globală Datorită absorbției radiației termice a Pământului cu dioxid de carbon. Aproximativ o treime din producția globală de sodiu (carbonat de sodiu Na2C03) este utilizat în producția de sticlă.