УГАРНЫЙ ГАЗ Энциклопедия Кругосвет

Углерод

Углерод

Углерод — неметаллический элемент IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева, является важнейшей частью всех органических веществ в природе.

Общая характеристика элементов IVa группы

От C к Pb (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Из элементов IVа группы углерод и кремний относятся к неметаллам, германий, олово и свинец — металлы.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 2 :

  • C — 2s 2 2p 2
  • Si — 3s 2 3p 2
  • Ge — 4s 2 4p 2
  • Sn — 5s 2 5p 2
  • Pb — 6s 2 6p 2

Природные соединения

В природе углерод встречается в виде следующих соединений:

  • Аллотропных модификаций — графит, алмаз, фуллерен
  • MgCO3 — магнезит
  • CaCO3 — кальцит (мел, мрамор)
  • CaCO3*MgCO3 — доломит

Получение

Углерод получают в ходе пиролиза углеводородов (пиролиз — нагревание без доступа кислорода). Также применяется получение углеродистых соединений: древесины и каменного угля.

Химические свойства
  • Реакции с неметаллами

При нагревании углерод реагирует со многими неметаллами: водородом, кислородом, фтором.

2С + O2 → (t) 2CO (угарный газ — продукт неполного окисления углерода, образуется при недостатке кислорода)

С + O2 → (t) CO2 (углекислый газ — продукт полного окисления углерода, образуется при достаточном количестве кислорода)

Реакции с металлами

При нагревании углерод реагирует с металлами, проявляя свои окислительные свойства. Напомню, что металлы могут принимать только положительные степени окисления.

Ca + C → CaC2 (карбид кальция, СО углерода = -1)

Al + C → Al4C3 (карбид алюминий, СО углерода -4)

Очевидно, что степень окисления углерода в соединении с различными металлами может отличаться.

Углерод — хороший восстановитель. С помощью него металлургическая промышленность справляется с задачей получения чистых металлов из их оксидов:

Углерод восстанавливает не только металлы из их оксидов, но и неметаллы подобным образом:

SiO2 + C → (t) Si + CO

Может восстановить и собственный оксид:

Известная реакция взаимодействия угля с водяным паром, называемая также газификацией угля, торфа, сланца — крайне важна в промышленности:

Реакции с кислотами

В реакциях с кислотами углерод проявляет себя как восстановитель:

Оксид углерода II — СO

Оксид углерода II — продукт неполного окисления углерода. Несолеобразующий оксид. Это чрезвычайно опасное вещество часто образуется при пожарах в замкнутых помещениях, при прогревании машины в гараже.

Растворяясь в крови угарный газ (имеющий в 300 раз большее сродство к гемоглобину, чем кислород) легко выигрывает конкуренцию у кислорода и занимает его место в эритроцитах. Отравление угарным газом нередко заканчивается летальным исходом.

В промышленности угарный газ получают восстановлением оксида углерода IV или газификацией угля (t = 1000 °С).

В лаборатории угарный газ получают при разложении муравьиной кислоты в присутствии серной:

Химические свойства

Полностью окисляется до углекислого газа в реакции с кислородом, восстанавливает оксиды металлов.

FeO + CO → Fe + CO2

Образование карбонилов — чрезвычайно токсичных веществ.

Оксид углерода IV — CO2

Продукт полного окисления углерода. Относится к кислотным оксидам, соответствует угольной кислоте H2CO3. Бесцветный газ, без запаха.

В промышленности углекислый газ получают при разложении известняка, в ходе производства алкоголя, при спиртовом брожении глюкозы.

Читайте также:  Синусит, симптомы и лечение синусита у взрослых

В лабораторных условиях используют реакцию мела (мрамора) с соляной кислотой.

Углекислый газ образуется при горении органических веществ:

Химические свойства

    Реакция с водой

В результате реакции с водой образуется нестойкая угольная кислота, которая сразу же распадается на воду и углекислый газ.

Реакции с основными оксидами и основаниями

В ходе реакций с основаниями и основными оксидами углекислый газ образует соли угольной кислоты: средние — карбонаты (при избытке основания), кислые — гидрокарбонаты (при избытке кислотного оксида).

2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O (соотношение основание — кислотный оксид 2:1)

KOH + CO2 → KHCO3 (соотношение основание — кислотный оксид 1:1)

При нагревании способен окислять металлы до их оксидов.

Zn + CO2 → (t) ZnO + CO

Угольная кислота

Слабая двухосновная кислота, существующая только в растворах, разлагается на воду и углекислый газ.

Химические свойства

Определить наличие карбонат-иона можно с помощью кислоты: такая реакция сопровождается «закипанием» — появлением пузырьков бесцветного газа без запаха.

Я не раз встречал описание реакций, связанных с этой кислотой, которое заслуживает нашего внимания. В задании было сказано, что при добавлении к раствору гидроксида кальция углекислого газа осадок появлялся, при дальнейшем пропускании углекислого газа — помутнение исчезало.

Это можно легко объяснить, вспомнив про способность угольной кислоты образовывать кислые соли, которые растворимы.

Чтобы сделать из средней соли (карбоната) — кислую соль (гидрокарбонат) нужно добавить угольную кислоту. Однако написать ее формулу H2CO3 — ошибка. Ее следует записать в виде воды и углекислого газа.

Li2CO3 + CO2 + H2O → LiHCO3 (средняя соль + кислота = кислая соль)

Чтобы вернуть среднюю соль, следует добавить к кислой соли щелочь.

Нагревание солей угольной кислоты

При нагревании карбонаты распадаются на соответствующий оксид металла и углекислый газ, гидрокарбонаты — на карбонат металла, углекислый газ и воду.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Закись — углерод

Закись углерода , С3О2 — Исследование диффракции электронов ( Броквей и Паулинг [181], Берш [157]) приводит к выводу, что молекула C3OS линейна и симметрична. Рассмотрение валентностей решительно подтверждает линейную модель. Поэто — j) му, несмотря на противоречие с результатами измерения дипольного момента, ее обычно используют в качестве основы для интерпретации спектра. [1]

Процессы разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементируемой детали. [2]

Процесс разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементуемой детали. [3]

На поверхности детали закись углерода и метан разлагаются, отдавая свой углерод аустениту. [4]

Газовую цементацию проводят в газовом карбюризаторе, содержащем метан и закись углерода . [5]

Цианирование проводят в ваннах расплавленных цианистых солей или в газовой среде, содержащей метан, закись углерода и аммиак. Цианированию подвергают некоторые зубчатые колеса автомобилей и другие детали, а также режущие кромки сверл, фрез, резцов и метчиков после обезуглероживания в результате нагрева под закалку. Насыщение азотом и углеродом в газовой среде называют нитроцементацией. Для деталей теплосилового оборудования цианирование и нитроцементацию не применяют. [6]

Цианирование проводят в ваннах расплавленных цианистых солей или в газовой среде, содержащей метан, закись углерода и аммиак. Цианированию подвергаются некоторые зубчатые колеса автомобилей и другие детали, а также режущие кромки сверл, фрез, резцов и метчиков после обезуглероживания в результате нагрева под закалку. Насыщение азотом и углеродом в газовой среде называют нитроцементацией. Для деталей теплосилового оборудования цианирование я нитроцементацию не применяют. [7]

Читайте также:  Размер матки по неделям беременности; Ждём ребёнка

Газовую цементацию проводят при помощи нагрева и выдержки в среде газового карбюризатора, содержащего метан ( СН4) и закись углерода . [8]

Полученное вещество — С3О2, по сравнению с углекислым газом ( двуокись) и окисью углерода, может быть названо закисью углерода , во всяком случае оно представляет собой низшую степень окисления углерода. Это вещество при обыкновенной температуре газообразно, имеет неприятный запах, ядовито. [9]

Нитрование всегда сопровождается окислением с образованием органических кислот, альдегидов, кетонов, спиртов, нитритов, нитро-соединений, нитроолефинов, окиси и закиси углерода . [10]

Процессы разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементируемой детали. [11]

Процесс разложения закиси углерода на поверхности детали и переход углерода в аустенит повторяются. Таким образом, закись углерода переносит углерод от карбюризатора к поверхности цементуемой детали. [12]

В зоне сплавления происходит обезуглероживание стали. Выгорание углерода сопровождается выделением закиси углерода , углерод восстанавливает закись железа и раскисляет жидкий металл в стыке. Однако обезуглероженный слой обладает пониженной прочностью. [14]

В настоящее же время оксидные катоды активируют почти исключительно прогревом в вакууме при температуре 900 С. При этой температуре происходит разложение карбоната бария с выделением закиси углерода СО , а также разложение органического связывающего вещества. Свободный углерод и СО частично восстанавливают окись бария в толще оксидного слоя. Наличие свободных атомов бария в этом слое или, точнее, наличие избыточных атомов бария в решетке составляющих этот слой кристалликов, является, как увидим ниже, основной причиной усиленной эмиссии оксидных катодов. Чешуйки бариевой пленки имеют при этом лишь второстепенное значение, как это подтверждается опытами Хейнце и Вагенера, установивших отсутствие непосредственной связи между состоянием внешней поверхности катода и интенсивностью электронной эмиссии путем более детального исследования этой поверхности с помощью электронного микроскопа. [15]

Оксид углерода CO(II) — угарный газ

Оксид углерода CO(II) или монооксид углерода — бесцветный газ, не имеющий запаха, плохо растворимый в воде.

Оксид углерода CO(II) рядовому обывателю более известен, как угарный газ, который стал причиной трагических смертей десятков тысяч людей.

В молекуле оксида углерода (II) атомы кислорода и углерода соединены тройной связью.

  • кислорода — 1s 2 2s 2 2p 4
  • углерода — 1s 2 2s 2 2p 2

У обоих элементов имеется по два неспаренных электрона на внешнем энергетическом уровне, которые и образуют две ковалентные связи (обозначены зеленым цветом). Третья связь образуется по донорно-акцепторному принципу — атом углерода (акцептор) предоставляет свою свободную орбиталь (желтая ячейка), на которой размещается электронная пара кислорода (донор) (красный цвет).

В молекуле угарного газа атом углерода принимает валентность 3, но степень окисления +2. По этой причине, для оксида углерода CO(II) характерны реакции присоединения, в которых он играет роль восстановителя:

  • на воздухе оксид углерода CO(II) горит, образуя углекислый газ:
    2C +2 O+O2 0 = 2C +4 O2↑+Q
  • восстановительные свойства угарного газа нашли широкое применение в металлургических процессах получения металлов из их оксидов (руд):
    CO+FeO = CO2↑+Fe
    CO+CuO = CO2↑+Cu
  • в присутствии угля, который выполняет роль катализатора, на свету угарный газ взаимодействует с хлором с образованием отравляющего вещества фосген:
    CO+Cl2 = COCl2

Поскольку монооксид углерода не образует солей, при н.у. угарный газ не взаимодействует с кислотами и щелочами.

Читайте также:  Бактериальная инфекция бактериолог о формах, отличиях от вирусной, симптоматике, диагностике и лечен

В промышленных целях угарный газ получают взаимодействием углекислого газа с раскаленным углем:
CO2+C = 2CO

В лабораторных условиях CO получают действием концентрированной серной кислоты на муравьиную кислоту при высокой температуре:
HCOOH → CO↑ + H2O

Угарный газ также образуется в процессе неполного сгорания топлива:
CH4+1½O2 = CO+2H2O

Именно такие случаи приводят зачастую к непоправимым трагедиям, — люди «угорают», чаще всего в домах с печным отоплением, когда в целях сохранения тепла на ночь закрывается заслонка, препятствующая выходу продуктов горения в вытяжную трубу, но при этом дрова или уголь еще полностью не перегорели. В результате чего, образующийся угарный газ накапливается в помещении, и люди, вдыхая его во сне, умирают.

Второй, самый распространенный случай гибели людей от угарного газа — вдыхание выхлопных газов автомобиля с двигателем внутреннего сгорания в закрытом, плохо проветриваемом помещении. Сколько таких случаев было, когда водители грелись и погибали в закрытых гаражах.

Почему умирают от вдыхания угарного газа

Все дело в гемоглобине, который содержится в красных кровяных тельцах — эритроцитах. Гемоглобин — это белок, который транспортирует кислород от легких к тканям человека. Коварность угарного газа заключается в том, что CO легко преодолевает альвеолярно-капиллярную мембрану, после чего растворяется в плазме крови, и начинает «цепляться» к эритроцитам, вытесняя из гемоглобина кислород с образованием карбоксигемоглобина — в молекуле гемоглобина молекулы угарного газа соединяются с атомами железа, после чего кислород остается «не при делах». Данная реакция происходит по причине того, что монооксид углерода в 250(!) раз более активно вступает в реакцию с гемоглобином, нежели кислород. Таким образом, поступление кислорода к тканям организма нарушается, и в течение короткого времени наступает смерть человека, который задыхается «изнутри».

Концентрация угарного газа 1,2% в воздухе является смертельной — достаточно всего нескольких вдохов, чтобы человек потерял сознание, смерть наступает в течение 2-3 минут.

Оксид углерода CO2(IV) — углекислый газ

Молекула углекислого газа имеет линейное строение (углерод имеет валентность 4, и степень окисления +4):

Атомы углерода и кислорода связаны ковалентными полярными связями, но сама молекула неполярна.

Углекислый газ (диоксид углерода) также, как и угарный газ, не имеет цвета, запаха, плохо растворим в воде, но, растворяется лучше, чем CO. При низких температурах углекислота переходит в жидкое, а затем в твердое состояние (сухой лед).

Углекислый газ реагирует со следующими веществами:

  • при растворении в воде образует угольную кислоту:
    CO2+H2O = H2CO3
  • с основными оксидами и основаниями CO2 взаимодействует, как кислотный оксид, образуя соли, которые называются карбонатами:
    Na2O+CO2 = Na2CO3
  • при высоких температурах углекислый газ проявляется свойства окислителя — активные металлы могут гореть в среде углекислого газа, отнимая у него кислород:
    CO2+C = 2CO
    CO2+2Mg = 2MgO+C

Получение и применение углекислого газа

  • в промышленности — обжигом известняка:
    CaCO3 = CaO+CO2
  • в лаборатории — действием кислоты на соли угольной кислоты:
    Na2CO3+2HCl = 2NaCl+H2O+CO2
  • в природе углекислый газ выделяется при гниении и горении органических веществ:
    C+O2 = CO2

Углекислый газ нашел широкое применение в пищевой промышленности, в качестве основного компонента газированных напитков. Сухой лед применяется в качестве охладителя. Углекислотные огнетушители применяются при тушении похара, если температура горения не превышает 1000°C.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Ссылка на основную публикацию
Увеличение печени причины и лечение процесса
Как будто что-то мешает в правом боку под ребрами В правом подреберье расположена печень – крупнейшая железа организма. Какие-либо дискомфортные...
У кота моча пахнет аммиаком что делать, причины
Запах кошачьей мочи: причины и способы устранения Вряд ли кому-то хочется, зайдя в квартиру, прямо с порога почувствовать запах кошачьей...
У нас новое исследование – УЗИ кишечника Новости сети медицинских центров «МедЛаб»
Как проверить кишечник без колоноскопии Диагностика патологий (особенно выявление онко-процессов) кишечника может проводиться разными методами. Один из самых современных и...
Увеличение щитовидки — симптомы, причины, степени
Увеличенная щитовидная железа: чем это грозит? Щитовидная железа — важный орган эндокринной системы, отвечающий за выработку йодосодержащих гормонов. Когда она...
Adblock detector