Углерод Подготовила: Жмылькова Юлия

Общая характеристика элементов ıv группы Углерод образует устойчивые гидриды в виде длинных линейных и разветвленных углеродных цепей, циклов, называемых углеводородами: CH 4, C 2 H 6, и т.д. Углерод образует устойчивые гидриды в виде длинных линейных и разветвленных углеродных цепей, циклов, называемых углеводородами: CH 4, C 2 H 6, и т.д.

Углерод Углерод был известен с глубокой древности. Он относится к числу довольно распространенных элементов, занимая 11-е место среди элементов вообще 17-е среди элементов земной коры. Массовая доля углерода в земной коре составляет 0,14%.

Углерод имеет несколько аллотропных взаимодействий: алмаз, графит, карбин, поликумулен, фуллерены.

Карбин представляет собой линейный полимер, с чередующимися одинарными и тройными связями. Впервые он был получен искусственным путем. В настоящее время он найден в кратерах некоторых вулканов.

Поликумулен – еще одна аллотропная форма углерода. Это линейный полимер, в котором атомы углерода связаны только двойными связями (=C=C=C=C=C=). Получен искусственным путем.

На внешнем энергетическом уровне атома углерода находится 4ē. До завершения ему не хватает 4 ē. При взаимодействиях с сильными восстановителями он может принимать 4ē, проявляя степень окисления -4, либо при взаимодействии с неметаллами легко переходить в электронно-возбужденное состояние и образовывать 4 ковалентных связи.

В обычных условиях углерод, находящийся в любой аллотропной форме достаточно химически инертен. Лишь при сильном повышении температуры активность его увеличивается, и в этих условиях он может взаимодействовать с отдельными металлами, неметаллами, некоторыми сложными неорганическими соединениями.

С металлами углерод реагирует при нагревании. Металлические производные называются карбидами. В зависимости от активности металла они имеют молекулярное или полимерное строение.

Молекулярные карбиды металлов не устойчивы по отношению к воде и разбавленным кислотам, которые необратимо разлагают их с образованием различных углеводородов.

При повышенной температуре углерод взаимодействует с отдельными неметаллами (O 2, H 2, F, S, Si, N 2 ). Относительно легко протекают реакции взаимодействия с O 2 и S.

В отдельных случаях углерод реагирует со сложными неорганическими веществами, которые проявляют сильные окислительные свойства.

При нагревании углерод восстанавливает неактивные металлы из их оксидов. При нагревании с оксидом кальция, который используется для получения ацителена.

Получающийся при взаимодействии кокса с оксидом углерода (ıv) оксид углерода (ıı) широко применяется в доменном процессе при выплавке чугуна.

Восстановление водяного пара раскаленным коксом приводит к получению так называемого «водяного газа» - смеси СО и Н 2, широко применяемого в доменном процессе, при производстве аммиака, метанола, высших спиртов, при получении водорода.

Самыми распространенными оксидами углерода являются оксид углерода (ıı) (угарный газ - СО) и оксид углерода (ıv) (углекислый газ – СО 2 ). Но есть у этих оксидов третий собрат – малоизвестный оксид С 3 О 2 – недоокись углерода. Причем этой троицей число оксидов углерода не исчерпывается. Встречается оксид следующего состава: С 6 О 6, носящий название трихинона.

Оксид углерода (ıv) – газ, без цвета, запаха и вкуса, не ядовит. Малорастворим в Н 2 О. При низкой температуре или повышенном давлении легко переходит в жидкое или твердое состояние («сухой лед»).t (возг) =-78˚С. Кислотный оксид. Не поддерживает горения и дыхания.

Трихинон – продукт полимеризации СО.

Недокись углерода – газ, без цвета, с резким запахом, ядовит, неустойчив, разлагается, начиная с 37˚С.

Строение С=О, газ, без цвета, запаха и вкуса, очень ядовит («угарный газ»). Малорастворим в Н 2 О.t (кип) =-192˚C, t (пл.) =- 205˚C. Хороший восстановитель.

Оксид углерода (ıı) является несолеобразующим оксидом и не взаимодействует при обычных условиях ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой.

Оксид углерода (ıı) способен восстанавливать оксиды многих металлов. Это используется для промышленного получения железа и никеля.

Оксид углерода (ıı) легко окисляется, сгорая на воздухе голубым пламенем, при взаимодействии с водородом в зависимости от условий могут образовываться различные продукты, реагирует также с хлором, серой.

В растворах СО также проявляется свойства восстановителя и восстанавливает соли Au, Pt и некоторых других элементов до свободных металлов уже при обычных условиях. Это используется для качественного обнаружения оксида углерода (ıı). В результате восстановления в растворе хлорида палладия (ıı) возникает характерное темное окрашивание раствора.

Наличие неподеленной электронной пары у атома углерода позволяет оксиду углерода (ıı) выступать в качестве лиганда при образовании карбонильных комплексов.

Хотя оксид углерода (ıı) является несолеобразующим оксидом и не взаимодействует при обычных условиях ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой, но при нагревании и повышенном давлении может реагировать с расплавами щелочей, образуя соли муравьиной кислоты.

Являясь часто побочным продуктом многих химических производств, оксид углерода (ıı) находит широкое практическое применение. Он представляет большой интерес для химического синтеза (получение органических и неорганических веществ), а также входит в состав искусственного газообразного топлива.

В лабораторных условиях оксид углерода (ıı) можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты при нагревании. В промышленности его получают газификацией твердого топлива.

Оксид углерода (ıv) (углекислый газ) – относится к кислотным оксидам и проявляет все свойства, характерные для данного типа веществ. Он взаимодействует с водой, с основными оксидами и основаниями с образованием кислых и средних солей, с некоторыми солями.

При растворении СО 2 в воде устанавливается целый ряд равновесий.

При взаимодействии с основными оксидами образуются соли угольной кислоты – карбонаты.

При взаимодействии с основаниями в зависимости от количественных соотношений реагирующих веществ могут образовываться средние, кислые соли или их смесь.

Оксид углерода (ıv) может реагировать с солями более слабых кислот.

Оксид углерода (ıv) при нагревании реагирует с активными металлами, некоторыми неметаллами, а также участвует в ряде специфических реакций с металлами, неметаллами, пероксидами и надпероксидами, участвует в фотосинтезе.

Магний способен гореть в атмосфере СО 2, восстанавливая при этом углерод. Кальций с оксидом углерода (ıv) образует карбид и оксид кальция.

При нагревании СО 2 может реагировать с некоторыми неметаллами.

оксид углерода (ıv) участвует в фотосинтезе, где из СО 2 и Н 2 О образуется и О 2. Именно благодаря этой химической реакции в атмосфере нашей планеты появился газообразный кислород.

В лабораторных условиях углекислый газ получают при взаимодействии карбонатов (СаСО 3 ) с соляной кислотой. В промышленности – термическим разложением известняка или мела, реже – магнезита или доломита.