double arrow

Углерод и его соединения



Углерод образует ряд аллотропных модификаций из которых наиболее известны алмаз и графит.

Алмаз – самое твердое вещество, поэтому в технике его применяют для обработки твердых материалов. Причина прочности алмаза заключается в атомной кристаллической решетке. В кристалле алмаза каждый атом углерода связан с четырьмя соседними атомами углерода посредством прочных химических связей. Будучи весьма твердым, алмаз является хрупким веществом. Не проводит электрический ток. При прокаливании в кислороде сгорает с образованием углекислого газа (СО2). При сильном нагреве без доступа воздуха превращается в графит. Алмаз получают искусственным путем из графита при давлении примерно 105 атмосфер и температуре около 3000 0С.

Графит – материал темно-серого цвета с металлическим блеском. Имеет слоистую структуру. Связи между отдельными слоями сравнительно слабые и легко отделяются друг от друга, что нашло применение в качестве смазочного материала (графитовая смазка). Проводит электрический ток. Химически довольно инертен, но при нагревании в кислороде сгорает до СО2.

«Аморфный» углерод (голь), благодаря большой активной поверхности, обладает высокой адсорбционной способностью.




Углерод проявляет высо­кую активность лишь при высоких темпера­турах и служит хорошим восстановителем, что позволяет использовать его в ме­таллургии для восстановления металлов из руд

2О3 + 3 С = 2 Fе + 3 СO.

Оксид углерода (II) - несолеобразующий оксид; это бесцветный ядовитый газ, образуется при сгорании угля при недостатке кислородавследствие протека­ния реакций:

С + О2 = СО2, СО2 + С = 2 СО.

При ультрафиолетовом облучении или в присутствии катализатора (активи­рованный уголь) оксид углерода (II) соединяется с хлором, образуя чрезвычайно ядовитый газ фосген: СО + С12 = СОС12.

Оксид углерода (II) может соединяться со многими металлами с образова­нием карбонилов металлов:

Fe + 5 СО = Fe(CO)5 - пентакарбонил железа;

N1 + 4 СО = Ni(CO)4 - тетракарбонил никеля. Карбонилы металлов ядовиты. При высокой температуре они разлагаются с вы­делением металла и СО, что используется для получения высокочистых металлов.

Оксид углерода (IV) - легко сжижающийся под давлением бесцветный газ. Твёрдая углекислота при атмосферном давлении и температуре -78,5 °С без плавления переходит в газообразное состояние (сублимация). СО2 - ангидрид угольной кислоты.



Н2СО3 – слабая, неустойчивая кислота:

Н2СО3 ↔ Н2О + СО2↑.

Диссоциирует по типу слабого электролита:

Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3-, К1 = 4,5·10-7 ,

НСО-3 ↔ Н+ + СО32-, К2 = 4,7·10-11.

Угольная кислота образует:

1) средние соли (карбонаты),

2) кислые (гидрокарбонаты).

Карбонаты и гидрокарбонаты термически нестойки:

СаСОз = СаО + СО2↑,

Са(НСО3)2 = СаСО3↓ +СО2↑ + Н2О.

Карбонат натрия (кальцинированная сода) – является одним из главных продуктов химической промышленности. В водном растворе он гидролизуется по реакции

2СО3 → 2Nа+ + СО3-2,

СО3-2 + Н+-ОН- ↔ НСО3- + ОН-.

Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) – широко используется в пищевой промышленности. Вследствие гидролиза раствор также имеет щелочную среду

NаНСО3 → Nа+ + НСО3-,

НСО3- + Н-ОН ↔ Н2СО3 + ОН-.

Кальцинированная и питьевая сода взаимодействуют с кислотами

2СО3 + 2НСl ↔ 2NаСl + СО2↑ + Н2О,

2Nа+ + СО3-2 + 2Н+ + 2Сl- ↔ 2Nа+ + 2Сl- + СО2↑ + Н2О,

СО3-2 + 2Н+ ↔ СО2↑ + Н2О;

NаНСО3 + СН3СООН ↔ СН3СООNа + СО2↑ + Н2О,

+ + НСО3- + СН3СООН ↔ СН3СОО- + Nа+ + СО2↑ + Н2О,

НСО3- + СН3СООН ↔ СН3СОО- + СО2↑ + Н2О.

Соединения углерода с металлами и другими менее электроотрицательными элементами называются карбидами.

Карбид кальция при взаимодействии с водой разлагается с образованием ацетилена

СаС2 + 2НОН = Са(ОН)2 + С2Н2.

Синильная кислота (НСN) и её соли (КСN – цианид калия) чрезвычайно ядовиты.

Карбамид (СО(NН2)2) – используется в сель­ском хозяйстве как азотное удобрение и добавка к корму животных.



Сейчас читают про: