Uhlík (Eng. Uhlík, franz. Carbone, to. Kohlenstoff) vo forme uhlia, sadzí a sadzí sú známe ľudstvom z času nepamäti; Asi pred 100 tisíc rokmi, keď naši predkovia zachytili oheň, denne sa zaoberali uhlím a sadzí. Pravdepodobne, veľmi skoro ľudia sa oboznámili s alotropnými režimami uhlíka - diamantom a grafitom, ako aj fosílnym uhlím. Nie je prekvapujúce, že spaľovanie látok obsahujúcich uhlík bolo jedným z prvých chemických procesov, ktoré majú záujem o osobu. Keďže horiaca látka zmizla, pohlcovaná ohňom, spálenie sa považovalo za proces rozkladu látky, a preto sa uhlie (alebo uhlík) nepovažovali za prvok. Prvok bol ohňom - \u200b\u200bfenomén sprevádzajúci spaľovanie; V cvičeniach na prvkach staroveku sa požiar typicky objavuje ako jeden z prvkov. Na prelome XVII - XVIII storočia. Phlogiston teória predĺžená shers a panel vznikol. Táto teória rozpoznala prítomnosť špeciálnej základnej látky v každom horľavom tele - bezvýraznej tekutiny - Phlogiston, stravovanie v procese pálenia. Keďže, keď spaľovanie veľkého množstva uhlia, len malý popol zostáva, flogistický veril, že uhlie bolo takmer čisté Phlogiston. To bolo vysvetlené najmä, "flavenering" konanie uhlia - jeho schopnosť obnoviť kovy z "slávnej" a rudy. Najnovšia flogistika, Reomyur, Bergman, a ďalšie, už začali pochopiť, že uhlie je základnou látkou. Avšak, prvýkrát, "čisté uhlie" bolo uznané Lavoisierom, ktoré študoval proces spaľovania vo vzduchu a kyslíku uhlia a iných látok. V knihe Hitonu de Morvu, Lavoisier, Bertolls a Fourkrua "Metóda chemickej nomenklatúry" (1787) sa namiesto francúzskeho "čistého uhlia" objavil názov "Carbon" (CARBONE) (CHARBONE PUR). Pod rovnakým menom sa uhlík objaví v "tabuľke jednoduchých orgánov" v "elementárnej učebni chémie" Lavoisier. V roku 1791 bola najprv prijatá anglická chemička; Zmeškal fosfor páru cez kalcinovaný kalk, v dôsledku čoho sa vytvoril fosforečnan vápenatý a uhlík. Skutočnosť, že diamant horí so silným vykurovaním bez rovnováhy, je to už dlho známe. Späť v roku 1751, francúzsky kráľ Franz súhlasil s tým, že dám Diamond a Rubin na spaľovanie experimentov, po ktorých sa tieto experimenty dokonca stali módnymi. Ukázalo sa, že len diamantové popáleniny a rubínové (oxid hlinitý s chrómovým vstupom) odoláva dlhodobému vykurovaniu v zameraní zápalného objektívu. Lavoisier dal nový zážitok z diamantu s veľkým víťazným strojom, dospel k záveru, že diamant je kryštalický uhlík. Druhý altotrop uhlík - grafit v alchemickom období bol považovaný za modifikovaný trblietok olova a nazval plumbago; Iba v roku 1740 PTT našiel nedostatok olova v grafite akúkoľvek nečistotu. Shelele preskúmala grafit (1779) a flocólia ho našla s telom síry špeciálneho druhu, špeciálne minerálne uhlie obsahujúce kyselinu airchrocuric (CO2,) a veľké množstvo Phlogistonu.
O dvadsať rokov neskôr, Hyton de Morvo opatrným vykurovaním otočil diamant na grafit a potom do kyseliny koalickej.
Medzinárodný názov Carboneum pochádza z Lat. Carbo (uhlie). Slovo je veľmi staroveký pôvod. Porovnajte sa s Cremare - Burn; Koreň SAG, CAL, RUSKÁ GAR, GALA, COLE, SANSKRIT Stowe znamená varu, variť. So Slovom "Carbo" súvisiace s menami uhlíka av iných európskych jazykoch (uhlík, charbone atď.). Nemecký Kohlenstoff pochádza z Kohle - uhlie (Starogerman Kolo, Švédska kylla - vyhrievaná). Staroveká ruská rafinéria alebo Ugrati (Burn, Beaten) má koreň gar, alebo hory, s možným prechodom na cieľ; Uhlie v starom ruskom jugilu alebo uhlí, rovnaký pôvod. Slovo ALMAZ (DIAMANTE) pochádza zo starovekej gréckej - nevýhodné, adamant, pevné a grafitu z gréčtiny - píšem.
Uhlík (Latinská karboneum), C, chemický prvok IV skupina periodického mendeleevového systému, atómové číslo 6, atómová hmotnosť 12,011. Sú známe dva stabilné izotop: 12 ° C (98,892%) a 13 ° C (1,108%). Z rádioaktívnych izotopov je 14 C najdôležitejšie s polčasom (T \u003d 5.6? 10 3 rokov). Malé množstvá 14 C (približne 2 ° C 10-10% hmotnosti) sa neustále vytvárajú v horných vrstvách atmosféry pod pôsobením kozmických žiarečných neutrónov na izotopu dusíka 14 n. Podľa špecifickej aktivity izotopu 14 c vo zvyškoch biogénneho pôvodu sa určuje ich vek. 14 C je široko používaný ako .
Historický odkaz . W. je známy s hlbokou starcitou. Drevené uhlie slúžilo na obnovenie kovov z rúd, diamant - ako drahokam. Grafit na výrobu cikuliek a ceruzky sa začala používať oveľa neskôr.
V roku 1778 K. Shelele, Vyhrievaný grafit so SeLutyhom, objavil, že, ako aj pri vykurovacom uhlí so salttom, sa rozlišuje oxid uhličitý. Chemické zloženie Diamant bol vytvorený v dôsledku experimentov A. Lavník (1772) Študovať spaľovanie diamantu vo vzduchu a výskumu S. Desiatný (1797), ktorý dokázal, že rovnaké množstvá diamantu a uhlia sú uvedené v oxidácii rovnaké množstvo oxidu uhličitého. W. bol uznaný ako chemický prvok v roku 1789 Lavalise. Latinský názov Carboneum W. dostal z karbo - uhlie.
Distribúcia v prírode. Priemerný obsah U. v zem Kore 2.3? 10 -2% hmotn. (1? 10 -2 v ultrazvuku, 1? 10 -2 - v hlavnom, 2? 10 -2 - v priemere 3? 10 -2 - v kyslé skaly). W. Akumuluje v hornej časti zemskej kôry (biosféra): V živej látke 18% z nás je drevo 50%, kamenný roh 80%, olej 85%, anthracitu 96%. Významná časť W. litosféry sa koncentruje v vápencovom a dolomitoch.
Počet vlastných nerastov U. - 112; Výnimočne veľký počet organických zlúčenín U. - uhľovodíkov a ich derivátov.
S akumuláciou W. V zemskej kôre je spojená s akumuláciou a mnohými ďalšími. Elementy sorbované organickou hmotou a vyzrážajúc vo forme nerozpustných uhličitanov atď. Veľká geochemická úloha v zemskej kôre hrá C02 a Kyselina uhlia. Obrovské množstvo CO 2 vyniká na sopečnosti - v histórii Zeme, to bol hlavný zdroj U. pre biosféru.
V porovnaní s priemerným obsahom v zemskej kôre, ľudstvo v extrémne veľké množstvá extrakty W. z podložia (uhlie, ropa, zemný plyn), pretože tieto fosílie sú hlavným zdrojom energie.
Obrovská geochemická hodnota má cyklus U.
W. rozšírený aj vo vesmíre; Na slnku sa nachádza 4. miesto po vodíku, héliu a kyslíku.
Fyzika I. chemické vlastnosti. Sú známe štyri kryštalické modifikácie: Grafit, Diamond, Carbines a Lansdalet. Grafit je šedý-čierny, nepriehľadný, tuk na dotyk, šupinatý, veľmi mäkká hmota s kovovým leskom. Postavené z kryštálov šesťhrannej štruktúry: A \u003d 2,462 A, C \u003d 6.701 A. Pre izbová teplota a normálny tlak (0,1 Mn / m 2, alebo 1. kGF / CM 2) grafit je termodynamicky stabilný. Diamant je veľmi pevný, kryštalický. Kryštály majú kubickú grazenarizovanú mriežku: a \u003d. 3560 a. Pre teplotu miestnosti a normálny tlak, diamant metastable (podrobnosti o štruktúre a vlastnostiach diamantu a grafitu, pozri príslušné články). Pri teplotách nad 1400 ° C sa pozoruje výrazná konverzia diamantu do grafitu vo vákuu alebo v inertnej atmosfére. Pre atmosferický tlak A teplota je asi 3700 ° C grafit sa odstráni. Kvapalina u. Možno získať pri tlakoch nad 10,5 Mn / m 2(105 kGF / CM 2) a teploty nad 3700 ° C. Pre pevné u. ( koks, sadze, drevené uhlie) Je tiež charakteristické pre stav neusporiadanej štruktúry - tzv. "Amorfné" u., Ktorý nepredstavuje nezávislú modifikáciu; Základom jeho štruktúry je štruktúra malého kryštalického grafitu. Vykurovanie niektorých odrôd "amorfné" W. nad 1500-1600 ° C bez prístupu vzduchu spôsobuje, že sa transformujú na grafit. Fyzikálne vlastnosti "amorfné" u. Veľmi silne závisia od disperzie častíc a prítomnosti nečistôt. Hustota, tepelná kapacita, tepelná vodivosť a elektrická vodivosť "amorfného" W. je vždy vyššia ako grafit. Karbin je umelo získaný. Je to malý kryštalický čierny prášok (1,9-2 hustota g / cm 3) . Postavené z dlhých reťazcov atómov s, položené paralelne. Lonsdaleit sa nachádza v meteoritách a umelo získal; Jeho štruktúra a vlastnosti sú konečne nainštalované.
Konfigurácia vonkajšieho elektronického atómu Shell z U. 2s 2 2P2. Pre W. charakterizované tvorbou štyroch kovalentných väzieb v dôsledku excitácie externého elektrónového plášťa na stav 2 sP 3. Preto, W. je schopný rovnako prilákať a dať elektróny. Chemická komunikácia môže byť vykonaná sP 3 -, SP 2 -a sp.-Hybridné orbitály, ktoré zodpovedajú koordinačnému číslu 4, 3 a 2. Počet valenčných elektrónov U. a počet valenčných orbitálnych prvkov je rovnako; Toto je jeden z dôvodov udržateľnosti spojenia medzi atómami.
Unikátna schopnosť atómov U., aby sa navzájom spojili s tvorbou trvanlivých a dlhých reťazcov a cyklov viedli k vzniku obrovského množstva rôznych zlúčenín U., študoval organická chémia.
V zlúčeninách, W. ukazuje stupne oxidácie -4; +2; +4. Atómový polomer 0,77 A, kovalentné polomery 0,77 A, 0,67 A, 0,60 A, v jednej, dvojitej a trojitej väzby; iónový polomer c 4- 2.60 A, C 4+ 0,20 a. Za normálnych podmienok W. Chemicky inertné, kedy vysoké teploty Spojuje sa s mnohými prvkami, ktoré ukazujú silné rehabilitačné vlastnosti. Chemická aktivita sa znižuje v rade: "Amorfný", U., Grafit, Diamond; Interakcia s vzduchovým kyslíkom (spaľovanie) sa vyskytuje pri teplotách nad 300 až 500 ° C, 600-700 ° C a 850-1000 ° C s tvorbou oxidu uhličitého C02 a oxidu uhoľnatého CO.
cO 2 sa rozpustí vo vode kyselina sakoal. V roku 1906 O. Dils.odstránené W. C3O2. Všetky formy U. sú odolné voči alkáliám a kyselinám a pomaly sa oxidujú len veľmi silnými oxidačnými činidlami (zmes chrómu, zmes koncentrovaného HNO3 a KClO3 atď.). "Amorfné" W. reaguje s fluórom pri teplote miestnosti, grafit a diamant - pri zahrievaní. Priama zlúčenina W. s chlórom sa vyskytuje v elektrickom oblúku; s brómom a jódom u. nereaguje, tak početné uhlíkové halogenidy Syntetizovaný nepriamym spôsobom. Z oxygaloidov všeobecný vzorec COX 2 (kde X - halogén) Najslávnejší COCL 2 ( fosgén) . Vodík s diamantom neintekuje; S grafitom a "amorfným" W. reaguje pri vysokých teplotách v prítomnosti katalyzátorov (Ni, pt): pri 600-1000 ° C sa vytvorí hlavne metán CH4, pri 1500- 2000 ° C - acetylén C2H2 , Dr. uhľovodíky môžu byť tiež prítomné v produktoch, ako je etán C 2H6 , Benzol C 6 H6. Interakcia síry s "amorfným" a grafitom začína pri 700-800 ° C, s diamantom pri 900-1000 ° C; Vo všetkých prípadoch sa vytvorí kombajn CS2 Serougo. DR. Zlúčeniny U., obsahujúce síru (Cs tyooka, kyanid C3S2, COS a tiofosgén CsCl2) sa získajú nepriamym spôsobom. Keď CS2 interaguje s kovmi sulfidmi, thiokarbonáty sa vytvoria - soli slabej kyseliny thggolky. Interakcia U. s dusíkom na získanie azúrového (CN) 2 sa vyskytuje, keď sa elektrický výboj prechádza medzi elektródami uhlia v atmosfére dusíka. Medzi zlúčeninami obsahujúcimi dusík z W. Dôležitou praktickou hodnotou je atóm vodíka HCN a jeho početné deriváty: kyanidy, halogénny, nitrily atď. Pri teplotách nad 1000 ° C interaguje s mnohými kovmi, dávať karbidy. Všetky formy U. Keď sa zahrievajú, oxidy kovov sú obnovené tak, aby vytvorili voľné kovy (ZN, CD, CU, PB atď.) Alebo karbidy (CAC2, MO 2C, WO, TAC atď.). W. reaguje pri teplotách nad 600 až 800 ° C s vodnou parou a oxidom uhličitým . Výrazná funkcia Grafit je schopnosť pri miernom zahrievaní na 300-400 ° C, aby interakcia s alkalickými kovmi a halogenidov zapojovacie spojenia Typ C 8 Me, C 24 Me, C 8 X (kde x - halogén, me-kov). Známe zlúčeniny zahrnutia grafitu s HNO3, H2S04, FeCl3 atď. (Napríklad grafitový bisulfát C 24 SO 4 H2). Všetky formy U. sú nerozpustné v bežných anorganických a organických rozpúšťadlách, ale rozpúšťajú sa v niektorých roztavených kovoch (napríklad Fe, Ni, CO).
Národný ekonomický význam W. je určený skutočnosťou, že viac ako 90% všetkých primárnych zdrojov energie spotrebovanej na svete spadne na organické palivo, Hlavná úloha, ktorá bude pokračovať v nadchádzajúcich desaťročiach, napriek intenzívnemu rozvoju jadrovej energie. Iba asi 10% vyrobeného paliva sa používa ako surovina základná organická syntéza a petrochemická syntéza, pre získanie plastové masy a atď.
B. A. Popovkin.
W. V BODE . U. je najdôležitejším biogénnym prvkom, ktorý tvorí základ života na Zemi, štruktúrnu jednotku obrovského množstva organických zlúčenín zapojených do stavebných organizmov a zabezpečenie ich živobytia ( biopolyméry Rovnako ako početné biologicky účinné látky s nízkou molekulovou hmotnosťou - vitamíny, hormóny, mediátory atď.). Významná časť potrebných energetických organizmov je vytvorená v bunkách v dôsledku oxidácie W. Vznik životnosti na Zemi sa uvažuje v modernej vede ako komplexný proces evolúcie uhlíkových zlúčenín .
Jedinečná úloha W. Vo voľne žijúcich živočíchov je spôsobená jej vlastnosťami, ktoré nie je v agregácii, žiadny iný prvok periodického systému. Medzi atómami U., ako aj medzi U. a inými prvkami, sú vytvorené silné chemické väzby, ktoré však môžu byť rozbité v relatívne mäkkých fyziologických podmienkach (tieto väzby môžu byť jednoduché, dvojité a trojité). Schopnosť vytvárať 4 ekvivalentné valentné komunikácie s inými atómami U. vytvára schopnosť stavať uhlíkové kostry rôznych typov - lineárne, rozvetvené, cyklické. Je významné, že len tri prvky sú C, O a H - predstavujú 98% celkovej hmotnosti živých organizmov. To dosahuje určitú ekonomiku vo voľne žijúcich živočíchovi: s prakticky neobmedzenou štrukturálnou škálou uhlíkových zlúčenín, malý počet typov chemických väzieb umožňuje znížiť počet enzýmov potrebných na rozdelenie a syntézu organické látky. Funkcie štruktúry U. ATOM ATOM rôzne druhy izoméria Organické zlúčeniny (schopnosť optického izomerizmu sa ukázali byť rozhodujúce v biochemickom vývoji aminokyselín, sacharidov a niektorých alkaloidov).
Podľa všeobecne akceptovanej hypotézy A. I. Oparín, Prvé organické zlúčeniny na Zemi mali abiogénny pôvod. Zdroje W. Podávané metán (CH4) a kyanidový vodík (HCN) obsiahnuté v primárnej atmosfére Zeme. S vznikom života jediným zdrojom Anorganického W., vďaka ktorým je vytvorená celá organická hmota biosféry, je oxid uhličitý(CO 2), ktorý sa nachádza v atmosfére, ako aj rozpustí v prírodné vody Vo forme HCO - 3. Najsilnejší mechanizmus asimilácie (asimilácie) U. (vo forme CO 2) - fotosyntéza - Vykonáva sa v celom zelených rastlinách (približne 100 miliárd je asimilované ročne. t. CO 2). Na Zemi, existuje evolučný starší spôsob, ako asimilovať CO 2 chemosyntéza; V tomto prípade chemosyntetické mikroorganizmy nepoužívajú žiarivú energiu slnka a energiu oxidácie anorganických zlúčenín. Väčšina zvierat konzumuje u. S jedlom vo forme hotových organických zlúčenín. V závislosti od spôsobu absorpcie organických zlúčenín je zvykom rozlíšiť autootrofné organizmy a heterotrofné organizmy. Aplikácia pre biosyntézu proteínov a iných živín mikroorganizmov, ktoré používajú ako jediný zdroj W. uhľovodíky Olej, je jedným z dôležitých moderných vedeckých a technických problémov.
Obsah W. v živých organizmoch pri výpočte sušiny je: 34,5-40% vo vodných rastlinách a zvieratách, 45,4-46,5% v pozemných rastlinách a zvieratách a 54% z baktérií. V procese obžalstiev organizmov, najmä v dôsledku tkanivo dýchanie Existuje oxidačný rozklad organických zlúčenín s zvýrazňovaním vonkajšie prostredie CO 2. W. tiež pridelené ako súčasť zložitejšieho konečné produkty metabolizmus. Po smrti zvierat a rastlín, časť U. opäť zmení na CO 2 v dôsledku rotačných procesov uskutočňovaných mikroorganizmami. Existuje teda cyklus W. V prírode . Významná časť W. mineralizuje a tvorí vklady fosílie v fosílii: kamenné uhlia, olej, vápenec atď. Okrem hlavných funkcií - zdroj U.-CO 2, rozpustený v prírodných vodách a v biologických tekutinách , je zapojený do udržania optimálnej environmentálnej kyslosti. Ako súčasť CACO3 U. tvorí vonkajší skelet mnohých bezstavovcov (napríklad mäkkýšov), a tiež obsiahnuté v koráloch, vajeckej križovatke vtákov atď. Takéto zlúčeniny W., podobne ako HCN, CO, CCI4 Primárna atmosféra Zeme obdobie, v budúcnosti, v procese biologického vývoja, sa zmenil na silné antimetabolity metabolizmus.
Okrem stabilných izotopov, O., v prírode, rádioaktívne 14 C sa šíri (v ľudskom tele, obsahuje asi 0,1 iccuri) . Použitie izotopov W. V biologickom a lekárskom výskume je v štúdii metabolizmu a cyklu U. v prírode spojené mnoho hlavných úspechov . S použitím rádiokarbónovej značky sa ukázalo, že sa preukázala možnosť upevnenia H14CO-3 rastlín a tkanív zvierat, sekvencia fotosyntéznych reakcií bola stanovená, výmena aminokyselín boli študované, biosyntézy ciest boli sledované mnoho biologicky aktívnych zlúčenín, atď. Aplikácia 14 C prispela k úspešnosti molekulárnej biológie v štúdii mechanizmov biosyntézy bielkovín a prenosu dedičných informácií. Stanovenie špecifickej aktivity 14 c v organických zvyškoch obsahujúcich uhlík vám umožňuje posúdiť svoj vek, ktorý sa používa v paleontológii a archeológii.
N. N. Chernove.
Svietiť: Shafranovsky I. I., Diamanty, M. - L., 1964; Ubbelyod A. R., Lewis F. A., Grafit a jeho kryštálové zlúčeniny, na. Od angličtiny, M., 1965; Remy, samozrejme nie organická chémia, Za. s ním., Zv. 1, M., 1972; Perelman A. I. Geochémia prvkov v zóne hypergeézy, M., 1972; NEKRASOV B.V., Základy všeobecnej chémie, 3 ed., M., 1973; Akhmetov N. S., anorganická chémia, 2 ed., M., 1975; Vernadsky V. I., Eseje geochémie, 6 ed., M., 1954; Roginsky S. Z., Schnol S. E., izotopy v biochémii, M., 1963; Biochemické horizonty, pruh. Od angličtiny, M., 1964; Problémy evolučnej a technickej biochémie, M., 1964; Calvin M., Chemický vývoj, na. Od angličtiny, M., 1971; Lev A., SiCiewits F., Štruktúra a funkcie bunky, pruh. Od angličtiny, 1971, CH. 7; Biosféru, na. Od angličtiny, M., 1972.
Stiahnuť abstraktné
Oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý - všetky tieto názvy látky, ktoré sú známe nám, ako je oxid uhličitý. Aké vlastnosti má tento plyn, a aké sú oblasti jeho používania?
Oxid uhličitý a jeho fyzikálne vlastnosti
Oxid uhličitý sa skladá z uhlíka a kyslíka. Vzorec oxidu uhličitého vyzerá takto - CO₂. V prírode sa vytvorí pri spaľovaní alebo hnilobe organických látok. Vo vzduchotechnických a minerálnych zdrojoch je obsah plynu dostatočne veľký. Okrem toho, ľudia a zvieratá tiež rozlišujú oxid uhličitý, keď sú vydychované.
Obr. 1. Molekula oxidu uhličitého.
Oxid uhličitý je absolútne bezfarebný plyn, nie je možné ho vidieť. Nemá tiež vôňu. Avšak, vo svojej veľkej koncentrácii, človek môže vyvinúť hypercupnia, to znamená, že udusenie. Nedostatok oxidu uhličitého môže tiež spôsobiť zdravotné problémy. V dôsledku nedostatku môže tento plyn vyvinúť opačný stav na udusenie - brány.
Ak vložíte oxid uhličitý v podmienkach nízkej teploty, potom pri -72 stupňoch kryštalizuje a stáva sa snehom. Preto sa oxid uhličitý v pevnom stave nazýva "suchý sneh".
Obr. 2. Suchý sneh - oxid uhličitý.
Oxid uhličitý je 1,5-krát pevne. Jeho hustota je 1,98 kg / m³ chemická väzba v molekule oxidu uhličitého kovalentného polárna. Polár je kvôli tomu, že kyslík je väčší ako hodnota elektronibility.
Dôležitý koncept pri štúdiu látok je molekulárna a molárna hmota. Molárna hmotnosť oxidu uhličitého je 44. Toto číslo je vytvorené zo súčtu relatívnych atómových hmôt atómov, ktoré sú súčasťou molekuly. Hodnoty relatívnych atómových hmôt sa odoberajú z tabuľky D.I. Mendeleeev a sú zaokrúhlené až do celé číslo. V súlade s tým, molárna hmotnosť CO2 \u003d 12 + 2 * 16.
Na výpočet hmotnostných frakcií prvkov v oxidom uhličitým je potrebné sledovať formulovanie hmotnostných frakcií každého chemický prvok v podstate.
n. - počet atómov alebo molekúl.
A. r. - Relatívna atómová hmotnosť chemického prvku.
Pán. - relatívna molekulová hmotnosť látky.
Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť oxidu uhličitého.
MR (CO₂) \u003d 14 + 16 * 2 \u003d 44 W (C) \u003d 1 x 12/44 \u003d 0,27 alebo 27% Pretože dva atómy kyslíka sú zahrnuté v vzorec oxidu uhličitého, potom n \u003d 2 W (o) \u003d 2 * 16/44 \u003d 0,73 alebo 73%
Odpoveď: W (c) \u003d 0,27 alebo 27%; W (o) \u003d 0,73 alebo 73%
Chemické a biologické vlastnosti oxidu uhličitého
Oxid uhličitý má kyslé vlastnosti, pretože je kyslý oxid a pri rozpustení vo vode tvorí Kyselina COALPY:
CO₂ + H20 \u003d Hsco₃
Reaguje s alkáliou, čo vedie k uhličitanom a bikarbonátom. Tento plyn nie je náchylný na pálenie. Horí len niektoré aktívne kovy, ako je horčík.
Pri zahrievaní sa oxid uhličitý rozpadne na furine plyn a kyslík:
2CA₃ \u003d 2CO + O₃.
Podobne ako iné kyslé oxidy, tento plyn ľahko reaguje s inými oxidmi:
Sao + CO₃ \u003d Caco₃.
Oxid uhličitý je súčasťou všetkých organických látok. Cyklus tohto plynu v prírode sa vykonáva s pomocou výrobcov, spotrebiteľov a dôvodov. V priebehu životne dôležitej aktivity osoba produkuje asi 1 kg oxidu uhličitého denne. Pri vdýchnutí dostaneme kyslík, v tomto momente sa v alveoloch vytvorí oxid uhličitý. V tomto okamihu existuje výmena: kyslík spadá do krvi a vyjde oxid uhličitý.
Príprava oxidu uhličitého dochádza pri výrobe alkoholu. Tento plyn je tiež obtokový produkt po prijatí dusíka, kyslíka a argónu. Použitie oxidu uhličitého je nevyhnutné v potravinárskom priemysle, kde oxid uhličitý pôsobí ako konzervačný čin, ako aj oxid uhličitý vo forme kvapaliny je obsiahnutý v hasiacich prístrojoch.
Obr. 3. Hasiaci prístroj.
Čo vieme?
Oxid uhličitý je látka, ktorá v normálne podmienky Neexistuje žiadna farba a vôňa. Okrem zvyčajného mena - oxidu uhličitého sa nazýva aj oxid uhličitý alebo oxid uhličitý.
Test na tému
Hodnotenie správy
Priemerné hodnotenie: 4.3. Dostali sa celkové hodnotenie: 116.
Carbon C je v periodickej tabuľke MENDELEEEV na číslo 6. Príbivá primitívne ľudí si všimli, že po spaľovaní dreva sa vytvorí uhlie, ktoré môžu byť nakreslené na stenách jaskyne. V rámci akýchkoľvek organických zlúčenín sú uhlíkové. Najviac študoval dve altropické uhlíkové modifikácie: grafit a diamant.
Uhlík v organickej chémii
Uhlík má v periodickom systéme zvláštne miesto. Vďaka svojej štruktúre tvorí dlhé reťazce lineárnej alebo cyklickej štruktúry. Existuje viac ako 10 miliónov organických zlúčenín. Napriek svojej rozmanitosti, vo vzduchu a pod pôsobením teploty sa vždy premenia na oxid uhličitý a.
Úloha uhlíka v našom každodennom živote je obrovská. Bez oxidu uhličitého sa fotosyntéza nevyskytuje - jeden z hlavných biologických procesov.
Použitie uhlíka
Uhlík je široko používaný v medicíne na vytvorenie rôznych liekov na organické prírodné prírody. Uhlíkové izotopy umožňujú rádiokarbónovú analýzu. Bez uhlíka je práca metalurgického priemyslu nemožná. Pálenie uhlia v kotlych s pyrolýzou paliva slúži ako zdroj energie. V priemysle rafinácie ropy sa z organických zlúčenín uhlíka vyrábajú benzín a dieselové palivo. Vo veľkej miere je uhlík potrebný na výrobu cukru. Používa sa tiež pri syntéze organických zlúčenín, dôležité pre všetky sféry každodenného života.
Uhlík (c) - typické nemetal; V periodickom systéme v 2. období IV skupiny, hlavná podskupina. Sekvenčné číslo je 6, AR \u003d 12,011 A.E., A je nabitie jadra +6.Fyzikálne vlastnosti: Uhlíkové tvorí mnoho alotropných modifikácií: diamant - jedna z tuhých látok, \\ t grafit, uhlie, sadze.
Atóm uhlíka má 6 elektrónov: 1s 2 2s 2 2P2 . Posledné dva elektróny sú umiestnené na samostatných p-orbitmách a sú neplatené. V zásade by tento pár mohol zaberať jedno orbitálne, ale v tomto prípade sa interelektronický responsion zvyšuje. Z tohto dôvodu jeden z nich zaberá 2p x, a druhý alebo 2r y , buď 2r z -orbitali.
Rozdiel v energii S- a p-pylónov vonkajšej vrstvy je malý, takže atóm je pomerne ľahké ísť do excitovaného stavu, pri ktorom jeden z dvoch elektrónov s 2s orbitals ide do voľného 2p. Vcenil stav sa vyskytuje, ktorý má konfiguráciu 1s 2 2s 1 2P x 1 2P y1 2P Z 1 . Je to tento stav atómu uhlíka, ktorý je charakteristický pre diamantovú mriežku - tetrahedral priestorové usporiadanie hybridných orbitívov, rovnakej dĺžky a energie dlhopisov.
Tento fenomén je známy sP 3-hybridizácia, A rozvíjajúce sa funkcie - SP 3-hybrid . Vzdelávanie štyroch SP3-Cound poskytuje atóm uhlíka stabilnejší stav ako tri p-r- A jednu komunikáciu S-S. Okrem SP3-hybridizácie SP2 - a SP-hybridizácia tiež pozoruje aj na atóme uhlíka. . V prvom prípade existuje vzájomná uloženie s- a dva p-orbitálne. Vytvárajú sa tri ekvivalentné SP2 - hybridné orbitáty umiestnené v rovnakej rovine pod uhlom 120 °. Tretí orbitálny p je nezmenený a poslaný kolmý na lietadlo sp 2.
V SP-hybridizácii sú uložené orbitátá s a p. Medzi dvoma vytvorenými ekvivalentnými hybridnými orbitálnymi, uhol 180 ° nastáva, s dvoma p-orbitálmi v každom z atómov zostáva nezmenený.
Allotorkia uhlík. Diamant a grafit
V grafitovom kryštáli sa uhlíkové atómy uhlíka nachádzajú v paralelných rovinách, pričom sa dostávajú vrcholy pravých šesťhranov. Každý z atómov uhlíka je spojený s tromi susednými SP2-hybridnými spojmi. Medzi paralelnými rovinami sa pripojenie vykonáva na úkor sily van der Waals. Voľné p-orbitály každého z atómov sú riadené kolmou na roviny kovalentných väzieb. Ich prekrývanie sa vysvetľuje dodatočnú n-väzbu medzi atómami uhlíka. Teda stav valencie, v ktorom atómy uhlíka sú v látke, vlastnosti tejto látky závisia od.
Chemické vlastnosti uhlíka
Najviac charakteristické stupne oxidácie: +4, +2.
Pri nízkych teplotách je uhlík inertný, ale pri zahrievaní sa jeho aktivita zvyšuje.
Uhlík ako redukčné činidlo:
- s kyslíkom
CO 0 + O 2 - t ° \u003d CO 2 oxid uhličitý
S nedostatkom kyslíka - neúplné spaľovanie:
2c 0 + o 2 - t ° \u003d 2c +2 o kučeravý plyn
- s fluórom
C + 2F 2 \u003d CF 4
- vodný trajekt
CO + H20 - 1200 ° \u003d C + 2 O + H2 vodný plyn
- s oxidmi kovov. Kov z rudy sa teda vypláca.
C 0 + 2CUO - T ° \u003d 2 CU + C + 4 O 2
- s kyselinami - oxidačnými činidlami:
CO + 2H 2SO 4 (konc.) \u003d C + 4 O 2 + 2S02 + 2H 2O
CO + 4HNO3 (konc.) \u003d C + 4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2O
- Soovo sivou tvorí servo uhlíka:
C + 2s 2 \u003d Cs 2.
Uhlíka ako oxidačné činidlo:
- s niektorými kovmi formuláre karbidy
4AL + 3C 0 \u003d AL 4 C 3
Ca + 2C 0 \u003d CAC 2 -4
- s vodíkom - metánom (ako aj obrovské množstvo organických zlúčenín)
C 0 + 2H 2 \u003d CH 4
- S kremíkom tvorí karbarund (pri 2000 ° C v elektrickej peci):
Hľadanie uhlíka v prírode
Cobrel Carbon sa nachádza vo forme diamantu a grafitov. Vo forme zlúčenín sa uhlík nachádza ako súčasť minerálov: krieda, mramor, vápencový - SacO 3, dolomit - MGCO 3 * CaCO3; Bikonáts - mg (HCO 3) 2 a CA (HCO 3) 2, CO 2 je súčasťou vzduchu; Uhlík je hlavným časť Prírodné organické zlúčeniny - plyn, olej, uhlie, rašelina, je súčasťou organických látok, proteínov, tukov, sacharidov, aminokyselín, ktoré sú súčasťou živých organizmov.
Anorganické uhlíkové zlúčeniny
Nie 4+ ióny, ani s 4- - nie za žiadnych konvenčných chemických procesov: v uhlíkových zlúčeninách existujú kovalentné väzby rôznej polarity.
Oxid uhličitý (II)Tak
Oxid uhoľnatý; bezfarebné, bez zápachu, nažive vo vode, rozpustné v organických rozpúšťadlách, jedovatých, t ° KIP \u003d -192 ° C; T pl. \u003d -205 ° C.
Získanie
1) v priemysle (v plynárenských generátoroch):
C + O 2 \u003d CO 2
2) V laboratóriu - tepelný rozklad kyseliny mravciovej alebo oxalovej v prítomnosti H2S04 (konc.):
HCOOH \u003d H20 + CO
H2C2O4 \u003d CO + C02 + H20
Chemické vlastnosti
Za normálnych podmienok; Pri zahrievaní - redukčné činidlo; Nepracovný oxid.
1) s kyslíkom
2c +2 0 + 02 \u003d 2c +4 02
2) s oxidmi kovov
C + 2 O + CUO \u003d CU + C + 4 O 2
3) s chlórom (vo svetle)
CO + Cl2 - HN \u003d COCL 2 (fosgén)
4) Reaguje s alkalickým taveninou (pod tlakom)
CO + NaOH \u003d HCOONA (mravčan sodný)
5) s prechodnými kovmi tvoria karbonyly
Ni + 4CO - T ° \u003d NI (CO) 4
FE + 5CO - T ° \u003d FE (CO) 5
Oxid uhlíka (IV) čo2
Oxid uhličitý, bezfarebný, bez zápachu, rozpustnosti vo vode - v 1V H20 sa rozpúšťa 0,9V CO 2 (za normálnych podmienok); ťažší vzduch; t ° p. \u003d -78,5 ° C (Solid CO 2 sa nazýva "suchý ľad"); Nepodporuje spaľovanie.
Získanie
- Tepelný rozklad solí kyseliny uhličitej (uhličitany). Pálenie vápenca:
CACO 3 - T ° \u003d CaO + CO 2
- Účinok silných kyselín na uhličitanoch a bikarbonátoch:
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H20 + CO 2
NaHC03 + HCl \u003d NaCl + H20 + CO 2
ChemickývlastnosťCo.2
Oxid kyseliny: reaguje so základnými oxidmi a zásadami, ktoré tvoria soli kyseliny uhlíky
Na2 O + CO 2 \u003d Na2CO3
2NAOH + C02 \u003d Na2C03 + H20
NaOH + C02 \u003d NaHCO 3
Pri zvýšených teplotách môžu vykazovať oxidačné vlastnosti
C + 4 O 2 + 2 mg - t ° \u003d 2 mg +2 O + C 0
Kvalitná reakcia
Linding Lime Water:
Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CAko 3 ¯ (biela zrazenina) + H20
Zmizne s predĺženým prenosom CO 2 prostredníctvom vápennej vody, pretože Nerozpustný uhličitan vápenatý ide do rozpustného bikarbonátu:
CaCO 3 + H20 + C02 \u003d SA (HCO 3) 2
Kyselina koalík a jejsololi.
H2.CO 3 -Kyselina je slabá, existuje len vo vodnom roztoku:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Two-Mine:
H2CO3 ↔ H + + HCO 3 - kyslé soli - hydrogenuhličitany, hydrogenuhličitany
Soli HCO 3 - ↔ H + + CO 3-prúdové - uhličitany
Všetky vlastnosti kyselín sú charakteristické.
Uhličitany a bikarbonáty sa môžu navzájom zmeniť:
2NAHCO 3 - t ° \u003d Na2CO 3 + H20 + CO 2
Na2CO3 + H20 + C02 \u003d 2NAHCO 3
Karbonáty kovov (okrem alkalických kovov), keď sa zahrievajú, je decarboxylylizovaný s tvorbou oxidu:
CUCO 3 - T ° \u003d CUO + CO 2
Kvalitná reakcia - "varenie" pod pôsobením závažnej kyseliny: \\ t
Na2CO3 + 2HCl \u003d 2NACL + H20 + CO 2
CO 3 2- + 2H + \u003d H20 + CO 2
Karbid
Karbid vápenatý:
CaO + 3 C \u003d CAC 2 + CO
CAC 2 + 2 H20 \u003d Ca (OH) 2 + C2H2.
Acetylén sa uvoľní, keď reakcie s karbidmi zinočnatého, kadmia, lantánu a cerium:
2 lac 2 + 6 H20 \u003d 2A (OH) 3 + 2 C2H2 + H2.
BE2C a Al4C3 sa rozkladajú vodou za vzniku metánu:
Al4c3 + 12 H20 \u003d 4 Al (OH) 3 \u003d 3 CH4.
Technika používa karbidy tic titán, volfrám W2C (pevné zliatiny), silikón SIC (Carborundund - ako abrazívny a materiál pre ohrievače).
Cianida
získané vykurovacou sódou v atmosfére amoniaku a oxidu uhoľnatého:
Na2CO3 + 2 NH3 + 3 CO \u003d 2 NaCN + 2 H20 + H2 + 2 CO 2
HCN sinyl kyselina je dôležitým produktom chemického priemyslu, široko používaný v organickej syntéze. Jej svetová výroba dosiahne 200 tisíc ton ročne. Elektronická štruktúra kyanidového aniónu je podobná oxidu uhoľnatého (II), tieto častice sa nazývajú izoelektronická:
C. = O: [: c = N:] -
Kyanidy (0,1 až 0,2% vodný roztok) sa používajú počas ťažby zlata:
2 AU + 4 KCN + H20 + 0,5 02 \u003d 2 K + 2 KOH.
Pri varovaní kyanidových roztokov so sivou alebo fúziou pevných látok rodunuudy:
KCN + S \u003d KSCN.
Pri vykurovaní kyanidov s nízkym účinným kovom sa získa Dián: Hg (CN) 2 \u003d Hg + (CN) 2. Kyanidové roztoky sa oxidujú cianatov:
2 KCN + O 2 \u003d 2 KOCN.
Kyselina Cianaová existuje v dvoch formách:
H-n \u003d c \u003d O; H-O-C = N:
V roku 1828, Friedrich Völer (1800-1882) dostal z močoviny kyanátu amónneho: NH4CN \u003d CO (NH2) 2 pri odparení vodného roztoku.
Táto udalosť sa zvyčajne považuje za víťazstvo syntetickej chémie nad "Vitalistickou teóriou".
Existuje izomér kyseliny kyanovej kalenie kyseliny
H-O - N \u003d C.
Jeho soli (rattling HG (ONC) 2) sa používajú pri zapaľovaní šoku.
Syntéza močovina (karbamid):
CO 2 + 2 NH3 \u003d CO (NH2) 2 + H20. Pri 130 0 S a 100 ATM.
Močovina je amid kovakovej kyseliny, je tu aj jeho "analóg dusíka" - guanidín.
Uhličitan
Hlavné anorganické zlúčeniny uhlíka - soli kyseliny uhličitej (uhličitany). H2C03 je slabá kyselina (K 1 \u003d 1,3 · 10-4; K 2 \u003d 5,3-11). Uhličitanové pufer podporuje equilibrium oxidu uhličitého V atmosfére. Svetový oceán má obrovskú schopnosť vyrovnávacej pamäte, pretože je otvorený systém. Hlavná vyrovnávacia reakcia je rovnováha počas disociácie kyseliny koalickej:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -.
S nižšou kyslosťou sa vyskytuje dodatočná absorpcia oxidu uhličitého z atmosféry s tvorbou kyseliny:
C02 + H20 ↔ H2CO3.
S rastúcou kyslosťou, rozpúšťanie uhličitanov (umývadlá, kriedy a vápencových sedimentov v oceáne); To kompenzuje pokles bikarbonátových iónov:
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -
CACO 3 (TV) ↔ CA 2+ + CO 3 2-
Tuhé uhličitany sa prenášajú do rozpustných uhľovodíkov. Je to tento proces chemického rozpúšťania nadbytočného oxidu uhličitého, ktorý je proti "skleníkovému efektu" - globálne otepľovanie Kvôli absorpcii tepelného žiarenia zeme s oxidom uhličitým. Približne jedna tretina globálnej produkcie sódy (uhličitan sodný Na2C03) sa používa v produkcii skla.