• Belgilanishi - C (uglerod);
• Davr - II;
• Guruh - 14 (IVa);
• Atom massasi - 12,011;
• Atom raqami - 6;
• Atomning radiusi = 77 pm;
• Kovalent radius = 77 pm;
• Elektronlarning taqsimlanishi - 1s 2 2s 2 2p 2;
• erish nuqtasi = 3550 ° S;
• qaynash nuqtasi = 4827 ° S;
• Elektronegativlik (Pauling bo'yicha / Alpred va Rochov bo'yicha) = 2,55 / 2,50;
• Oksidlanish darajasi: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
• Zichlik (n.a.) \u003d 2,25 g / sm 3 (grafit);
• Molar hajmi = 5,3 sm 3 / mol.

Uglerod birikmalari:

Ko'mir shaklidagi uglerod insoniyatga qadim zamonlardan beri ma'lum, shuning uchun uning kashf etilgan sanasi haqida gapirishning ma'nosi yo'q. Aslida, uglerod o'z nomini 1787 yilda "Kimyoviy nomenklatura usuli" kitobi nashr etilganda oldi, unda frantsuzcha "sof ko'mir" (charbone pur) nomi o'rniga "uglerod" (uglerod) atamasi paydo bo'ldi.

Uglerod cheksiz uzunlikdagi polimer zanjirlarini hosil qilishning noyob qobiliyatiga ega, shuning uchun kimyoning alohida bo'limi - organik kimyo o'rganadigan ulkan birikmalar sinfini keltirib chiqaradi. Uglerodning organik birikmalari yerdagi hayotning asosini tashkil qiladi, shuning uchun uglerodning ahamiyati haqida, kabi kimyoviy element, deyishning ma'nosi yo'q - u Yerdagi hayotning asosidir.

Endi uglerodni noorganik kimyo nuqtai nazaridan ko'rib chiqing.

Guruch. Uglerod atomining tuzilishi.

Uglerodning elektron konfiguratsiyasi 1s 2 2s 2 2p 2 (qarang Atomlarning elektron tuzilishi ). Tashqi energiya sathida uglerod 4 ta elektronga ega: 2 tasi s-kichik sathida + 2 tasi p-orbitallarda juftlashtirilmagan. Uglerod atomi qoʻzgʻaluvchan holatga oʻtganda (energiya xarajatlarini talab qiladi), s-kichik sathidan bir elektron oʻz juftligini “tarkadi” va p-kichik darajaga oʻtadi, bu yerda bitta erkin orbital mavjud. Shunday qilib, hayajonlangan holatda uglerod atomining elektron konfiguratsiyasi quyidagi shaklni oladi: 1s 2 2s 1 2p 3 .

Guruch. Uglerod atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi.

Ushbu "quyma" uglerod atomlarining valentlik imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytiradi, ular oksidlanish darajasini +4 dan (faol nometallli birikmalarda) -4 ga (metallar bilan birikmalarda) olishi mumkin.

Qo'zg'atmagan holatda, birikmalardagi uglerod atomi 2 valentlikka ega, masalan, CO (II), qo'zg'atilgan holatda esa 4: CO 2 (IV).

Uglerod atomining "o'ziga xosligi" shundan iboratki, uning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron mavjud, shuning uchun darajani yakunlash uchun (aslida har qanday kimyoviy elementning atomlari bunga intiladi), u ham berishi mumkin, ham berishi mumkin. bir xil "muvaffaqiyatli" elektronlar bilan biriktirilib, kovalent bog'lanish hosil bo'ladi (qarang Kovalent bog'lanish).

Uglerod oddiy modda sifatida

Oddiy modda sifatida uglerod bir nechta allotropik modifikatsiyalar shaklida bo'lishi mumkin:

• Olmos
• Grafit
• fulleren
• Karbin

Olmos

Guruch. Olmosning kristall panjarasi.

Olmos xususiyatlari:

• rangsiz kristall modda;
• tabiatdagi eng qattiq modda;
• kuchli refraktiv ta'sirga ega;
• issiqlik va elektrning yomon o'tkazuvchanligi.

Guruch. Olmos tetraedr.

Olmosning g'ayrioddiy qattiqligi uning tetraedr shakliga ega bo'lgan kristall panjarasining tuzilishi bilan izohlanadi - tetraedrning markazida uglerod atomi joylashgan bo'lib, u to'rtta qo'shni atomlar bilan teng kuchli bog'lanishlar bilan bog'langan. tetraedrning (yuqoridagi rasmga qarang). Bunday "qurilish" o'z navbatida qo'shni tetraedra bilan bog'liq.

Grafit

Guruch. Grafit kristall panjarasi.

Grafit xususiyatlari:

• qatlamli strukturaning kulrang rangli yumshoq kristalli moddasi;
• metall yorqinligi bor;
• elektr tokini yaxshi o'tkazadi.

Grafitda uglerod atomlari cheksiz qatlamlarda tashkil etilgan bir tekislikda yotadigan muntazam olti burchakli burchaklarni hosil qiladi.

grafitda kimyoviy bog'lanishlar Qo'shni uglerod atomlari o'rtasida har bir atomning uchta valentlik elektroni (quyidagi rasmda ko'k rangda ko'rsatilgan), har bir uglerod atomining to'rtinchi elektroni (qizil rangda ko'rsatilgan) p-orbital tekisligiga perpendikulyar yotganligi sababli hosil bo'ladi. grafit qatlami, qatlam tekisligida kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etmaydi. Uning "maqsadlari" boshqacha - qo'shni qatlamda yotgan "aka" bilan o'zaro ta'sir qilish, grafit qatlamlari orasidagi aloqani ta'minlaydi va p-elektronlarning yuqori harakatchanligi grafitning yaxshi elektr o'tkazuvchanligini belgilaydi.

Guruch. Grafitda uglerod atomi orbitallarining tarqalishi.

fulleren

Guruch. Fulleren kristall panjarasi.

Fulleren xususiyatlari:

• fulleren molekulasi - futbol to'pi kabi ichi bo'sh sferalarda yopilgan uglerod atomlari to'plami;
• bu sariq-to'q sariq rangli nozik kristalli moddadir;
• erish nuqtasi = 500-600 ° S;
• yarimo'tkazgich;
• Shungit mineralining bir qismidir.

Karbin

Karbinaning xususiyatlari:

• inert qora modda;
• polimer chiziqli molekulalardan iborat bo'lib, ulardagi atomlar o'zgaruvchan bir va uch bog'lanish orqali bog'lanadi;
• yarimo'tkazgich.

Uglerodning kimyoviy xossalari

Da normal sharoitlar Uglerod inert moddadir, lekin qizdirilganda u turli xil oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.

Yuqorida aytib o'tganimizdek, uglerodning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron bor (na u erda, na bu erda), shuning uchun uglerod elektronlarni berishi va ularni qabul qilishi mumkin, bu ba'zi birikmalarda namoyon bo'ladi. tiklovchi xususiyatlar, va boshqalarda - oksidlovchi.

Uglerod kamaytiruvchi vosita kislorod va yuqori elektromanfiylikka ega bo'lgan boshqa elementlar bilan reaktsiyalarda (elementlarning elektronegativligi jadvaliga qarang):

• havoda qizdirilganda u yonadi (karbonat angidrid hosil bo'lishi bilan kislorodning ko'pligi bilan; uning etishmasligi bilan - uglerod oksidi (II)):
  C + O 2 \u003d CO 2;
  2C + O 2 \u003d 2CO.
• yuqori haroratlarda oltingugurt bug'lari bilan reaksiyaga kirishadi, xlor, ftor bilan oson ta'sir qiladi:
  C+2S=CS2
  C + 2Cl 2 = CCl 4
  2F2+C=CF4
• qizdirilganda u ko'plab metallar va metall bo'lmaganlarni oksidlardan tiklaydi:
  C 0 + Cu +2 O \u003d Cu 0 + C +2 O;
  C 0 + C +4 O 2 \u003d 2C +2 O
• 1000°C haroratda suv bilan reaksiyaga kirishadi (gazlashtirish jarayoni) suv gazini hosil qiladi:
  C + H 2 O \u003d CO + H 2;

Uglerod metallar va vodorod bilan reaksiyalarda oksidlovchi xususiyatga ega:

• metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:
  Ca + 2C = CaC 2
• vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, uglerod metan hosil qiladi:
  C + 2H 2 = CH 4

Uglerod uning birikmalarining termal parchalanishi yoki metanning pirolizi (yuqori haroratda) orqali olinadi:
CH 4 \u003d C + 2H 2.

Uglerodni qo'llash

Uglerod birikmalari keng qo'llaniladi milliy iqtisodiyot Ularning barchasini sanab o'tishning iloji yo'q, biz faqat bir nechtasini ko'rsatamiz:

• grafit qalam simlari, elektrodlar, erituvchi tigellar ishlab chiqarishda neytron moderatori sifatida ishlatiladi. yadroviy reaktorlar moylash vositasi sifatida;
• olmos zargarlik buyumlarida, kesuvchi asbob sifatida, burg'ulash uskunalarida, abraziv material sifatida ishlatiladi;
• kamaytiruvchi vosita sifatida uglerod ma'lum metallar va metall bo'lmaganlarni (temir, kremniy) olish uchun ishlatiladi;
• uglerod faollashtirilgan uglerodning asosiy qismini tashkil qiladi, u kundalik hayotda (masalan, havo va eritmalarni tozalash uchun adsorbent sifatida), tibbiyotda (faollashtirilgan uglerod tabletkalari) va sanoatda (katalitik qo'shimchalar uchun tashuvchi sifatida) keng qo'llanilishini topdi. , polimerizatsiya katalizatori va boshqalar).

(IV) (CO 2, karbonat angidrid, karbonat angidrid) Bu rangsiz, ta'msiz, hidsiz, havodan og'irroq va suvda eriydigan gazdir.

IN normal sharoitlar qattiq karbonat angidrid suyuqlik holatini chetlab o'tib, to'g'ridan-to'g'ri gaz holatiga o'tadi.

Ko'p miqdorda uglerod oksidi bilan odamlar bo'g'ilishni boshlaydilar. 3% dan ortiq konsentratsiyalar tez nafas olishga olib keladi va 10% dan ortiq ongni yo'qotish va o'lim mavjud.

Uglerod oksidining kimyoviy xossalari.

uglerod oksidi - bu karbonat angidriddir H 2 CO 3.

Uglerod oksidi kaltsiy gidroksidi (ohakli suv) orqali o'tkazilganda oq cho'kma kuzatiladi:

Ca(Oh) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

Agar karbonat angidrid ortiqcha olinsa, suvda eriydigan uglevodorodlarning hosil bo'lishi kuzatiladi:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2,

keyin qizdirilganda parchalanadi.

2KNCO 3 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Uglerod oksididan foydalanish.

Karbonat angidriddan foydalanish turli sohalar sanoat. IN kimyoviy ishlab chiqarish- sovutish suvi sifatida.

Oziq-ovqat sanoatida u E290 konservanti sifatida ishlatiladi. Garchi unga "shartli xavfsiz" tayinlangan bo'lsa-da, aslida unday emas. Shifokorlar E290 ni tez-tez iste'mol qilish zaharli zaharli birikmaning to'planishiga olib kelishini isbotladilar. Shuning uchun siz mahsulotlarning yorliqlarini diqqat bilan o'qib chiqishingiz kerak.

Uglerod oksidi (IV) (karbonat angidrid, karbonat angidrid) normal sharoitda rangsiz gaz, havodan og'irroq, termal barqaror, siqilgan va sovutilganda osonlik bilan suyuq va qattiq holatga aylanadi.

Zichlik - 1,997 g / l. Quruq muz deb ataladigan qattiq CO2 xona haroratida sublimatsiyalanadi. Suvda yomon eriydi, u bilan qisman reaksiyaga kirishadi. Kislotali xususiyatlarni ko'rsatadi. U faol metallar, vodorod va uglerod bilan tiklanadi.

Uglerod oksidining kimyoviy formulasi 4
Uglerod oksidi (IV) CO2 ning kimyoviy formulasi. Bu shuni ko'rsatadiki, bu molekulada bitta uglerod atomi (Ar = 12 a.m.u.) va ikkita kislorod atomi (Ar = 16.m.u.) mavjud. Kimyoviy formulaga ko'ra, siz uglerod oksidi (IV) ning molekulyar og'irligini hisoblashingiz mumkin:

Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.

Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
Vazifa 26,7 g aminokislota (CxHyOzNk) kisloroddan ortiqcha yondirilganda 39,6 g uglerod oksidi (IV), 18,9 g suv va 4,2 g azot hosil bo`ladi. Aminokislota formulasini aniqlang.
Yechim Uglerod, vodorod, kislorod va azot atomlari sonini mos ravishda “x”, “y”, “z” va “k” deb belgilab, aminokislotalarning yonish reaksiyasi sxemasini tuzamiz:
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.

Ushbu moddani tashkil etuvchi elementlarning massalarini aniqlaymiz. dan olingan nisbiy atom massasi qiymatlari Davriy jadval DI. Mendeleyev, butun sonlargacha yaxlitlangan: Ar (C) = 12 soat, Ar (H) = 1 soat, Ar (O) = 16 soat, Ar (N) = 14 amu

M (C) = n (C) × M (C) = n (CO2) × M (C) = × M (C);

M (H) = n (H) × M (H) = 2 × n (H2O) × M (H) = × M (H);

Karbonat angidrid va suvning molyar massalarini hisoblang. Ma'lumki, molyar massa molekula molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisiga teng (M = Mr):

M (CO2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g / mol;

M (H2O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1+ 16 = 2 + 16 = 18 g / mol.

M(C)=×12=10,8 g;

M(H) = 2×18,9 / 18×1= 2,1 g.

M(O) \u003d m (CxHyOzNk) - m (C) - m (H) - m (N) \u003d 26,7 - 10,8 - 2,1 - 4,2 \u003d 9,6 g.

Keling, aniqlaymiz kimyoviy formula aminokislotalar:

X:y:z:k = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O) : m(N)/Ar(N);

X:y:z:k= 10,8/12:2,1/1:9,6/16: 4,2/14;

X:y:z:k= 0,9: 2,1: 0,41: 0,3 = 3: 7: 1,5: 1 = 6: 14: 3: 2.

vositalari eng oddiy formula aminokislotalar C6H14O3N2.

Javob: C6H14O3N2
2-MISA
Vazifa Elementlarning massa ulushlari taxminan teng bo'lgan birikmaning eng oddiy formulasini tuzing: uglerod - 25,4%, vodorod - 3,17%, kislorod - 33,86%, xlor - 37,57%.
Yechim HX tarkibidagi molekuladagi X elementning massa ulushi quyidagi formula bilan hisoblanadi:
ō (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Molekuladagi uglerod atomlari sonini “x”, vodorod azot atomlari sonini “y”, kislorod atomlari sonini “z”, xlor atomlari sonini “k” deb belgilaymiz.

Tegishli qarindoshni toping atom massalari uglerod, vodorod, kislorod va xlor elementlari (D.I.Mendeleyevning davriy sistemasidan olingan nisbiy atom massalarining qiymatlari butun sonlarga yaxlitlanadi).

Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.

Biz elementlarning foizini mos keladigan nisbiy atom massalariga ajratamiz. Shunday qilib, biz birikma molekulasidagi atomlar soni o'rtasidagi bog'liqlikni topamiz:

X:y:z:k = ō(C)/Ar(C) : ō(H)/Ar(H) : ō(O)/Ar(O) : ō(Cl)/Ar(Cl);

X:y:z:k= 25,4/12: 3,17/1: 33,86/16: 37,57/35,5;

X:y:z:k= 2,1: 3,17: 2,1: 1,1 = 2: 3: 2: 1.

Bu uglerod, vodorod, kislorod va xlor birikmalarining eng oddiy formulasi C2H3O2Cl bo'lishini anglatadi.

Uglerod (C) odatiy metall bo'lmagan; davriy sistemada IV guruh, asosiy kichik guruhning 2-davrida joylashgan. Tartib raqami 6, Ar = 12,011 amu, yadro zaryadi +6.

Jismoniy xususiyatlar: uglerod ko'plab allotropik modifikatsiyalarni hosil qiladi: olmos- eng biri qattiq moddalar, grafit, ko'mir, kuyik.

Uglerod atomida 6 ta elektron bor: 1s 2 2s 2 2p 2 . Oxirgi ikkita elektron alohida p-orbitallarda joylashgan va juftlashtirilmagan. Aslida, bu juftlik bitta orbitalni egallashi mumkin edi, ammo bu holda elektronlararo itarilish kuchli kuchayadi. Shu sababli, ulardan biri 2p x, ikkinchisi esa 2p y ni oladi , yoki 2p z-orbitallar.

Tashqi qatlamning s- va p-pastki darajalari energiyalari orasidagi farq kichik, shuning uchun atom juda oson qo'zg'aluvchan holatga o'tadi, bunda 2s-orbitaldan ikkita elektrondan biri erkin holatga o'tadi. 2r. 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 konfiguratsiyaga ega boʻlgan valentlik holati yuzaga keladi. . Aynan shu uglerod atomining holati olmos panjarasiga xosdir - gibrid orbitallarning tetraedral fazoviy joylashuvi, bir xil bog'lanish uzunligi va energiyasi.

Ma'lumki, bu hodisa deyiladi sp 3 - gibridlanish, va olingan funksiyalar sp 3 -gibriddir . To'rtta sp 3 bog'lanishining hosil bo'lishi uglerod atomini uchtadan ko'ra barqarorroq holat bilan ta'minlaydi rr- va bitta s-s-bog'. Uglerod atomida sp 3 gibridlanishidan tashqari sp 2 va sp gibridlanishi ham kuzatiladi. . Birinchi holda, o'zaro bog'liqlik mavjud s- va ikkita p-orbital. Bir xil tekislikda bir-biriga 120 ° burchak ostida joylashgan uchta ekvivalent sp 2 - gibrid orbitallar hosil bo'ladi. Uchinchi orbital p o'zgarmagan va tekislikka perpendikulyar yo'naltirilgan sp2.

Sp gibridlanishida s va p orbitallari ustma-ust tushadi. Hosil bo'lgan ikkita ekvivalent gibrid orbital o'rtasida 180 ° burchak hosil bo'ladi, atomlarning har birining ikkita p-orbitali esa o'zgarishsiz qoladi.

Uglerodning allotropiyasi. olmos va grafit

Grafit kristalida uglerod atomlari parallel tekisliklarda joylashgan bo'lib, ulardagi muntazam olti burchakli uchlarini egallaydi. Uglerod atomlarining har biri uchta qo'shni sp 2 gibrid aloqalari bilan bog'langan. Parallel tekisliklar o'rtasida ulanish van der Waals kuchlari tufayli amalga oshiriladi. Har bir atomning erkin p-orbitallari kovalent bog'lanish tekisliklariga perpendikulyar yo'naltirilgan. Ularning bir-birining ustiga chiqishi uglerod atomlari orasidagi qo'shimcha p-bog'lanishni tushuntiradi. Shunday qilib, dan uglerod atomlari moddada bo'lgan valentlik holati, bu moddaning xususiyatlari bog'liq.

Uglerodning kimyoviy xossalari

Eng xarakterli oksidlanish holatlari: +4, +2.

Past haroratlarda uglerod inert, lekin qizdirilganda uning faolligi ortadi.

Uglerod kamaytiruvchi vosita sifatida:

- kislorod bilan
C 0 + O 2 - t ° \u003d CO 2 karbonat angidrid
kislorod etishmasligi bilan - to'liq bo'lmagan yonish:
2C 0 + O 2 - t° = 2C +2 O uglerod oksidi

- ftor bilan
C + 2F 2 = CF 4

- bug 'bilan
C 0 + H 2 O - 1200 ° \u003d C + 2 O + H 2 suv gazi

- metall oksidlari bilan. Shu tarzda rudadan metall eritiladi.
C 0 + 2CuO - t ° \u003d 2Cu + C +4 O 2

- kislotalar bilan - oksidlovchi moddalar:
C 0 + 2H 2 SO 4 (konk.) \u003d C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
S 0 + 4HNO 3 (konk.) = S +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- oltingugurt bilan uglerod disulfidi hosil qiladi:
C + 2S 2 \u003d CS 2.

Oksidlovchi vosita sifatida uglerod:

- ba'zi metallar bilan karbidlar hosil qiladi

4Al + 3C 0 \u003d Al 4 C 3

Ca + 2C 0 \u003d CaC 2 -4

- vodorod bilan - metan (shuningdek, juda katta miqdorda organik birikmalar)

C 0 + 2H 2 \u003d CH 4

- kremniy bilan karborund hosil qiladi (elektr pechda 2000 ° C da):

Tabiatda uglerodni topish

Erkin uglerod olmos va grafit shaklida uchraydi. Aralashmalar shaklida uglerod minerallarda uchraydi: bo'r, marmar, ohaktosh - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 * CaCO 3; bikarbonatlar - Mg (HCO 3) 2 va Ca (HCO 3) 2, CO 2 havoning bir qismidir; uglerod tabiiy organik birikmalarning asosiy komponenti - gaz, neft, ko'mir, torf, bir qismidir organik moddalar, tirik organizmlarning bir qismi bo'lgan oqsillar, yog'lar, uglevodlar, aminokislotalar.

Noorganik uglerod birikmalari

Na C 4+ ionlari, na C 4- - hech qanday normal ostida emas kimyoviy jarayonlar hosil bo'lmaydi: uglerod birikmalarida turli xil qutbli kovalent bog'lar mavjud.

Uglerod oksidi (II) SO

Uglerod oksidi; rangsiz, hidsiz, suvda kam eriydi, organik erituvchilarda eriydi, zaharli, bp = -192 ° S; t kv. = -205 ° S.

Kvitansiya
1) Sanoatda (gaz generatorlarida):
C + O 2 = CO 2

2) Laboratoriyada - H 2 SO 4 (kons.) ishtirokida chumoli yoki oksalat kislotaning termik parchalanishi:
HCOOH = H2O + CO

H 2 C 2 O 4 \u003d CO + CO 2 + H 2 O

Kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda CO inertdir; qizdirilganda - qaytaruvchi vosita; tuz hosil qilmaydigan oksid.

1) kislorod bilan

2C +2 O + O 2 \u003d 2C +4 O 2

2) metall oksidlari bilan

C +2 O + CuO \u003d Cu + C +4 O 2

3) xlor bilan (yorug'likda)

CO + Cl 2 - hn \u003d COCl 2 (fosgen)

4) gidroksidi eritmalar bilan reaksiyaga kirishadi (bosim ostida)

CO + NaOH = HCOONa (natriy formati)

5) o'tish metallari bilan karbonillar hosil qiladi

Ni + 4CO - t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO - t° = Fe(CO) 5

Uglerod oksidi (IV) CO2

Karbonat angidrid, rangsiz, hidsiz, suvda eruvchanligi - 0,9V CO 2 1V H 2 O (normal sharoitda) eriydi; havodan og'irroq; t°pl.= -78,5°C (qattiq CO 2 «quruq muz» deb ataladi); yonishni qo'llab-quvvatlamaydi.

Kvitansiya

1. Karbonat kislota tuzlarining (karbonatlar) termal parchalanishi. Ohaktoshni yoqish:

CaCO 3 - t ° \u003d CaO + CO 2

1. harakat kuchli kislotalar karbonatlar va bikarbonatlar uchun:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2

KimyoviyxususiyatlariCO2
Kislota oksidi: asosiy oksidlar va asoslar bilan reaksiyaga kirishib, karbonat kislota tuzlarini hosil qiladi

Na 2 O + CO 2 \u003d Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 \u003d NaHCO 3

Yuqori haroratlarda oksidlovchi xususiyatlarni ko'rsatishi mumkin

C +4 O 2 + 2Mg - t ° \u003d 2Mg +2 O + C 0

Sifatli reaktsiya

Ohak suvining loyqaligi:

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 ¯ (oq cho'kma) + H 2 O

CO 2 uzoq vaqt davomida ohak suvidan o'tganda yo'qoladi, chunki. erimaydigan kaltsiy karbonat eriydigan bikarbonatga aylanadi:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2

karbonat kislota va uningtuz

H2CO3 - Zaif kislota faqat suvli eritmada mavjud:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Ikkita asos:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Kislota tuzlari - bikarbonatlar, bikarbonatlar
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- O'rta tuzlar - karbonatlar

Kislotalarning barcha xossalari xarakterlidir.

Karbonatlar va bikarbonatlar bir-biriga aylanishi mumkin:

2NaHCO 3 - t ° \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d 2NaHCO 3

Metall karbonatlar (bundan tashqari ishqoriy metallar) qizdirilganda oksid hosil qilish uchun dekarboksilatlanadi:

CuCO 3 - t ° \u003d CuO + CO 2

Sifatli reaktsiya- kuchli kislota ta'sirida "qaynatish":

Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

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

Karbidlar

kaltsiy karbid:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2.

Rux, kadmiy, lantan va seriy karbidlari suv bilan reaksiyaga kirishganda asetilen ajralib chiqadi:

2 LaC 2 + 6 H 2 O \u003d 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.

Be 2 C va Al 4 C 3 suv bilan parchalanib metan hosil qiladi:

Al 4 C 3 + 12 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 \u003d 3 CH 4.

Texnologiyada titan karbidlari TiC, volfram W 2 C (qattiq qotishmalar), silikon SiC (karborund - abraziv va isitgichlar uchun material sifatida) qo'llaniladi.

siyanidlar

ammiak va uglerod oksidi atmosferasida soda isitish orqali olinadi:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO \u003d 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Hidrosiyan kislotasi HCN organik sintezda keng qo'llaniladigan muhim kimyo sanoati mahsulotidir. Uning jahon ishlab chiqarishi yiliga 200 ming tonnaga etadi. Elektron tuzilma Sianid anioni, xuddi uglerod oksidi (II) kabi, bunday zarralar izoelektronik deyiladi:

C = O:[:C = N:]-

Sianidlar (0,1-0,2%) suv eritmasi) oltin qazib olishda ishlatiladi:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 \u003d 2 K + 2 KOH.

Sianid eritmalari oltingugurt bilan qaynatilganda yoki qattiq moddalar eritilganda, tiosiyanatlar:
KCN + S = KSCN.

Kam faol metallarning siyanidlari qizdirilganda siyanid olinadi: Hg (CN) 2 \u003d Hg + (CN) 2. siyanid eritmalari oksidlanadi siyanatlar:

2KCN + O2 = 2KOCN.

Siyan kislotasi ikki shaklda mavjud:

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

1828 yilda Fridrix Wöhler (1800-1882) ammoniy siyanatdan karbamid oldi: NH 4 OCN \u003d CO (NH 2) 2 suvli eritmani bug'lantirish orqali.

Ushbu hodisa odatda sintetik kimyoning "hayotiy nazariya" ustidan g'alabasi sifatida ko'riladi.

Sian kislotasining izomeri mavjud - fulminik kislota

H-O-N=C.
Uning tuzlari (simob fulminati Hg(ONC) 2) zarbali tutashtirgichlarda ishlatiladi.

Sintez karbamid(karbamid):

CO 2 + 2 NH 3 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 S va 100 atm.

Karbamid karbonat kislotasining amidi bo'lib, uning "azot analogi" - guanidin ham mavjud.

Karbonatlar

Uglerodning eng muhim noorganik birikmalari karbonat kislota tuzlari (karbonatlar). H 2 CO 3 - kuchsiz kislota (K 1 \u003d 1,3 10 -4; K 2 \u003d 5 10 -11). Karbonat tamponini qo'llab-quvvatlaydi karbonat angidrid balansi atmosferada. Okeanlar juda katta bufer sig'imiga ega, chunki ular ochiq tizimdir. Asosiy bufer reaktsiyasi uglerod kislotasining dissotsiatsiyasi paytidagi muvozanatdir:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -.

Kislotalikning pasayishi bilan atmosferadan karbonat angidridning qo'shimcha so'rilishi kislota hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Kislotalikning oshishi bilan karbonat jinslari (okeandagi qobiqlar, bo'r va ohaktosh konlari) eriydi; bu gidrokarbonat ionlarining yo'qolishini qoplaydi:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -

CaCO 3 (tv.) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Qattiq karbonatlar eruvchan uglevodorodlarga aylanadi. Aynan shu ortiqcha karbonat angidridni kimyoviy eritish jarayoni "issiqxona effekti" ga qarshi turadi - global isish karbonat angidrid bilan Yerning termal nurlanishini yutishi tufayli. Dunyodagi soda ishlab chiqarishning taxminan uchdan bir qismi (natriy karbonat Na 2 CO 3) shisha ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Uglerod

Erkin holatda uglerod 3 ta allotropik modifikatsiyani hosil qiladi: olmos, grafit va sun'iy ravishda olingan karbin.

Olmos kristalida har bir uglerod atomi atrofida teng masofada joylashgan to'rtta boshqa atom bilan kuchli kovalent bog'lar bilan bog'langan.

Barcha uglerod atomlari sp 3 gibridlanish holatidadir. Olmosning atom kristall panjarasi tetraedral tuzilishga ega.

Olmos rangsiz, shaffof, sinishi yuqori moddadir. U barcha ma'lum moddalar orasida eng yuqori qattiqlikka ega. Olmos mo'rt, o'tga chidamli, issiqlikni yomon o'tkazadi va elektr toki. Qo'shni uglerod atomlari orasidagi kichik masofalar (0,154 nm) olmosning ancha yuqori zichligini (3,5 g / sm 3) aniqlaydi.

Grafitning kristall panjarasida har bir uglerod atomi sp 2 gibridlanish holatida bo‘ladi va bir qatlamda joylashgan uglerod atomlari bilan uchta kuchli kovalent bog‘ hosil qiladi. Har bir atomning uchta elektroni - uglerod bu bog'lanishlarni hosil qilishda ishtirok etadi va to'rtinchi valent elektronlar n-bog'larni hosil qiladi va nisbatan erkin (harakatchan). Ular grafitning elektr va issiqlik o'tkazuvchanligini aniqlaydi.

Uzunlik kovalent bog'lanish bir tekislikdagi qo'shni uglerod atomlari orasidagi masofa 0,152 nm, turli qatlamlardagi C atomlari orasidagi masofa esa 2,5 marta katta, shuning uchun ular orasidagi bog'lanishlar zaif.

Grafit - shaffof bo'lmagan, yumshoq, teginish uchun yog'li, kulrang-qora rangdagi metall nashrida; issiqlik va elektr tokini yaxshi o'tkazadi. Grafit olmosdan pastroq zichlikka ega va osonlik bilan ingichka bo'laklarga bo'linadi.

Tuzilish asosida nozik taneli grafitning tartibsiz tuzilishi yotadi turli shakllar amorf uglerod, eng muhimi koks, jigarrang va bitumli ko'mirlar, kuyikish, faollashtirilgan (faol) uglerod.

Uglerodning bu allotropik modifikatsiyasi asetilenning katalitik oksidlanishi (degidropolikondensatsiyasi) orqali olinadi. Karbin ikki shaklga ega bo'lgan zanjirli polimerdir:

C=C-C=C-... va...=C=C=C=

Karbin yarimo'tkazgich xususiyatlariga ega.

Oddiy haroratda uglerodning ikkala modifikatsiyasi (olmos va grafit) kimyoviy jihatdan inertdir. Grafitning nozik kristalli shakllari - koks, kuyikish, faol uglerod - ko'proq reaktivdir, lekin, qoida tariqasida, ular yuqori haroratgacha qizdirilgandan keyin.

1. Kislorod bilan o'zaro ta'siri

C + O 2 \u003d CO 2 + 393,5 kJ (O 2 dan ortiq)

2C + O 2 \u003d 2CO + 221 kJ (O 2 etishmasligi bilan)

Ko'mir yoqish ulardan biridir eng muhim manbalar energiya.

2. Ftor va oltingugurt bilan o'zaro ta'siri.

C + 2F 2 = CF 4 uglerod tetraflorid

C + 2S \u003d CS 2 uglerod disulfidi

3. Koks sanoatda ishlatiladigan eng muhim qaytaruvchi moddalardan biridir. Metallurgiyada u oksidlardan metallar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, masalan:

ZS + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + ZSO

C + ZnO = Zn + CO

4. Uglerod ishqor oksidlari bilan o'zaro ta'sirlashganda va ishqoriy tuproq metallari Qaytarilgan metall uglerod bilan birikib, karbid hosil qiladi. Masalan: 3C + CaO \u003d CaC 2 + CO kaltsiy karbid

5. Koks kremniy olish uchun ham ishlatiladi:

2C + SiO 2 \u003d Si + 2CO

6. Koksning ortiqcha miqdori bilan kremniy karbid (karborund) SiC hosil bo'ladi.

"Suv gazi" ni olish (qattiq yoqilg'ini gazlashtirish)

Issiq ko'mir orqali suv bug'ini o'tkazish orqali CO va H 2 ning yonuvchan aralashmasi suv gazi deb ataladi:

C + H 2 O \u003d CO + H 2

7. Oksidlovchi kislotalar bilan reaksiyalar.

Faollashtirilgan yoki ko'mir qizdirilganda NO 3 - va SO 4 2- anionlarini kamaytiradi. konsentrlangan kislotalar:

C + 4HNO 3 \u003d CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

8. Erigan ishqoriy metall nitratlar bilan reaksiyalar

KNO 3 va NaNO 3 eritmalarida ezilgan ko'mir ko'r-ko'rona olov paydo bo'lishi bilan intensiv yonadi:

5C + 4KNO 3 \u003d 2K 2 CO 3 + ZSO 2 + 2N 2

1. Faol metallar bilan tuzga o'xshash karbidlarning hosil bo'lishi.

Uglerodning metall bo'lmagan xususiyatlarining sezilarli darajada zaiflashishi uning oksidlovchi vosita sifatidagi funktsiyalari qaytaruvchi funktsiyalarga qaraganda ancha kam darajada namoyon bo'lishi bilan ifodalanadi.

