double arrow

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4. ВИВЧЕННЯ ОКИСНО-ВІДНОВНИХ РЕАКЦІЙ КАРБОНУ.



ВИВЧЕННЯ ОКИСНО-ВІДНОВНИХ РЕАКЦІЙ КАРБОНУ.

ВИЯВЛЕННЯ КАРБОНАТ-АНІОНІВ У РОЗЧИНІ

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Будова атома Карбону і фізичні властивості простої речовини

Електронна конфігурація атома Карбону:

1s2 2s2 2p2,

тобто він є р-елементом. На зовнішньому енергетичному рівні він має чотири електрони, при чому у незбудженому стані ці електрони різні: два з них – пара s-електронів, решта два – неспарені р-електрони другого енергетичного рівня.

У збудженому стані пара s-електронів розпаровується і один з них займає вільну комірку р-підрівня. Тоді електронна конфігурація набуває вигляду 1s2 2s1 2p3, тобто на зовнішньому рівні тепер розміщені 4 неспарених електрони. Вони можуть вступати в гібридизацію різних типів (sp3, sp2, sp ), що характерно для органічних сполук Карбону.

Карбон має ряд алотропних модифікацій (алмаз, графіт, карбін з поліїновою та полікумуленовою структурами, фулерен), і кожна з них відрізняється своїми фізичними властивостями.

Хімічні властивості вуглецю (на прикладі графіту)

За кімнатної температури вуглець хімічно малоактивний. При нагріванні реагує з багатьма неметалами, металами, складними речовинами.




Реагує з фтором (з іншими галогенами не взаємодіє):

С + 2F2 = CF4.

Реагує з киснем з утворенням двох оксидів:

2С + О2 = 2СО,

СО + О2 = СО2.

Реагує з сіркою за температури 900 – 1000°С:

С + 2S = CS2.

Реагує з азотом в атмосфері останнього при пропусканні електричного дугового розряду між двома графітовими електродами:

2С + N2 = (CN)2,

Реагує з оксидами елементів при нагріванні, при чому елементи відновлюються до вільного стану:

ZnO + C = Zn + CO,

або утворюються їх карбіди:

СаО + 3С = СаС2 + СО.

Реагує з водою, якщо в реакцію уступає розжарений вуглець:

С + Н2O = СО + Н2.

Всі вище наведені реакції ілюстрували відновні властивості вуглецю. Проте йому, як елементу, що має на зовнішньому енергетичному рівні чотири електрони (тобто до завершення рівня не вистачаю стільки ж), притаманні і окисні властивості.

Реагує з металами з утворенням карбідів:

Са + С = СаС2.

Сполуки Карбону

Вуглекислий газ або діоксид вуглецю чи карбон (ІV) оксид СО2 – кристалічна речовина без кольору. Він в півтора рази тяжчий за повітря, тому його можна переливати з посудини в посудину. Під тиском у 69 атмосфер за кімнатної температури він зріджується.

Вуглекислий газ є ангідридом карбонатної (вугільної) кислоти і має всі властивості кислотного оксиду.



В лабораторних умовах вуглекислий газ добувають взаємодією кальцій карбонату та хлоридної кислоти:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O.

При розчиненні вуглекислого газу у воді утворюється карбонатна кислота:

CO2 + H2O ⇄ H2СО3.

Карбонатна кислота дуже слабка і нестійка. Вона може існувати лише в розведених розчинах. При нагріванні вона частково розкладається, а при кип’ятінні розкладається повністю. Карбонатна кислота – двохосновна і при взаємодії з лугами утворює кислі та середні солі, які називають відповідно гідрокарбонатами та карбонатами:

H2CO3 + NaOH = NaHCO3 + H2O,

H2CO3 +2NaOH = Na2CO3 + 2H2O.

З середніх солей карбонатної кислоти – карбонатів – у воді розчинні лише карбонати лужних металів та амонію, а кислі солі – гідрокарбонати – багатьох металів добре розчинні у воді. Якщо через водну суспензію, що містить карбонат кальцію, пропускати вуглекислий газ, то осад перейде в розчин, оскільки утвориться кисла сіль:

СaCO3 + H2O + CO2 ⇄ Сa(HCO3)2.

Якщо ж розчин, що містить кальцій гідрокарбонат, прокип’ятити, то випадає осад карбонату кальцію, тобто реакція відбувається в зворотньому напрямі.

При нагріванні натрій гідрокарбонату утворюється натрію карбонат або кальцинована сода, а сам процес носить назву кальцинування:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O.

Велике промислове значення натрій карбонату або соди, оскільки його використовують в скляній, целюлозно-паперовій, нафтовій, миловарній, текстильній та інших галузях промисловості. Натрій карбонат служить сировиною для добування їдкого натру NaOH. Кисла сіль натрій гідрокарбонат застосовується в харчовій промисловості та в медицині під назвою питної соди.



Сейчас читают про: