ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ
Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Розділ 11. ПІДГРУПА КАРБОНУ
§ 11.3. Оксиди карбону. Карбонатна кислота
Відомо два оксиди карбону: СО і СО2.
Оксид карбону(ІІ). Оксид карбону(ІІ) СО утворюється в процесі згоряння вугілля при нестачі кисню. В промисловості його добувають пропусканням вуглекислого газу над розжареним вугіллям при високій температурі:
СО2 + С = 2СO.
В лабораторних умовах оксид карбону(ІІ) добувають дією концентрованої сульфатної кислоти на мурашину (форміатну)
НСOOН=Н2O+СO ↑.
Оксид карбону(ІІ) – безбарвний газ без запаху, надзвичайно отруйний. Допустимий вміст СО у виробничих приміщеннях становить 0,03 мг в 1 л повітря. В кількостях, небезпечних для життя, він міститься у вихлопних газах авто мобіля. Тому гаражі повинні добре провітрюватися, особливо під час пуску двигунів.
При високих температурах оксид карбону(ІІ) – сильний відновник. Він відновлює багато металів з їх оксидів. Наприклад:
CO + СuО = Сu + СО2.
Ця властивість оксиду карбону(II) використовується при виплавлянні металів
На повітрі оксид карбону(ІІ) горить синім полум’ям з виділенням великої кількості теплоти:
+2 +4
2СO+ О2 = 2СO2, ∆H ° 298 = -572 кДж.
Тому він разом з іншими газами входить до складу деяких видів газуватого палива – генераторного та водяного газів.
В оксиді карбону(ІІ) валентність карбону дорівнює трьом, а ступінь окиснення +2. Пояснення наведено в § 3.10.
Оксид карбону(ІV). Оксид карбону(ІV) СО2 (або вуглекислий газ) утворюється в природі під час горіння та гниття органічних речовин. Міститься в повітрі (об’ємна частка 0,03 %), а також у багатьох мінеральних джерелах (нарзан, боржомі та ін.). Виділяється при диханні тварин і рослин.
В лабораторних умовах СО2 добувають дією хлоридної кислоти на мармур:
СаСО3 + 2Н+ = Са+2 + Н2O + СО2↑.
У промисловості оксид карбону(ІV) добувають прожарюванням вапняку:
СаСО3 = СаО + СО2 ↑.
Структурну формулу молекули СО2 можна зобразити так: О=С=0. Вона має лінійну форму. Зв’язок карбону з оксигеном полярний, проте завдяки симетричному розташуванню зв’язків сама молекула СО2 неполярна (див. рис. 3.13, а).
Оксид карбону(ІV) – безбарвна газувата речовина. Він у 1,5 раза важчий за повітря, тому його можна переливати з однієї посудини в іншу. Не підтримує горіння і дихання. Запалена скалка в ньому гасне, а люди і тварини за великої концентрації оксиду карбону(ІV) задихаються. Часто в небезпечних кількостях він накопичується в шахтах, криницях та погребах.
СO2 зріджується при кімнатній температурі під тиском 6 МПа. В рідкому стані зберігається і транспортується в стальних балонах. При відкриванні вентиля балона рідкий оксид карбону (IV) випаровується, внаслідок чого відбувається сильне охолодження і частина газу перетворюється на снігоподібну масу. Твердий оксид карбону(ІV) називають сухим льодом. Оксид карбону(ІV) виявляє властивості кислотного оксиду: взаємодіє з водою і розчинами лугів. При кімнатній температурі в 1 об’ємі води розчиняється приблизно 1 об’єм СO2. При цьому утворюється карбонатна кислота. Реакція оборотна: СО2 + Н2О Н2СО3.
Рівновага сильно зміщена у бік вихідних речовин, тобто дуже мало розчиненого СО2 перетворюється на кислоту. При взаємодії з розчинами лугів утворюються солі:
СО2 + 2NaOH = Na2CO3 + Н2О.
СО2 при високих температурах виявляє властивості окисника: взаємодіє з вугіллям і активними металами. Наприклад:
СО2 + С = 2СO;
СО2 + 2Мg = 2МgО + С.
Підпалена стрічка магнію горить в атмосфері вуглекислого газу.
Оксид карбону(ІV) застосовується при виробництві соди, цукру, для газування води і напоїв, в рідкому стані – у вогнегасниках. Сухий лід використовується для зберігання продуктів, які швидко псуються.
Карбонатна кислота. Карбонатна (вугільна) кислота існує тільки в розчині. При нагріванні вона розкладається на оксид карбону(ІV) і воду. В молекулі карбонатної кислоти атоми гідрогену зв’язані з атомами оксигену:
Як двохосновна, вона дисоціює ступінчасто. Спочатку
Н2СО3 ⇆ Н+ + НСО3
І далі дуже мало
НСО3 = Н+ + C2-3
Карбонатна кислота належить до слабких електролітів.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)