Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Соединения углерода. Оксид углерода (IV) CO2 - бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом
|
|
Оксид углерода (IV) CO2 - бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом. Под давлением около 60 атм он сжижается уже при обычных температурах в бесцветную жидкость (её хранят и перевозят в стальных баллонах). При сильном охлаждении он застывает в белую снегообразную массу, под обычным давлением возгоняется при -78 °С. Предварительно спрессованный твёрдый СО2 испаряется довольно медленно, причём окружающее пространство сильно охлаждается. На этом основано его применение в качестве “сухого льда” Атмосфера Земли содержит в среднем 0, 03% СО2 по объёму.
Большие его количества получаются как побочный продукт при обжиге известняка и некоторых других процессах (сжигание кокса, спиртовое брожение и т. д.). Иногда в качестве источника диоксида углерода используют обычные топочные газы, пропуская их (после освобождения от твёрдых частиц дыма и охлаждения) сквозь концентрированный раствор поташа, хорошо поглощающий диоксид углерода на холоду и вновь выделяющий его при нагревании.
В лабораторных условиях CO2 удобно получать действием соляной кислоты на известняк или мрамор.
CaCO3+2HCl CO2 +H2O + CaCl2
Молекула О=С=О линейна. Ядерное расстояние d(С-О) = 116 пм; оно существенно меньше, чем обычно для двойной связи d(C=O) = 123 пм. Этому соответствует и высокое значение средней энергии связи (803 кДж/моль). По-видимому, в молекуле диоксида имеется некоторое повышение порядка валентных связей за счёт свободных электронов атомов кислорода.
При температуре более 20000С углекислый газ частично разлагается:
2СO2 → 2CO +O2
Углекислый газ не поддерживает горения обычных видов топлива (т.е. углерода и его соединений). Горят в углекислом газе лишь такие вещества, сродство которых к кислороду значительно больше, чем у углерода. Примером может служить металлический магний, около 600 °С загорающийся в углекислом газе и сгорающий по уравнению:
СО2 + 2 Mg = 2 MgO + C
В воде СО2 растворим довольно хорошо (приблизительно 1: 1 по объёму). При растворении углекислого газа происходит его частичное взаимодействие с водой, ведущее к образованию угольной кислоты:
Н2О + СО2 Û Н2СО3.
Угольная кислота очень слабая(К1 = 4 ·10-7, К2 = 5·10-11) и лишь незначительно распадается на ионы Н+ и НСО3-, а дальнейшая её диссоциация с образованием ионов СО32- сама по себе почти не идёт.
При нагревании СО2 улетучивается и равновесие смещается влево; напротив, при прибавлении щёлочи происходит связывание ионов водорода и смещение равновесия вправо.
Будучи двухосновной кислотой, Н2СО3 даёт два ряда солей: средние и кислые. Первые называются карбонатами, вторые гидрокарбонатами или бикарбонатами. Подобно самим анионам угольной кислоты, большинство её солей бесцветно.
Из карбонатов наиболее обычных катионов растворимы только соли Na, K и NH4. В результате значительного гидролиза их растворы имеют щелочную реакцию. Карбонаты натрия и калия плавятся без разложения, а большинство остальных карбонатов при прокаливании разлагаются на углекислый газ и оксид соответствующего металла. Под действием сильных кислот все карбонаты легко разлагаются с образованием соли сильной кислоты, воды и углекислого газа. Наиболее практически важны карбонат натрия (сода), карбонат калия (поташ) и карбонат кальция (мел, мрамор, известняк).
В противоположность большинству карбонатов, все бикарбонаты в воде растворимы. Наиболее важной кислой солью угольной кислоты является гидрокарбонат натрия (“двууглекислая” или “питьевая” сода). Гидролиз её при обычных условиях незначителен (реакция раствора на лакмус почти нейтральна). При нагревании он заметно увеличивается, а около 60 °С углекислый газ начинает частично выделяться из раствора.
Производными угольной кислоты являются пероксоугольные кислоты (надугольноя НООС-О-О-Н. и мононадугольная НООС-О-О-СООН). Соли надугольной кислоты (перкарбонаты) известны для Na, K и Rb. Они представляют собой бесцветные (или бледно-синеватые) кристаллические вещества, чрезвычайно гигроскопичные, но в сухом состоянии устойчивые. При нагревании эти соли переходят в карбонаты с выделением углекислого газа и кислорода, при растворении подвергаются гидролизу:
К2С2О6 + 2 Н2О Û 2 КНСО3 + Н2О2 .
При действии на них кислот выделяющаяся Н2С2О6 тотчас распадается на Н2О2 и СО2.
Для мононадугольной кислоты известны не только средние (как для надугольной), но и кислые соли. Те и другие могут быть получены взаимодействием с углекислым газом пероксидов или гидропероксидов щелочных металлов по схемам:
Э2О2 + СО2 = Э2СО4 или ЭООН + СО2 = ЭНСО4.
|
|