2. Faqat faol metallar bilan reaktsiyalarda uglerod atomlari manfiy zaryadlangan C -4 va (C \u003d C) 2- ionlariga o'tib, tuzga o'xshash karbidlarni hosil qiladi:

ZS + 4Al \u003d Al 4 C 3 alyuminiy karbid

2C + Ca \u003d CaC 2 kaltsiy karbid

3. Ion tipidagi karbidlar juda beqaror birikmalar bo’lib, ular kislota va suv ta’sirida oson parchalanadi, bu manfiy zaryadlangan uglerod anionlarining beqarorligini ko’rsatadi:

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d ZSN 4 + 4Al (OH) 3

CaC 2 + 2H 2 O \u003d C 2 H 2 + Ca (OH) 2

4. Metallar bilan kovalent birikmalarning hosil bo'lishi

O'tish metallari bilan uglerod aralashmalarining eritmalarida karbidlar asosan kovalent turdagi bog'lanish bilan hosil bo'ladi. Ularning molekulalari o'zgaruvchan tarkibga ega va umuman moddalar qotishmalarga yaqin. Bunday karbidlar yuqori darajada chidamli, ular suv, kislotalar, ishqorlar va boshqa ko'plab reagentlarga nisbatan kimyoviy jihatdan inertdir.

5. Vodorod bilan o'zaro ta'siri

Yuqori T va Pda nikel katalizatori ishtirokida uglerod vodorod bilan birlashadi:

C + 2H 2 → CH 4

Reaksiya juda teskari va amaliy ahamiyatga ega emas.

Uglerod oksidi (II)– CO

(uglerod oksidi, uglerod oksidi, uglerod oksidi)

Jismoniy xususiyatlar: rangsiz zaharli gaz, mazasiz va hidsiz, zangori olov bilan yonadi, havodan engilroq, suvda yomon eriydi. Havodagi uglerod oksidi kontsentratsiyasi 12,5-74% portlovchi hisoblanadi.

Kvitansiya:

1) Sanoatda

C + O 2 \u003d CO 2 + 402 kJ

CO 2 + C \u003d 2CO - 175 kJ

Gaz generatorlarida suv bug'i ba'zan issiq ko'mir orqali puflanadi:

C + H 2 O \u003d CO + H 2 - Q,

CO + H 2 aralashmasi - sintez - gaz deb ataladi.

2) Laboratoriyada- chumoli yoki oksalat kislotaning H 2 SO 4 (konk.) ishtirokida termal parchalanishi:

HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O + CO

H 2 C 2 O 4 t˚C,H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O

Kimyoviy xossalari:

Oddiy sharoitlarda CO inertdir; qizdirilganda - qaytaruvchi vosita;

CO - tuz hosil qilmaydigan oksid.

1) kislorod bilan

2C +2 O + O 2 t ˚ C → 2C +4 O 2

2) metall oksidlari bilan CO + Me x O y \u003d CO 2 + Me

C +2 O + CuO t ˚ C → Su + C +4 O 2

3) xlor bilan (yorug'likda)

CO + Cl 2 yorug'lik → COCl 2 (fosgen zaharli gazdir)

4)* gidroksidi eritmalar bilan reaksiyaga kirishadi (bosim ostida)

CO + NaOH P → HCOONa (natriy formati)

Uglerod oksidining tirik organizmlarga ta'siri:

Uglerod oksidi xavflidir, chunki u qonni kislorodni yurak va miya kabi muhim organlarga olib borishni imkonsiz qiladi. Uglerod oksidi gemoglobin bilan birlashadi, u kislorodni tana hujayralariga olib boradi, buning natijasida kislorodni tashish uchun yaroqsiz bo'ladi. Nafas olish miqdoriga qarab, uglerod oksidi muvofiqlashtirishni buzadi, yurak-qon tomir kasalliklarini kuchaytiradi va charchoqni keltirib chiqaradi, bosh og'rig'i, zaiflik, Uglerod oksidining inson salomatligiga ta'siri uning konsentratsiyasi va tanaga ta'sir qilish vaqtiga bog'liq. Havodagi uglerod oksidi kontsentratsiyasi 0,1% dan yuqori bo'lsa, bir soat ichida o'limga olib keladi va uch daqiqada 1,2% dan ortiq konsentratsiya.

Uglerod oksidi qo'llanilishi:

Uglerod oksidi asosan azot bilan aralashtirilgan yonuvchi gaz, generator yoki havo gazi yoki vodorod bilan aralashtirilgan suv gazi sifatida ishlatiladi. Metallurgiyada ularning rudalaridan metallarni olish uchun. Karbonillarni parchalash orqali yuqori toza metallarni olish.

Uglerod oksidi (IV) CO2 - karbonat angidrid

Jismoniy xususiyatlar: Karbonat angidrid, rangsiz, hidsiz, suvda eruvchanligi - 0,9V CO 2 1V H 2 O (normal sharoitda) eriydi; havodan og'irroq; t°pl.= -78,5°C (qattiq CO 2 «quruq muz» deb ataladi); yonishni qo'llab-quvvatlamaydi.

Molekula tuzilishi:

Karbonat angidrid quyidagi elektronga ega va strukturaviy formula -

3. Uglerodli moddalarning yonishi:

CH 4 + 2O 2 → 2H2O+CO2

4. Biokimyoviy jarayonlarda sekin oksidlanish bilan (nafas olish, parchalanish, fermentatsiya)

Kimyoviy xossalari: