19. ЕЛЕМЕНТИ IVА ГРУПИ. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

19.2. Оксиди Карбону

Карбон утворює два оксиди: карбон (II) та (IV) оксиди.

Карбон (II) оксид (карбон монооксид, чадний газ) СО – отруйний безбарвний газ без запаху, легший за повітря, не розчиняється у воді і не реагує з нею.

У промисловості утворюється при спалюванні вуглецю або його органічних сполук за нестачі кисню:

2C + O₂ = 2CO,

відновленням СО₂ розпеченим вугіллям:

CO₂ + C = 2CO,

або при конверсії метану чи вугілля з водяною парою:

CH₄ + H₂O = CO + 3H₂, C + H₂O = CO + H₂.

У лабораторії СО одержують дією сульфатної кислоти на НСООН при 100 ⁰С:

HCOOH = CO + H₂O.

За будовою молекули СО нагадує азот, оскільки у ній існує потрійний зв’язок:

Завдяки йому СО хімічно малоактивний.

Хімічні властивості.

1. За н.у. СО – індиферентний оксид. При 200 ⁰С і тиску 15 мПа реагує з NaOH з утворенням натрій форміату HCOONa:

NaOH + CO = HCOONa.

Це показує, що СО формально є ангідридом мурашиної кислоти НСООН.

2. На повітрі СО горить блакитним полум’ям:

2CO + O₂ = 2CO₂.

3. На світлі реагує з хлором з утворенням фосгену COCl₂ (гр. народжений світлом):

CO + Cl₂ COCl₂.

Це – дихлорангідрид вугільної кислоти H₂CO₃:

COCl₂ + 2H₂O = H₂CO₃ + 2HCl.

Фосген колись використовували як отруйний газ, зараз застосовують у синтезі органічних сполук.

4. При нагріванні відновлює оксиди металів:

4CO + Fe₃O₄ = 4CO₂ + 3Fe.

5. З деякими d-металами (Fe, Co, Ni) утворює карбоніли:

4CO + Ni = [Ni(CO)₄].

нікель тетракарбоніл

Карбоніли – комплексні сполуки з нейтральною внутрішньою сферою.

Карбон (IV) оксид (вуглекислий газ, карбонатний ангідрид) СО₂ – безбарвний газ, без смаку і запаху, важчий за повітря. Малорозчинний у воді. Твердий СО₂ називають “сухий лід”.

Утворюється в природі при окисненні органічних речовин (гнитті, горінні), виділяється при виверженні вулканів. Карбон (IV) оксид під назвою “лісовий газ” (gas silvestre) вперше описав Ван Гельмонт (Бельгія) у VІ ст., добувши його спалюванням дерева.

У лабораторії СО₂ добувають дією кислот на СаСО₃ в апараті Кіппа:

CaCO₃ + 2HCl = CO₂ + CaCl₂ + H₂O.

У промисловості СО₂ добувають термічним розкладом СаСО₃:

CaCO₃ = CaO + CO₂.

Молекула СО₂ лінійна неполярна, тому вуглекислий газ погано розчинний у воді і полярних розчинниках.

Хімічні властивості.

1.Розчиняється у воді з утворенням слабкої вугільної кислоти:

H₂O + CO₂ D H₂CO₃.

2. Реагує з основними оксидами з утворенням карбонатів:

CaO + CO₂ = CaCO₃.

3. З лугами утворює карбонати і/або гідрогенкарбонати:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O, NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

Остання реакція відбувається при надлишку СО₂:

Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ = 2NaHCO₃.

4. Не підтримує горіння. На цьому ґрунтується його якісне виявлення. Лише активні речовини віднімають Оксиген від вуглекислого газу:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

5. Бере участь у фотосинтезі:

6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂.