Общая характеристика элементов IV группы Углерод: Строение и аллотропия Химические свойства Круговорот в природе Оксиды углерода: Угарный газ Углекислый газ Угольная кислота и её соли

Его также называют фуллерен.

Структуры алмаза (а), графита (б) и фуллерена (в)

Кристаллические решётки алмаза (а) и графита (б) а

При высоких температурах углерод окисляет водород и металлы. В реакциях с кислородом и оксидами металлов проявляет восстановительные свойства.

Взаимодействие с неметаллами

При нагревании углерод соединяется с кислородом, образуя оксид углерода (IV), или углекислый газ: С + O 2 = CO 2 При недостатке кислорода образуется оксид углерода (II), или угарный газ: 2С + О 2 = 2СО С водородом углерод соединяется только при высоких температурах и в присутствии катализаторов. В зависимости от температуры образуются различные углеводороды, например, метан: С + 2H 2 = CH 4 Углерод взаимодействует при нагревании с серой и фтором, в электрической дуге с азотом: С + 2S = CS 2 С + 2F 2 = CF 4 2С + N 2 = (CN) 2

Углерод – сильный восстановитель. При нагревании с водяным паром он вытесняет из воды водород: Н 2 O + С = СО + Н 2 При нагревании углерода с оксидом углерода (IV) образуется угарный газ: С + СО 2 = 2СО Углерод восстанавливает многие металлы из их оксидов: 2Fe 2 O 3 + 3С = 4Fe + 3CO 2 С металлами или их оксидами углерод образует карбиды: CaO + 3C = CaC 2 + СО

При взаимодействии с металлами углерод образует карбиды

Углерод в виде сажи, кокса, древесного угля, костных углей широко используется в металлургии, синтезе органических веществ, как топливо, в быту.

Оксид углерода (II), иначе угарный газ – бесцветный, не имеющий запаха, плохо растворимый в воде ядовитый газ, относится к несолеобразующим оксидам. Молекулы СО очень прочны, поскольку связь между атомами углерода и кислорода в них тройная. Для оксида углерода (II) характерны восстановительные свойства. Например, он восстанавливает металлы из оксидов: CuO + CO = Cu + CO 2 На воздухе угарный газ горит: 2CO + O 2 = 2CO 2

При взаимодействии со щёлочью, образуется формиат

Получение угарного газа

Оксид углерода (IV), или углекислый газ, – газ без цвета и запаха. Это кислотный оксид, ему соответствует двухосновная угольная кислота. Растворение оксида углерода (IV) – обратимый процесс: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 Для углекислого газа не характерны ни окислительные, ни восстановительные свойства, хотя некоторые наиболее активные металлы горят в оксиде: CO 2 + 2Mg = 2MgO + С

Являясь кислотным оксидом, СО 2 проявляет характерные свойства

Окислительно-восстановительные реакции СО 2

В лаборатории оксид углерода (IV) получают взаимодействием карбоната кальция (мел, мрамор) с соляной кислотой в аппаратах Киппа: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 В промышленности этот оксид получают сжиганием угля и при обжиге известняка: С + O 2 = CO 2 CaCO 3 = CaO + CO 2 Получение СО 2

Реакция СО 2 с известковой водой (помутнение раствора из-за образования осадка СаСО 3 ) является качественной реакцией.

Применение СО 2

Фотосинтез

Угольная кислота – соединение крайне непрочное и распадается на CO 2 и H 2 O уже в момент образования:

В отличие от угольной кислоты её соли (карбонаты и гидрокарбонаты) более устойчивы. Они широко распространены в природе и находят практическое применение.

В водных растворах карбонаты и гидрокарбонаты подвергаются гидролизу по аниону: