• Pagtatalaga - C (Carbon);
• Panahon - II;
• Pangkat - 14 (IVa);
• Atomic mass - 12.011;
• Atomic number - 6;
• Atomic radius = 77 pm;
• Covalent radius = 77 pm;
• Pamamahagi ng elektron - 1s 2 2s 2 2p 2 ;
• temperatura ng pagkatunaw = 3550°C;
• punto ng kumukulo = 4827°C;
• Electronegativity (ayon kay Pauling/ayon kina Alpred at Rochow) = 2.55/2.50;
• Katayuan ng oksihenasyon: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
• Density (no.) = 2.25 g/cm 3 (graphite);
• Dami ng molar = 5.3 cm 3 /mol.

Mga compound ng carbon:

Ang carbon sa anyo ng uling ay kilala sa tao mula pa noong una, samakatuwid, walang saysay na pag-usapan ang petsa ng pagtuklas nito. Sa totoo lang, natanggap ng "carbon" ang pangalan nito noong 1787, nang ang aklat na "Method of Chemical Nomenclature" ay nai-publish, kung saan ang terminong "carbon" (carbone) ay lumitaw sa halip na ang French na pangalan na "pure coal" (charbone pur).

Ang carbon ay may natatanging kakayahan upang bumuo ng mga polymer chain na walang limitasyong haba, at sa gayon ay nagbibigay ng isang malaking klase ng mga compound, ang pag-aaral kung saan ay ang paksa ng isang hiwalay na sangay ng kimika - organic chemistry. Ang mga organikong carbon compound ay bumubuo sa batayan ng buhay sa lupa, samakatuwid, walang saysay na pag-usapan ang kahalagahan ng carbon bilang isang elemento ng kemikal - ito ang batayan ng buhay sa Earth.

Ngayon tingnan natin ang carbon mula sa punto ng view ng inorganikong kimika.

kanin. Istraktura ng carbon atom.

Ang electronic configuration ng carbon ay 1s 2 2s 2 2p 2 (tingnan ang Electronic structure ng atoms). Sa panlabas na antas ng enerhiya, ang carbon ay may 4 na mga electron: 2 ipinares sa s-sublevel + 2 na hindi ipinares sa mga p-orbital. Kapag ang isang carbon atom ay lumipat sa isang excited na estado (nangangailangan ng paggasta ng enerhiya), isang electron mula sa s-sublevel ay "umalis" sa pares nito at lumipat sa p-sublevel, kung saan mayroong isang libreng orbital. Kaya, sa nasasabik na estado, ang elektronikong pagsasaayos ng carbon atom ay tumatagal ng sumusunod na anyo: 1s 2 2s 1 2p 3.

kanin. Ang paglipat ng isang carbon atom sa isang nasasabik na estado.

Ang "castling" na ito ay makabuluhang nagpapalawak ng mga kakayahan ng valence ng mga carbon atom, na maaaring tumagal ng estado ng oksihenasyon mula +4 (sa mga compound na may aktibong non-metal) hanggang -4 (sa mga compound na may mga metal).

Sa isang hindi nasasabik na estado, ang carbon atom sa mga compound ay may valency na 2, halimbawa, CO(II), at sa isang excited na estado mayroon itong valency na 4: CO 2 (IV).

Ang "natatangi" ng carbon atom ay nakasalalay sa katotohanan na sa panlabas na antas ng enerhiya nito ay mayroong 4 na electron, samakatuwid, upang makumpleto ang antas (na, sa katunayan, ang mga atomo ng anumang elemento ng kemikal ay nagsusumikap), magagawa nito, na may katumbas na antas. "tagumpay," parehong nagbibigay at nagdaragdag ng mga electron upang bumuo ng mga covalent bond (tingnan ang Covalent bond).

Carbon bilang isang simpleng sangkap

Bilang isang simpleng sangkap, ang carbon ay matatagpuan sa anyo ng ilang mga allotropic na pagbabago:

• brilyante
• Graphite
• Fullerene
• Carbin

brilyante

kanin. Diamond crystal lattice.

Mga katangian ng brilyante:

• walang kulay na mala-kristal na sangkap;
• ang pinakamahirap na sangkap sa kalikasan;
• ay may malakas na repraktibo na epekto;
• mahinang nagsasagawa ng init at kuryente.

kanin. Diamond tetrahedron.

Ang pambihirang tigas ng brilyante ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng istraktura ng kristal na sala-sala nito, na may hugis ng isang tetrahedron - sa gitna ng tetrahedron mayroong isang carbon atom, na konektado sa pamamagitan ng pantay na malakas na mga bono na may apat na kalapit na mga atom na bumubuo sa mga vertices ng tetrahedron (tingnan ang figure sa itaas). Ang "konstruksyon" na ito, naman, ay konektado sa mga kalapit na tetrahedron.

Graphite

kanin. Graphite crystal lattice.

Mga katangian ng grapayt:

• malambot na mala-kristal na sangkap ng kulay abong kulay na may isang layered na istraktura;
• ay may metal na kinang;
• mahusay na nagsasagawa ng kuryente.

Sa graphite, ang mga carbon atom ay bumubuo ng mga regular na hexagon na nakahiga sa parehong eroplano, na nakaayos sa walang katapusang mga layer.

Sa graphite, ang mga kemikal na bono sa pagitan ng mga katabing carbon atoms ay nabuo ng tatlong valence electron ng bawat atom (ipinapakita sa asul sa figure sa ibaba), na may ikaapat na electron (ipinapakita sa pula) ng bawat carbon atom na matatagpuan sa p-orbital lying perpendicular sa eroplano ng layer ng grapayt, ay hindi nakikilahok sa pagbuo ng mga covalent bond sa eroplano ng layer. Ang "layunin" nito ay naiiba - ang pakikipag-ugnay sa kanyang "kapatid na lalaki" na nakahiga sa katabing layer, nagbibigay ito ng koneksyon sa pagitan ng mga layer ng grapayt, at ang mataas na kadaliang mapakilos ng mga p-electron ay tumutukoy sa magandang electrical conductivity ng graphite.

kanin. Pamamahagi ng mga orbital ng carbon atom sa grapayt.

Fullerene

kanin. Crystal na sala-sala ng fullerene.

Mga katangian ng fullerene:

• ang fullerene molecule ay isang koleksyon ng mga carbon atoms na nakasara sa mga guwang na sphere tulad ng soccer ball;
• ito ay isang fine-crystalline substance ng dilaw-orange na kulay;
• punto ng pagkatunaw = 500-600°C;
• semiconductor;
• ay bahagi ng shungite mineral.

Carbin

Mga katangian ng Carbyne:

• itim na hindi gumagalaw na sangkap;
• binubuo ng polymer linear molecules kung saan ang mga atom ay konektado sa pamamagitan ng alternating single at triple bond;
• semiconductor.

Mga kemikal na katangian ng carbon

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang carbon ay isang hindi gumagalaw na sangkap, ngunit kapag pinainit ito ay maaaring tumugon sa iba't ibang simple at kumplikadong mga sangkap.

Nasabi na sa itaas na sa panlabas na antas ng enerhiya ng carbon mayroong 4 na mga electron (wala rito o doon), samakatuwid ang carbon ay maaaring parehong magbigay ng mga electron at tanggapin ang mga ito, na nagpapakita ng pagbabawas ng mga katangian sa ilang mga compound, at pag-oxidize ng mga katangian sa iba.

Carbon ay ahente ng pagbabawas sa mga reaksyon sa oxygen at iba pang mga elemento na may mas mataas na electronegativity (tingnan ang talahanayan ng electronegativity ng mga elemento):

• kapag pinainit sa hangin ito ay nasusunog (na may labis na oxygen na may pagbuo ng carbon dioxide; kasama ang kakulangan nito - carbon monoxide (II)):
  C + O 2 = CO 2;
  2C + O 2 = 2CO.
• tumutugon sa mataas na temperatura na may sulfur vapor, madaling nakikipag-ugnayan sa chlorine, fluorine:
  C + 2S = CS 2
  C + 2Cl 2 = CCl 4
  2F 2 + C = CF 4
• Kapag pinainit, binabawasan nito ang maraming mga metal at di-metal mula sa mga oxide:
  C0 + Cu +2 O = Cu 0 + C +2 O;
  C 0 +C +4 O 2 = 2C +2 O
• sa temperatura na 1000°C ito ay tumutugon sa tubig (proseso ng gasification), na bumubuo ng gas ng tubig:
  C + H 2 O = CO + H 2;

Ang carbon ay nagpapakita ng mga katangian ng oxidizing sa mga reaksyon sa mga metal at hydrogen:

• tumutugon sa mga metal upang bumuo ng mga karbida:
  Ca + 2C = CaC 2
• nakikipag-ugnayan sa hydrogen, ang carbon ay bumubuo ng methane:
  C + 2H 2 = CH 4

Ang carbon ay nakukuha sa pamamagitan ng thermal decomposition ng mga compound nito o pyrolysis ng methane (sa mataas na temperatura):
CH 4 = C + 2H 2.

Paglalapat ng carbon

Natagpuan ng mga carbon compound ang pinakamalawak na aplikasyon sa pambansang ekonomiya; hindi posible na ilista ang lahat ng mga ito, ilan lamang ang ipahiwatig namin:

• graphite ay ginagamit upang gumawa ng mga lead ng lapis, electrodes, natutunaw crucibles, bilang isang neutron moderator sa nuclear reactors, at bilang isang pampadulas;
• Ang mga diamante ay ginagamit sa alahas, bilang isang tool sa pagputol, sa mga kagamitan sa pagbabarena, at bilang isang nakasasakit na materyal;
• Ginagamit ang carbon bilang pampababa upang makagawa ng ilang mga metal at di-metal (bakal, silikon);
• carbon ang bumubuo sa karamihan ng activated carbon, na natagpuan ang malawak na aplikasyon, kapwa sa pang-araw-araw na buhay (halimbawa, bilang isang adsorbent para sa paglilinis ng hangin at mga solusyon), at sa gamot (mga activated carbon tablet) at sa industriya (bilang isang carrier para sa catalytic additives, isang polymerization catalyst atbp.).

Ang carbon dioxide, na kilala rin bilang 4, ay tumutugon sa isang bilang ng mga sangkap, na bumubuo ng mga compound na nag-iiba sa komposisyon at mga katangian ng kemikal. Binubuo ng mga non-polar molecule, mayroon itong napakahinang intermolecular bond at maaari lamang naroroon kung ang temperatura ay mas mataas sa 31 degrees Celsius. Ang carbon dioxide ay isang kemikal na compound na binubuo ng isang carbon atom at dalawang oxygen atoms.

Carbon Monoxide 4: Formula at Pangunahing Impormasyon

Ang carbon dioxide ay naroroon sa mababang konsentrasyon sa kapaligiran ng Earth at nagsisilbing greenhouse gas. Ang chemical formula nito ay CO 2. Sa mataas na temperatura maaari itong umiral nang eksklusibo sa isang gas na estado. Sa solid state nito, tinatawag itong dry ice.

Ang carbon dioxide ay isang mahalagang bahagi ng carbon cycle. Nagmumula ito sa iba't ibang likas na pinagmumulan, kabilang ang pag-degas ng bulkan, pagkasunog ng organikong bagay, at mga proseso ng paghinga ng mga nabubuhay na aerobic organism. Ang mga anthropogenic na pinagmumulan ng carbon dioxide ay pangunahing nagmumula sa pagkasunog ng iba't ibang fossil fuel para sa pagbuo ng kuryente at transportasyon.

Ginagawa rin ito ng iba't ibang microorganism mula sa fermentation at cellular respiration. Ang mga halaman ay nagko-convert ng carbon dioxide sa oxygen sa panahon ng isang proseso na tinatawag na photosynthesis, gamit ang parehong carbon at oxygen upang bumuo ng carbohydrates. Bilang karagdagan, ang mga halaman ay naglalabas din ng oxygen sa atmospera, na pagkatapos ay ginagamit para sa paghinga ng mga heterotrophic na organismo.

Carbon dioxide (CO2) sa katawan

Ang carbon monoxide 4 ay tumutugon sa iba't ibang mga sangkap at ito ay isang gas na basurang produkto mula sa metabolismo. Mayroong higit sa 90% nito sa dugo sa anyo ng bikarbonate (HCO 3). Ang natitira ay alinman sa dissolved CO 2 o carbonic acid (H2CO 3). Ang mga organo tulad ng atay at bato ay may pananagutan sa pagbabalanse ng mga compound na ito sa dugo. Ang bicarbonate ay isang kemikal na nagsisilbing buffer. Pinapanatili nito ang antas ng pH ng dugo sa kinakailangang antas, na iniiwasan ang pagtaas ng kaasiman.

Istraktura at katangian ng carbon dioxide

Ang carbon dioxide (CO2) ay isang kemikal na tambalan na isang gas sa temperatura ng silid at mas mataas. Binubuo ito ng isang carbon atom at dalawang oxygen atoms. Ang mga tao at hayop ay naglalabas ng carbon dioxide kapag sila ay huminga. Bilang karagdagan, ito ay nabubuo tuwing may nasusunog na bagay na organiko. Gumagamit ang mga halaman ng carbon dioxide upang makagawa ng pagkain. Ang prosesong ito ay tinatawag na photosynthesis.

Ang mga katangian ng carbon dioxide ay pinag-aralan ng Scottish scientist na si Joseph Black noong 1750s. may kakayahang kumuha ng thermal energy at makaimpluwensya sa klima at panahon sa ating planeta. Ito ang sanhi ng global warming at pagtaas ng temperatura ng ibabaw ng Earth.

Biyolohikal na papel

Ang carbon monoxide 4 ay tumutugon sa iba't ibang mga sangkap at ito ang huling produkto sa mga organismo na kumukuha ng enerhiya mula sa pagkasira ng mga asukal, taba at amino acid. Ang prosesong ito ay kilala bilang katangian ng lahat ng halaman, hayop, maraming fungi at ilang bakterya. Sa mas mataas na mga hayop, ang carbon dioxide ay gumagalaw sa dugo mula sa mga tisyu ng katawan patungo sa mga baga, kung saan ito ay inilalabas. Nakukuha ito ng mga halaman mula sa atmospera para magamit sa photosynthesis.

Tuyong yelo

Ang dry ice o solid carbon dioxide ay ang solid state ng CO 2 gas na may temperatura na -78.5 °C. Ang sangkap na ito ay hindi natural na nangyayari sa kalikasan, ngunit ginawa ng mga tao. Ito ay walang kulay at maaaring magamit sa paghahanda ng mga carbonated na inumin, bilang isang elemento ng paglamig sa mga lalagyan ng ice cream at sa cosmetology, halimbawa para sa mga nagyeyelong warts. Ang tuyong singaw ng yelo ay nakakasakal at maaaring magdulot ng kamatayan. Gumamit ng pag-iingat at propesyonalismo kapag gumagamit ng dry ice.

Sa ilalim ng normal na presyon ay hindi ito matutunaw mula sa isang likido, ngunit sa halip ay direktang napupunta mula sa isang solid patungo sa isang gas. Ito ay tinatawag na sublimation. Direkta itong magbabago mula sa solid patungo sa gas sa anumang temperatura na mas mataas sa napakababang temperatura. Nag-sublimate ang tuyong yelo sa normal na temperatura ng hangin. Naglalabas ito ng carbon dioxide, na walang amoy at walang kulay. Ang carbon dioxide ay maaaring matunaw sa mga presyon na higit sa 5.1 atm. Ang gas na nagmumula sa tuyong yelo ay napakalamig na kapag inihalo sa hangin, pinalalamig nito ang singaw ng tubig sa hangin na nagiging ambon na tila makapal na puting usok.

Paghahanda, mga katangian ng kemikal at mga reaksyon

Sa industriya, ang carbon monoxide 4 ay ginawa sa dalawang paraan:

1. Sa pamamagitan ng pagsunog ng gasolina (C + O 2 = CO 2).
2. Sa pamamagitan ng thermal decomposition ng limestone (CaCO 3 = CaO + CO 2).

Ang nagresultang dami ng carbon monoxide 4 ay dinadalisay, natunaw at nabomba sa mga espesyal na cylinder.

Dahil acidic, ang carbon monoxide 4 ay tumutugon sa mga sangkap tulad ng:

• Tubig. Kapag natunaw, ang carbonic acid (H 2 CO 3) ay nabuo.
• Mga solusyon sa alkalina. Ang carbon monoxide 4 (formula CO 2) ay tumutugon sa alkalis. Sa kasong ito, ang mga medium at acidic na asing-gamot (NaHCO 3) ay nabuo.
• Ang mga reaksyong ito ay gumagawa ng carbonate salts (CaCO 3 at Na 2 CO 3).
• Carbon. Kapag ang carbon monoxide 4 ay tumutugon sa mainit na karbon, ang carbon monoxide 2 (carbon monoxide) ay nabuo, na maaaring magdulot ng pagkalason. (CO 2 + C = 2CO).
• Magnesium. Bilang isang patakaran, ang carbon dioxide ay hindi sumusuporta sa pagkasunog; tanging sa napakataas na temperatura maaari itong tumugon sa ilang mga metal. Halimbawa, ang ignited magnesium ay patuloy na masusunog sa CO 2 sa panahon ng redox reaction (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).

Ang qualitative reaction ng carbon monoxide 4 ay nagpapakita ng sarili kapag ipinapasa ito sa limestone water (Ca(OH) 2 o sa pamamagitan ng barite water (Ba(OH) 2). Maaaring maobserbahan ang labo at pag-ulan. Kung patuloy kang magpapasa ng carbon dioxide pagkatapos nito, ang tubig ay magiging malinaw muli, dahil ang mga hindi matutunaw na carbonate ay na-convert sa mga natutunaw na bikarbonate (mga acid salt ng carbonic acid).

Ang carbon dioxide ay nagagawa din sa pamamagitan ng pagkasunog ng lahat ng carbon-containing fuels, tulad ng methane (natural gas), petroleum distillates (gasolina, diesel, kerosene, propane), karbon o kahoy. Sa karamihan ng mga kaso, ang tubig ay inilabas din.

Ang carbon dioxide (carbon dioxide) ay binubuo ng isang carbon atom at dalawang oxygen atoms, na pinagsasama-sama ng covalent bonds (o pagbabahagi ng mga electron). Ang purong carbon ay napakabihirang. Ito ay nangyayari sa kalikasan lamang sa anyo ng mga mineral, grapayt at brilyante. Sa kabila nito, ito ay isang bloke ng buhay na, kapag pinagsama sa hydrogen at oxygen, ay bumubuo ng mga pangunahing compound na bumubuo sa lahat ng bagay sa planeta.

Ang mga hydrocarbon tulad ng karbon, langis at natural na gas ay mga compound na gawa sa hydrogen at carbon. Ang elementong ito ay matatagpuan sa calcite (CaCo 3), mineral sa sedimentary at metamorphic na bato, limestone at marmol. Ito ang elementong naglalaman ng lahat ng organikong bagay - mula sa fossil fuels hanggang sa DNA.

(IV) (CO 2, carbon dioxide, carbon dioxide) ay isang walang kulay, walang lasa at walang amoy na gas na mas mabigat kaysa sa hangin at natutunaw sa tubig.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang solid carbon dioxide ay direktang dumadaan sa isang gas na estado, na lumalampas sa likidong estado.

Kapag mayroong isang malaking halaga ng carbon monoxide, ang mga tao ay nagsisimulang ma-suffocate. Ang mga konsentrasyon ng higit sa 3% ay humahantong sa mabilis na paghinga, at higit sa 10% ay may pagkawala ng malay at kamatayan.

Mga kemikal na katangian ng carbon monoxide.

Carbon monoxide - ito ay carbonic anhydride H 2 CO 3 .

Kung ang carbon monoxide ay ipinapasa sa pamamagitan ng calcium hydroxide (tubig na apog), isang puting precipitate ay bumubuo:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O,

Kung ang carbon dioxide ay kinuha nang labis, pagkatapos ay ang pagbuo ng mga bikarbonate ay sinusunod, na natutunaw sa tubig:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2,

Na pagkatapos ay naghiwa-hiwalay kapag pinainit:

2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Paglalapat ng carbon monoxide.

Ginagamit ang carbon dioxide sa iba't ibang industriya. Sa paggawa ng kemikal - bilang isang nagpapalamig.

Sa industriya ng pagkain ito ay ginagamit bilang isang pang-imbak E290. Bagama't siya ay itinalagang "conditionally safe", sa katotohanan ay hindi ito ang kaso. Napatunayan ng mga doktor na ang madalas na pagkonsumo ng E290 ay humahantong sa akumulasyon ng isang nakakalason na nakakalason na tambalan. Samakatuwid, kailangan mong basahin ang mga label ng produkto nang mas maingat.

Carbon (C)– tipikal na di-metal; sa periodic table ito ay nasa 2nd period ng group IV, ang pangunahing subgroup. Serial number 6, Ar = 12.011 amu, nuclear charge +6.

Mga katangiang pisikal: Ang carbon ay bumubuo ng maraming allotropic modification: brilyante- isa sa pinakamahirap na sangkap grapayt, karbon, uling.

Ang isang carbon atom ay may 6 na electron: 1s 2 2s 2 2p 2 . Ang huling dalawang electron ay matatagpuan sa magkahiwalay na p-orbitals at hindi magkapares. Sa prinsipyo, ang pares na ito ay maaaring sakupin ang parehong orbital, ngunit sa kasong ito ang interelectron repulsion ay lubhang tumataas. Para sa kadahilanang ito, ang isa sa kanila ay kumukuha ng 2p x, at ang isa pa, alinman sa 2p y , o 2p z orbital.

Ang pagkakaiba sa enerhiya ng s- at p-sublevels ng panlabas na layer ay maliit, kaya ang atom ay madaling napupunta sa isang nasasabik na estado, kung saan ang isa sa dalawang electron mula sa 2s orbital ay pumasa sa isang libre. 2 kuskusin. Lumilitaw ang isang valence state na may configuration na 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Ito ang estado ng carbon atom na katangian ng diamond lattice—tetrahedral spatial arrangement ng hybrid orbitals, magkaparehong haba at enerhiya ng mga bond.

Ang kababalaghang ito ay kilala na tinatawag na sp 3 -hybridization, at ang mga umuusbong na function ay sp 3 -hybrid . Ang pagbuo ng apat na sp 3 na mga bono ay nagbibigay ng carbon atom ng isang mas matatag na estado kaysa sa tatlo r-r- at isang s-s-koneksyon. Bilang karagdagan sa sp 3 hybridization, sp 2 at sp hybridization ay sinusunod din sa carbon atom . Sa unang kaso, nangyayari ang mutual overlap s- at dalawang p-orbital. Tatlong katumbas na sp 2 hybrid orbitals ang nabuo, na matatagpuan sa parehong eroplano sa isang anggulo na 120° sa bawat isa. Ang ikatlong orbital p ay hindi nagbabago at nakadirekta patayo sa eroplano sp2.

Sa panahon ng sp hybridization, nagsasapawan ang s at p orbitals. Ang isang anggulo ng 180° ay lumitaw sa pagitan ng dalawang katumbas na hybrid na orbital na nabuo, habang ang dalawang p-orbital ng bawat atom ay nananatiling hindi nagbabago.

Allotropy ng carbon. Brilyante at grapayt

Sa isang graphite crystal, ang mga carbon atom ay matatagpuan sa magkatulad na mga eroplano, na sumasakop sa mga vertices ng regular na hexagons. Ang bawat carbon atom ay konektado sa tatlong kalapit na sp 2 hybrid bond. Ang koneksyon sa pagitan ng mga parallel na eroplano ay isinasagawa dahil sa mga puwersa ng van der Waals. Ang mga libreng p-orbital ng bawat atom ay nakadirekta patayo sa mga eroplano ng mga covalent bond. Ipinapaliwanag ng kanilang overlap ang karagdagang π bond sa pagitan ng mga carbon atom. Kaya, mula sa ang valence state kung saan matatagpuan ang mga carbon atoms sa isang substance ay tumutukoy sa mga katangian ng substance na ito.

Mga kemikal na katangian ng carbon

Ang pinaka-katangiang mga estado ng oksihenasyon ay: +4, +2.

Sa mababang temperatura, ang carbon ay hindi gumagalaw, ngunit kapag pinainit ay tumataas ang aktibidad nito.

Carbon bilang isang ahente ng pagbabawas:

- may oxygen
C 0 + O 2 – t° = CO 2 carbon dioxide
na may kakulangan ng oxygen - hindi kumpletong pagkasunog:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O carbon monoxide

- may fluorine
C + 2F 2 = CF 4

- may singaw ng tubig
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 water gas

- na may mga metal oxide. Ganito ang pagtunaw ng metal mula sa ore.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

- may mga acid - mga ahente ng oxidizing:
C 0 + 2H 2 SO 4 (conc.) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (conc.) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- bumubuo ng carbon disulfide na may asupre:
C + 2S 2 = CS 2.

Carbon bilang isang oxidizing agent:

- bumubuo ng mga carbide na may ilang mga metal

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- may hydrogen - methane (pati na rin ang isang malaking bilang ng mga organic compound)

C0 + 2H2 = CH4

— na may silikon, bumubuo ng carborundum (sa 2000 °C sa isang electric furnace):

Paghahanap ng carbon sa kalikasan

Ang libreng carbon ay nangyayari sa anyo ng brilyante at grapayt. Sa anyo ng mga compound, ang carbon ay matatagpuan sa mga mineral: chalk, marmol, limestone - CaCO 3, dolomite - MgCO 3 *CaCO 3; hydrocarbonates - Mg(HCO 3) 2 at Ca(HCO 3) 2, CO 2 ay bahagi ng hangin; Ang carbon ay ang pangunahing bahagi ng mga natural na organikong compound - gas, langis, karbon, pit, at bahagi ng mga organikong sangkap, protina, taba, carbohydrates, amino acid na bumubuo sa mga buhay na organismo.

Mga inorganikong carbon compound

Ang alinman sa C 4+ o C 4- ion ay hindi nabubuo sa panahon ng anumang karaniwang proseso ng kemikal: ang mga carbon compound ay naglalaman ng mga covalent bond ng iba't ibang polarity.

Carbon monoxide CO

Carbon monoxide; walang kulay, walang amoy, bahagyang natutunaw sa tubig, natutunaw sa mga organikong solvent, nakakalason, kumukulo = -192°C; t pl. = -205°C.

Resibo
1) Sa industriya (sa mga generator ng gas):
C + O 2 = CO 2

2) Sa laboratoryo - thermal decomposition ng formic o oxalic acid sa pagkakaroon ng H 2 SO 4 (conc.):
HCOOH = H2O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

Mga katangian ng kemikal

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang CO ay hindi gumagalaw; kapag pinainit - isang pagbabawas ng ahente; non-salt-forming oxide.

1) na may oxygen

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) na may mga metal oxide

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) na may chlorine (sa liwanag)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (phosgene)

4) tumutugon sa pagkatunaw ng alkali (sa ilalim ng presyon)

CO + NaOH = HCOONa (sodium formate)

5) bumubuo ng mga carbonyl na may mga metal na transisyon

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Carbon monoxide (IV) CO2

Carbon dioxide, walang kulay, walang amoy, solubility sa tubig - 0.9V CO 2 dissolves sa 1V H 2 O (sa ilalim ng normal na kondisyon); mas mabigat kaysa sa hangin; t°pl. = -78.5°C (tinatawag na "dry ice" ang solid CO 2); hindi sumusuporta sa pagkasunog.

Resibo

1. Thermal decomposition ng mga carbonic acid salts (carbonates). Pagpapaputok ng apog:

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

1. Ang pagkilos ng mga malakas na acid sa carbonates at bicarbonates:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

Kemikalari-arianCO2
Acid oxide: Tumutugon sa mga pangunahing oxide at base upang bumuo ng mga carbonic acid salt

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

Sa mataas na temperatura ay maaaring magpakita ng mga katangian ng oxidizing

C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0

Kwalitatibong reaksyon

Pagkaulap ng tubig ng apog:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (white precipitate) + H 2 O

Nawawala ito kapag ang CO 2 ay naipasa sa tubig ng dayap nang mahabang panahon, dahil ang hindi matutunaw na calcium carbonate ay nagiging natutunaw na bikarbonate:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2

Carbonic acid at nitoasin

H 2CO 3 - Isang mahinang acid, ito ay umiiral lamang sa may tubig na solusyon:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Dibasic:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Mga acid salt - bicarbonates, bicarbonates
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Mga katamtamang asin - carbonate

Ang lahat ng mga katangian ng mga acid ay katangian.

Ang mga carbonates at bicarbonate ay maaaring magbago sa isa't isa:

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

Ang mga metal carbonate (maliban sa mga alkali na metal) ay nagde-decarboxylate kapag pinainit upang bumuo ng isang oxide:

CuCO 3 – t° = CuO + CO 2

Kwalitatibong reaksyon- "kumukulo" sa ilalim ng impluwensya ng isang malakas na acid:

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

Carbides

Calcium carbide:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.

Ang acetylene ay inilalabas kapag ang zinc, cadmium, lanthanum at cerium carbide ay tumutugon sa tubig:

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.

Ang Be 2 C at Al 4 C 3 ay nabubulok sa tubig upang bumuo ng methane:

Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4.

Sa teknolohiya, ang titanium carbides TiC, tungsten W 2 C (hard alloys), silicon SiC (carborundum - bilang isang nakasasakit at materyal para sa mga heaters) ay ginagamit.

Cyanide

nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng soda sa isang kapaligiran ng ammonia at carbon monoxide:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Ang hydrocyanic acid HCN ay isang mahalagang produkto ng industriya ng kemikal at malawakang ginagamit sa organic synthesis. Ang pandaigdigang produksyon nito ay umabot sa 200 libong tonelada bawat taon. Ang elektronikong istraktura ng cyanide anion ay katulad ng carbon monoxide (II); ang mga naturang particle ay tinatawag na isoelectronic:

C = O: [:C = N:] –

Ang cyanides (0.1-0.2% aqueous solution) ay ginagamit sa pagmimina ng ginto:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0.5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

Kapag kumukulo ang mga solusyon ng cyanide na may asupre o natutunaw na mga solido, nabuo ang mga ito thiocyanates:
KCN + S = KSCN.

Kapag ang mga cyanide ng mababang-aktibong metal ay pinainit, ang cyanide ay nakukuha: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Ang mga solusyon sa cyanide ay na-oxidized sa cyanates:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

Ang cyanic acid ay umiiral sa dalawang anyo:

H-N=C=O; H-O-C = N:

Noong 1828, nakuha ni Friedrich Wöhler (1800-1882) ang urea mula sa ammonium cyanate: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 sa pamamagitan ng pagsingaw ng isang may tubig na solusyon.

Ang kaganapang ito ay karaniwang itinuturing bilang ang tagumpay ng sintetikong kimika laban sa "vitalistang teorya".

Mayroong isomer ng cyanic acid - paputok na asido

H-O-N=C.
Ang mga asin nito (mercuric fulminate Hg(ONC) 2) ay ginagamit sa mga impact igniter.

Synthesis urea(urea):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. Sa 130 0 C at 100 atm.

Ang Urea ay isang carbonic acid amide; mayroon ding "nitrogen analogue" - guanidine.

Carbonates

Ang pinakamahalagang inorganikong carbon compound ay mga asin ng carbonic acid (carbonates). Ang H 2 CO 3 ay isang mahinang acid (K 1 = 1.3 10 -4; K 2 = 5 10 -11). Mga suporta sa carbonate buffer balanse ng carbon dioxide sa kapaligiran. Ang mga karagatan sa mundo ay may napakalaking buffer capacity dahil sila ay isang bukas na sistema. Ang pangunahing reaksyon ng buffer ay ang equilibrium sa panahon ng paghihiwalay ng carbonic acid:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .

Kapag bumababa ang kaasiman, ang karagdagang pagsipsip ng carbon dioxide mula sa atmospera ay nangyayari sa pagbuo ng acid:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .

Habang tumataas ang kaasiman, ang mga carbonate na bato (mga shell, chalk at limestone sediment sa karagatan) ay natutunaw; binabayaran nito ang pagkawala ng mga hydrocarbonate ions:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —

CaCO 3 (solid) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Ang mga solid carbonate ay nagiging natutunaw na bikarbonate. Ang prosesong ito ng kemikal na paglusaw ng labis na carbon dioxide na sumasalungat sa "greenhouse effect" - global warming dahil sa pagsipsip ng thermal radiation mula sa Earth sa pamamagitan ng carbon dioxide. Humigit-kumulang isang katlo ng produksyon ng soda sa mundo (sodium carbonate Na 2 CO 3) ay ginagamit sa paggawa ng salamin.

Mga oxide ng carbon (II) at (IV)

Pinagsanib na aralin sa kimika at biology

Mga gawain: pag-aralan at gawing sistematiko ang kaalaman tungkol sa carbon oxides (II) at (IV); ihayag ang kaugnayan sa pagitan ng buhay at walang buhay na kalikasan; pagsamahin ang kaalaman tungkol sa epekto ng mga carbon oxide sa katawan ng tao; palakasin ang iyong mga kasanayan sa pagtatrabaho sa mga kagamitan sa laboratoryo.

Kagamitan: HCl solution, litmus, Ca(OH) 2, CaCO 3, glass rod, homemade table, portable board, ball-and-stick model.

SA PANAHON NG MGA KLASE

Guro ng biology ipinapahayag ang paksa at layunin ng aralin.

Guro sa kimika. Batay sa doktrina ng covalent bonds, buuin ang electronic at structural formula ng carbon oxides (II) at (IV).

Ang kemikal na formula ng carbon monoxide (II) ay CO, ang carbon atom ay nasa normal nitong estado.

Dahil sa pagpapares ng mga hindi magkapares na electron, dalawang polar covalent bond ang nabuo, at ang ikatlong covalent bond ay nabuo ng mekanismo ng donor-acceptor. Ang donor ay isang oxygen atom, dahil nagbibigay ito ng libreng pares ng mga electron; ang acceptor ay isang carbon atom, dahil nagbibigay ng walang laman na orbital.

Sa industriya, ang carbon (II) monoxide ay nagagawa sa pamamagitan ng pagpasa ng CO 2 sa mainit na karbon sa mataas na temperatura. Ito ay nabuo din sa panahon ng pagkasunog ng karbon na may kakulangan ng oxygen. ( Isinulat ng isang mag-aaral ang equation ng reaksyon sa pisara)

Sa laboratoryo, ang CO ay ginawa sa pamamagitan ng pagkilos ng puro H 2 SO 4 sa formic acid. ( Ang equation ng reaksyon ay isinulat ng guro.)

Guro ng biology. Kaya, naging pamilyar ka sa paggawa ng carbon monoxide (II). Anong mga pisikal na katangian ang mayroon ang carbon monoxide (II)?

Mag-aaral. Ito ay isang walang kulay na gas, nakakalason, walang amoy, mas magaan kaysa sa hangin, mahinang natutunaw sa tubig, kumukulo -191.5 °C, nagpapatigas sa -205 °C.

Guro sa kimika. Ang carbon monoxide ay matatagpuan sa mga gas na tambutso ng sasakyan sa mga dami na mapanganib sa buhay ng tao. Samakatuwid, ang mga garage ay dapat na maayos na maaliwalas, lalo na kapag sinimulan ang makina.

Guro ng biology. Ano ang epekto ng carbon monoxide sa katawan ng tao?

Mag-aaral. Ang carbon monoxide ay lubhang nakakalason sa mga tao - ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ito ay bumubuo ng carboxyhemoglobin. Ang Carboxyhemoglobin ay isang napakalakas na tambalan. Bilang resulta ng pagbuo nito, ang hemoglobin sa dugo ay hindi nakikipag-ugnayan sa oxygen, at sa kaso ng matinding pagkalason, ang isang tao ay maaaring mamatay mula sa gutom sa oxygen.

Guro ng biology. Anong first aid ang dapat ibigay sa isang tao para sa pagkalason sa carbon monoxide?

Mga mag-aaral. Kinakailangan na tumawag ng ambulansya, ang biktima ay dapat dalhin sa labas, ang artipisyal na paghinga ay dapat gawin, at ang silid ay dapat na maayos na maaliwalas.

Guro sa kimika. Isulat ang chemical formula ng carbon monoxide (IV) at, gamit ang ball-and-stick model, buuin ang istraktura nito.

Ang carbon atom ay nasa isang nasasabik na estado. Ang lahat ng apat na polar covalent bond ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapares ng mga hindi magkapares na electron. Gayunpaman, dahil sa linear na istraktura nito, ang molekula nito sa kabuuan ay non-polar.
Sa industriya, ang CO 2 ay nakukuha mula sa agnas ng calcium carbonate sa paggawa ng dayap.
(Isinulat ng isang mag-aaral ang equation ng reaksyon.)

Sa laboratoryo, ang CO 2 ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtugon sa mga acid na may chalk o marmol.
(Ang mga mag-aaral ay nagsasagawa ng eksperimento sa laboratoryo.)

Guro ng biology. Anong mga proseso ang nagreresulta sa pagbuo ng carbon dioxide sa katawan?

Mag-aaral. Ang carbon dioxide ay nabuo sa katawan bilang resulta ng mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga organikong sangkap na bumubuo sa selula.

(Ang mga mag-aaral ay nagsasagawa ng eksperimento sa laboratoryo.)

Ang lime mortar ay naging maulap dahil nabuo ang calcium carbonate. Bilang karagdagan sa proseso ng paghinga, ang CO2 ay inilabas bilang resulta ng pagbuburo at pagkabulok.

Guro ng biology. Nakakaapekto ba ang pisikal na aktibidad sa proseso ng paghinga?

Mag-aaral. Sa sobrang pisikal na (muscular) stress, ang mga kalamnan ay gumagamit ng oxygen nang mas mabilis kaysa sa dugo na maaaring maghatid nito, at pagkatapos ay synthesize nila ang ATP na kinakailangan para sa kanilang trabaho sa pamamagitan ng pagbuburo. Ang lactic acid C 3 H 6 O 3 ay nabuo sa mga kalamnan, na pumapasok sa dugo. Ang akumulasyon ng malalaking halaga ng lactic acid ay nakakapinsala sa katawan. Pagkatapos ng mabigat na pisikal na aktibidad, patuloy kaming humihinga nang mabigat sa loob ng ilang oras - binabayaran namin ang "utang ng oxygen".

Guro sa kimika. Ang malalaking halaga ng carbon monoxide (IV) ay inilalabas sa atmospera kapag nasusunog ang mga fossil fuel. Sa bahay, ginagamit namin ang natural na gas bilang panggatong, at binubuo ito ng halos 90% methane (CH 4). Inaanyayahan ko ang isa sa inyo na pumunta sa board, magsulat ng isang equation para sa reaksyon at pag-aralan ito mula sa punto ng view ng oxidation-reduction.

Guro ng biology. Bakit hindi ka gumamit ng mga gas stoves para magpainit ng isang silid?

Mag-aaral. Ang methane ay isang bahagi ng natural gas. Kapag nasusunog, tumataas ang nilalaman ng carbon dioxide sa hangin at bumababa ang nilalaman ng oxygen. ( Paggawa gamit ang Talaan ng mga Nilalaman CO 2 nasa hangin".)
Kapag ang hangin ay naglalaman ng 0.3% CO 2, ang isang tao ay nakakaranas ng mabilis na paghinga; sa 10% - pagkawala ng malay, sa 20% - instant paralysis at mabilis na kamatayan. Ang isang bata ay lalo na nangangailangan ng malinis na hangin, dahil ang pagkonsumo ng oxygen ng mga tisyu ng lumalaking katawan ay mas malaki kaysa sa isang may sapat na gulang. Samakatuwid, kinakailangan na regular na ma-ventilate ang silid. Kung mayroong labis na CO 2 sa dugo, ang excitability ng respiratory center ay tumataas at ang paghinga ay nagiging mas madalas at mas malalim.

Guro ng biology. Isaalang-alang natin ang papel ng carbon monoxide (IV) sa buhay ng halaman.

Mag-aaral. Sa mga halaman, ang pagbuo ng mga organikong sangkap ay nangyayari mula sa CO 2 at H 2 O sa liwanag; bilang karagdagan sa mga organikong sangkap, nabuo ang oxygen.

Kinokontrol ng photosynthesis ang dami ng carbon dioxide sa atmospera, na pumipigil sa pagtaas ng temperatura ng planeta. Bawat taon, ang mga halaman ay sumisipsip ng 300 bilyong tonelada ng carbon dioxide mula sa atmospera. Ang proseso ng photosynthesis ay naglalabas ng 200 bilyong tonelada ng oxygen sa atmospera taun-taon. Ang ozone ay nabuo mula sa oxygen sa panahon ng bagyo.

Guro sa kimika. Isaalang-alang natin ang mga kemikal na katangian ng carbon monoxide (IV).

Guro ng biology. Ano ang kahalagahan ng carbonic acid sa katawan ng tao sa panahon ng paghinga? ( fragment ng filmstrip.)
Ang mga enzyme sa dugo ay nagko-convert ng carbon dioxide sa carbonic acid, na naghihiwalay sa hydrogen at bicarbonate ions. Kung ang dugo ay naglalaman ng labis na H + ions, i.e. kung ang kaasiman ng dugo ay tumaas, kung gayon ang ilan sa mga H + ions ay pinagsama sa mga bicarbonate ions, na bumubuo ng carbonic acid at sa gayon ay nagpapalaya sa dugo mula sa labis na mga H + ions. Kung mayroong masyadong kaunting H + ions sa dugo, pagkatapos ay ang carbonic acid ay maghihiwalay at ang konsentrasyon ng H + ions sa dugo ay tumataas. Sa temperatura na 37 °C, ang pH ng dugo ay 7.36.
Sa katawan, ang carbon dioxide ay dinadala ng dugo sa anyo ng mga kemikal na compound - sodium at potassium bicarbonates.

Pag-aayos ng materyal

Pagsusulit

Mula sa mga iminungkahing proseso ng palitan ng gas sa mga baga at tisyu, dapat piliin ng mga nakakumpleto sa unang opsyon ang mga code ng mga tamang sagot sa kaliwa, at ang pangalawa - sa kanan.

(1) Paglipat ng O 2 mula sa baga patungo sa dugo. (13)
(2) Paglipat ng O 2 mula sa dugo patungo sa mga tisyu. (14)
(3) Paglipat ng CO 2 mula sa mga tisyu patungo sa dugo. (15)
(4) Paglipat ng CO 2 mula sa dugo patungo sa baga. (16)
(5) Ang pagsipsip ng O2 ng mga pulang selula ng dugo. (17)
(6) Paglabas ng O 2 mula sa mga pulang selula ng dugo. (18)
(7) Pagbabago ng arterial blood sa venous blood. (19)
(8) Pagbabago ng venous blood sa arterial blood. (20)
(9) Pagputol ng kemikal na bono ng O 2 sa hemoglobin. (21)
(10) Ang pagbubuklod ng kemikal ng O 2 sa hemoglobin. (22)
(11) Mga capillary sa mga tisyu. (23)
(12) Mga capillary ng baga. (24)

Mga tanong sa unang opsyon

1. Mga proseso ng pagpapalitan ng gas sa mga tisyu.
2. Mga pisikal na proseso sa panahon ng pagpapalitan ng gas.

Mga tanong sa pangalawang opsyon

1. Mga proseso ng pagpapalitan ng gas sa mga baga.
2. Mga prosesong kemikal sa panahon ng pagpapalitan ng gas

Gawain

Tukuyin ang dami ng carbon monoxide (IV) na inilabas sa panahon ng agnas ng 50 g ng calcium carbonate.