uhlík (C) je typický nekov; v periodický systém je ve 2. období IV skupiny, hlavní podskupina. Pořadové číslo 6, Ar = 12,011 amu, jaderný náboj +6.

Fyzikální vlastnosti: uhlík tvoří mnoho alotropních modifikací: diamant jedna z nejtvrdších látek grafit, uhlí, saze.

Atom uhlíku má 6 elektronů: 1s 2 2 s 2 2p 2 . Poslední dva elektrony jsou umístěny v samostatných p-orbitalech a jsou nepárové. V zásadě by tato dvojice mohla obsadit jeden orbital, ale v tomto případě se mezielektronové odpuzování silně zvyšuje. Z tohoto důvodu jeden z nich trvá 2p x a druhý buď 2p y , nebo 2p z-orbitaly.

Rozdíl mezi energiemi s- a p-podúrovně vnější vrstvy je malý, proto atom poměrně snadno přechází do excitovaného stavu, ve kterém jeden ze dvou elektronů z 2s-orbitalu přechází do volného 2r. Vzniká valenční stav s konfigurací 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Právě tento stav atomu uhlíku je charakteristický pro diamantovou mřížku – tetraedrické prostorové uspořádání hybridních orbitalů, stejná délka vazby a energie.

Tento jev je známý jako tzv sp 3 -hybridizace, a výsledné funkce jsou sp 3 -hybridní . Vytvoření čtyř sp3 vazeb poskytuje atomu uhlíku stabilnější stav než tři rr- a jeden s-s-bond. Kromě hybridizace sp 3 jsou na atomu uhlíku také pozorovány hybridizace sp 2 a sp . V prvním případě dochází k vzájemnému překrývání s- a dva p-orbitaly. Jsou vytvořeny tři ekvivalentní sp 2 - hybridní orbitaly umístěné ve stejné rovině pod úhlem 120° vůči sobě. Třetí orbitál p je nezměněn a směřuje kolmo k rovině sp2.

Při hybridizaci sp se orbitaly s a p překrývají. Mezi vytvořenými dvěma ekvivalentními hybridními orbitaly vzniká úhel 180°, zatímco dva p-orbitaly každého z atomů zůstávají nezměněny.

Alotropie uhlíku. diamant a grafit

V krystalu grafitu jsou atomy uhlíku umístěny v rovnoběžných rovinách a zaujímají v nich vrcholy. pravidelné šestiúhelníky. Každý z atomů uhlíku je spojen se třemi sousedními hybridními vazbami sp2. Mezi rovnoběžnými rovinami je spojení provedeno van der Waalsovými silami. Volné p-orbitaly každého z atomů směřují kolmo k rovinám kovalentních vazeb. Jejich překrývání vysvětluje další π-vazbu mezi atomy uhlíku. Takže od valenční stav, ve kterém jsou atomy uhlíku v látce, závisí vlastnosti této látky.

Chemické vlastnosti uhlíku

Nejcharakterističtější oxidační stavy: +4, +2.

Při nízkých teplotách je uhlík inertní, ale při zahřívání se jeho aktivita zvyšuje.

Uhlík jako redukční činidlo:

- s kyslíkem
C 0 + O 2 - t ° \u003d CO 2 oxid uhličitý
s nedostatkem kyslíku - nedokonalé spalování:
2C 0 + O 2 - t° = 2C +2 O oxid uhelnatý

- s fluorem
C + 2F2 = CF4

- s párou
C 0 + H 2 O - 1200 ° \u003d C + 2 O + H 2 vodní plyn

— s oxidy kovů. Tímto způsobem se kov taví z rudy.
C 0 + 2CuO - t ° \u003d 2Cu + C +4 O 2

- s kyselinami - oxidačními činidly:
Co + 2H2S04 (konc.) \u003d C +402 + 2SO2 + 2H20
С 0 + 4HN03 (konc.) = С +402 + 4NO2 + 2H20

- tvoří se sírou sirouhlík:
C + 2S 2 \u003d CS 2.

Uhlík jako oxidační činidlo:

- s některými kovy tvoří karbidy

4Al + 3C 0 \u003d Al 4 C 3

Ca + 2C 0 \u003d CaC 2-4

- s vodíkem - metanem (stejně jako s velkým množstvím organických sloučenin)

Co + 2H2 \u003d CH4

- s křemíkem tvoří karborundum (při 2000 °C v elektrické peci):

Hledání uhlíku v přírodě

Volný uhlík se vyskytuje jako diamant a grafit. Ve formě sloučenin se uhlík nachází v minerálech: křída, mramor, vápenec - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 * CaCO 3; hydrogenuhličitany - Mg (HCO 3) 2 a Ca (HCO 3) 2, CO 2 je součástí vzduchu; uhlík je hlavní složkou přírodních organických sloučenin – plynu, ropy, uhlí, rašeliny, je součástí organická hmota, bílkoviny, tuky, sacharidy, aminokyseliny, které jsou součástí živých organismů.

Anorganické sloučeniny uhlíku

Ani C 4+ ani C 4- ionty nevznikají při žádných konvenčních chemických procesech: ve sloučeninách uhlíku jsou kovalentní vazby různé polarity.

oxid uhelnatý (II) TAK

Kysličník uhelnatý; bezbarvý, bez zápachu, těžce rozpustný ve vodě, rozpustný v organických rozpouštědlech, jedovatý, bp = -192°C; t čtverečních = -205 °C.

Účtenka
1) V průmyslu (v plynových generátorech):
C + O 2 = C02

2) Laboratorně - tepelný rozklad kyseliny mravenčí nebo šťavelové za přítomnosti H 2 SO 4 (konc.):
HCOOH = H2O + CO

H2C204 \u003d CO + CO2 + H20

Chemické vlastnosti

Za běžných podmínek je CO inertní; při zahřátí - redukční činidlo; oxid netvořící sůl.

1) s kyslíkem

2C +2 O + O2 \u003d 2C +4 O2

2) s oxidy kovů

C +2 O + CuO \u003d Cu + C +4 O 2

3) s chlórem (na světle)

CO + Cl 2 - hn \u003d COCl 2 (fosgen)

4) reaguje s alkalickými taveninami (pod tlakem)

CO + NaOH = HCOONa (mravenčan sodný)

5) tvoří karbonyly s přechodnými kovy

Ni + 4CO - t° = Ni(CO)4

Fe + 5CO - t° = Fe(CO)5

Oxid uhelnatý (IV) CO2

Oxid uhličitý, bezbarvý, bez zápachu, rozpustnost ve vodě - 0,9V CO 2 se rozpouští v 1V H 2 O (za normálních podmínek); těžší než vzduch; t°pl.= -78,5°C (pevný C02 se nazývá "suchý led"); nepodporuje spalování.

Účtenka

1. Tepelný rozklad solí kyseliny uhličité (uhličitany). Pálení vápence:

CaCO 3 - t ° \u003d CaO + CO 2

1. Působení silných kyselin na uhličitany a hydrogenuhličitany:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHC03 + HCl \u003d NaCl + H20 + CO2

ChemikálievlastnostiCO2
Oxid kyseliny: reaguje se zásaditými oxidy a zásadami za vzniku solí kyseliny uhličité

Na20 + CO2 \u003d Na2C03

2NaOH + CO2 \u003d Na2C03 + H20

NaOH + CO2 \u003d NaHC03

Může vykazovat oxidační vlastnosti při zvýšených teplotách

C +4 O 2 + 2 Mg - t ° \u003d 2 Mg +2 O + C 0

Kvalitativní reakce

Zákal vápenné vody:

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 ¯ (bílá sraženina) + H 2 O

Při dlouhodobém průchodu CO 2 vápennou vodou mizí, protože. nerozpustný uhličitan vápenatý se přemění na rozpustný hydrogenuhličitan:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2

kyselina uhličitá a jejísůl

H2CO3 — Slabá kyselina, existuje pouze ve vodném roztoku:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Dvojitá základna:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Soli kyselin - hydrogenuhličitany, hydrogenuhličitany
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Střední soli - uhličitany

Všechny vlastnosti kyselin jsou charakteristické.

Uhličitany a hydrogenuhličitany lze vzájemně přeměnit:

2NaHCO 3 - t ° \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d 2NaHCO 3

Uhličitany kovů (kromě alkalických kovů) při zahřátí dekarboxylovat za vzniku oxidu:

CuCO3 - t ° \u003d CuO + CO2

Kvalitativní reakce- "vaření" působením silné kyseliny:

Na2CO3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H20 + CO2

C032- + 2H+ = H20 + C02

Karbidy

karbid vápníku:

CaO + 3 C = CaC2 + CO

CaC2 + 2 H20 \u003d Ca (OH) 2 + C2H2.

Acetylen se uvolňuje, když karbidy zinku, kadmia, lanthanu a ceru reagují s vodou:

2 LaC2 + 6 H20 \u003d 2La (OH) 3 + 2 C2H2 + H2.

Be 2 C a Al 4 C 3 se rozkládají vodou za vzniku metanu:

Al 4 C 3 + 12 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 \u003d 3 CH 4.

V technice se používají karbidy titanu TiC, wolfram W 2 C (tvrdé slitiny), křemík SiC (karborundum - jako brusivo a materiál pro topidla).

kyanidy

získané zahřátím sody v atmosféře amoniaku a oxidu uhelnatého:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO \u003d 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Kyselina kyanovodíková HCN je důležitým produktem chemického průmyslu široce používaným v organické syntéze. Jeho světová produkce dosahuje 200 tisíc tun ročně. Elektronová struktura kyanidového aniontu je podobná oxidu uhelnatému (II), takové částice se nazývají isoelektronické:

C = O:[:C = N:]-

Kyanidy (0,1-0,2 % vodní roztok) se používají při těžbě zlata:

2 Au + 4 KCN + H20 + 0,5 O2 \u003d 2 K + 2 KOH.

Když se kyanidové roztoky vaří se sírou nebo když dochází k roztavení pevných látek, thiokyanáty:
KCN + S = KSCN.

Když se kyanidy nízkoaktivních kovů zahřejí, získá se kyanid: Hg (CN) 2 \u003d Hg + (CN) 2. roztoky kyanidu se oxidují na kyanáty:

2KCN + O2 = 2KOCN.

Kyselina kyanová existuje ve dvou formách:

H-N=C=O; H-O-C = N:

V roce 1828 získal Friedrich Wöhler (1800-1882) močovinu z kyanátu amonného: NH 4 OCN \u003d CO (NH 2) 2 odpařením vodného roztoku.

Tato událost je obvykle vnímána jako vítězství syntetické chemie nad „vitalistickou teorií“.

Existuje izomer kyseliny kyanové - kyselina fulminová

H-O-N=C.
Jeho soli (fulminát rtuťnatý Hg(ONC) 2) se používají v nárazových zapalovačích.

Syntéza močovina(karbamid):

CO 2 + 2 NH 3 \u003d CO (NH 2) 2 + H20. Při 130 °C a 100 atm.

Močovina je amid kyseliny uhličité, existuje i její „dusíkový analog“ – guanidin.

Uhličitany

Nejdůležitější anorganické sloučeniny uhlík - soli kyseliny uhličité (uhličitany). H2CO3 je slabá kyselina (K1 \u003d 1,3 10-4; K2 \u003d 5 10-11). Podpěry karbonátového pufru bilance oxidu uhličitého v atmosféře. Oceány mají obrovskou vyrovnávací kapacitu, protože jsou otevřený systém. Hlavní pufrovací reakcí je rovnováha během disociace kyseliny uhličité:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -.

S poklesem kyselosti dochází k další absorpci oxidu uhličitého z atmosféry s tvorbou kyseliny:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

S nárůstem kyselosti se uhličitanové horniny (skořápky, křída a vápencové usazeniny v oceánu) rozpouštějí; to kompenzuje ztrátu hydrokarbonátových iontů:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -

CaCO 3 (tv.) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Pevné uhličitany se přeměňují na rozpustné uhlovodíky. Právě tento proces chemického rozpouštění přebytečného oxidu uhličitého působí proti „skleníkovému efektu“ – globálnímu oteplování v důsledku pohlcování oxidem uhličitým. tepelné záření Země. Přibližně jedna třetina světové produkce sody (uhličitan sodný Na 2 CO 3) se spotřebuje na výrobu skla.

Uhlík

Uhlík ve volném stavu tvoří 3 alotropní modifikace: diamant, grafit a uměle získaná karabina.

V diamantovém krystalu je každý atom uhlíku vázán silnými kovalentními vazbami ke čtyřem dalším umístěným ve stejných vzdálenostech kolem něj.

Všechny atomy uhlíku jsou ve stavu sp3 hybridizace. Atomová krystalová mřížka diamantu má čtyřstěnnou strukturu.

Diamant je bezbarvá, průhledná, vysoce refrakční látka. Má nejvyšší tvrdost ze všech známých látek. Diamant je křehký, žáruvzdorný, špatně vede teplo a elektřinu. Malé vzdálenosti mezi sousedními atomy uhlíku (0,154 nm) určují poměrně vysokou hustotu diamantu (3,5 g/cm 3 ).

V krystalové mřížce grafitu je každý atom uhlíku ve stavu sp 2 hybridizace a tvoří tři silné kovalentní vazby s atomy uhlíku umístěnými ve stejné vrstvě. Na tvorbě těchto vazeb se podílejí tři elektrony každého atomu, uhlík, a čtvrté valenční elektrony tvoří n-vazby a jsou relativně volné (pohyblivé). Určují elektrickou a tepelnou vodivost grafitu.

Délka kovalentní vazby mezi sousedními atomy uhlíku ve stejné rovině je 0,152 nm a vzdálenost mezi atomy C v různých vrstvách je 2,5krát větší, takže vazby mezi nimi jsou slabé.

Grafit je neprůhledná, měkká, na dotek mastná hmota šedočerné barvy s kovovým leskem; dobře vede teplo a elektřinu. Grafit má nižší hustotu než diamant a snadno se štěpí na tenké vločky.

Základem struktury je neuspořádaná struktura jemnozrnného grafitu různé formy amorfní uhlí, z nichž nejdůležitější jsou koks, hnědé a černé uhlí, saze, aktivní (aktivní) uhlí.

Tato alotropní modifikace uhlíku se získává katalytickou oxidací (dehydropolykondenzací) acetylenu. Carbyne je řetězový polymer, který má dvě formy:

C=C-C=C-... a...=C=C=C=

Karbin má polovodičové vlastnosti.

Při běžné teplotě jsou obě modifikace uhlíku (diamant i grafit) chemicky inertní. Jemně krystalické formy grafitu - koks, saze, aktivní uhlí - jsou reaktivnější, ale zpravidla po předehřátí na vysokou teplotu.

1. Interakce s kyslíkem

C + O 2 \u003d CO 2 + 393,5 kJ (přebytek O 2)

2C + O 2 \u003d 2CO + 221 kJ (s nedostatkem O 2)

Spalování uhlí je jedním z nejdůležitějších zdrojů energie.

2. Interakce s fluorem a sírou.

C + 2F2 = CF4 fluorid uhličitý

C + 2S \u003d CS 2 sirouhlík

3. Koks je jedním z nejdůležitějších redukčních činidel používaných v průmyslu. V metalurgii se používá k výrobě kovů z oxidů, například:

ZS + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + ZSO

C + ZnO = Zn + CO

4. Při interakci uhlíku s oxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin se redukovaný kov spojí s uhlíkem za vzniku karbidu. Například: 3C + CaO \u003d CaC2 + CO karbid vápníku

5. Koks se také používá k získávání křemíku:

2C + Si02 \u003d Si + 2CO

6. Při přebytku koksu vzniká karbid křemíku (karborundum) SiC.

Získávání "vodního plynu" (zplyňování pevných paliv)

Průchodem vodní páry žhavým uhlím se získá hořlavá směs CO a H 2, nazývaná vodní plyn:

C + H20 \u003d CO + H2

7. Reakce s oxidujícími kyselinami.

Aktivní uhlí nebo dřevěné uhlí při zahřívání redukuje anionty NO 3 - a SO 4 2- z koncentrované kyseliny:

C + 4HNO3 \u003d CO2 + 4NO2 + 2H20

C + 2H2SO4 \u003d CO2 + 2SO2 + 2H20

8. Reakce s roztavenými dusičnany alkalických kovů

Při tavení KNO 3 a NaNO 3 drcené uhlí intenzivně hoří za vzniku oslepujícího plamene:

5C + 4KNO 3 \u003d 2K 2 CO 3 + ZSO 2 + 2N 2

1. Vznik solí podobných karbidů s aktivními kovy.

Výrazné oslabení nekovových vlastností uhlíku se projevuje v tom, že se jeho funkce jako oxidačního činidla projevují v mnohem menší míře než funkce redukční.

2. Pouze při reakcích s aktivními kovy přecházejí atomy uhlíku na záporně nabité ionty C -4 a (C \u003d C) 2- a tvoří karbidy podobné soli:

ZS + 4Al \u003d Al 4 C 3 karbid hliníku

2C + Ca \u003d CaC2 karbid vápníku

3. Karbidy iontového typu jsou velmi nestabilní sloučeniny, snadno se rozkládají působením kyselin a vody, což ukazuje na nestabilitu záporně nabitých aniontů uhlíku:

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d ZSN 4 + 4Al (OH) 3

CaC2 + 2H20 \u003d C2H2 + Ca (OH)2

4. Vznik kovalentních sloučenin s kovy

V taveninách směsí uhlíku s přechodnými kovy vznikají karbidy převážně s kovalentním typem vazby. Jejich molekuly mají proměnlivé složení a látky obecně se blíží slitinám. Takové karbidy jsou vysoce odolné, jsou chemicky inertní vůči vodě, kyselinám, zásadám a mnoha dalším činidlům.

5. Interakce s vodíkem

Při vysokých T a P, v přítomnosti niklového katalyzátoru, se uhlík spojuje s vodíkem:

C + 2H2 -> CH4

Reakce je velmi vratná a nemá praktický význam.

oxid uhelnatý (II)– CO

(kysličník uhelnatý, kysličník uhelnatý, kysličník uhelnatý)

Fyzikální vlastnosti: bezbarvý jedovatý plyn, bez chuti a zápachu, hoří namodralým plamenem, lehčí než vzduch, ve vodě špatně rozpustný. Koncentrace oxidu uhelnatého ve vzduchu 12,5-74% je výbušná.

Účtenka:

1) V průmyslu

C + O 2 \u003d CO 2 + 402 kJ

CO 2 + C \u003d 2CO - 175 kJ

V plynových generátorech je vodní pára někdy vháněna přes žhavé uhlí:

C + H 2 O \u003d CO + H 2 - Q,

směs CO + H 2 - tzv. syntéza - plyn.

2) V laboratoři- tepelný rozklad kyseliny mravenčí nebo šťavelové v přítomnosti H 2 SO 4 (konc.):

HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O + CO

H2C204 t˚C,H2SO4 → CO + CO 2 + H20

Chemické vlastnosti:

Za běžných podmínek je CO inertní; při zahřátí - redukční činidlo;

CO - nesolitvorný oxid.

1) s kyslíkem

2C +2 O + O 2 t˚ C → 2C +4 O 2

2) s oxidy kovů CO + Me x O y \u003d CO 2 + Me

C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O 2

3) s chlórem (na světle)

CO + Cl 2 světlo → COCl 2 (fosgen je jedovatý plyn)

4)* reaguje s alkalickými taveninami (pod tlakem)

CO + NaOH P → HCOONa (mravčan sodný)

Vliv oxidu uhelnatého na živé organismy:

Oxid uhelnatý je nebezpečný, protože znemožňuje krvi přenášet kyslík do životně důležitých orgánů, jako je srdce a mozek. Oxid uhelnatý se slučuje s hemoglobinem, který přenáší kyslík do buněk těla, v důsledku čehož se stává nevhodným pro transport kyslíku. V závislosti na vdechovaném množství oxid uhelnatý zhoršuje koordinaci, zhoršuje kardiovaskulární onemocnění a způsobuje únavu, bolesti hlavy, slabost.Vliv oxidu uhelnatého na lidské zdraví závisí na jeho koncentraci a době expozice organismu. Koncentrace oxidu uhelnatého ve vzduchu nad 0,1 % vede ke smrti do jedné hodiny a koncentrace vyšší než 1,2 % do tří minut.

Aplikace oxidu uhelnatého:

Oxid uhelnatý se používá především jako hořlavý plyn smíchaný s dusíkem, tzv. generátorový nebo vzduchový plyn, nebo vodní plyn smíchaný s vodíkem. V metalurgii pro získávání kovů z jejich rud. Získávat vysoce čisté kovy rozkladem karbonylů.

Oxid uhelnatý (IV) CO2 - oxid uhličitý

Fyzikální vlastnosti: Oxid uhličitý, bezbarvý, bez zápachu, rozpustnost ve vodě - 0,9V CO 2 se rozpouští v 1V H 2 O (za normálních podmínek); těžší než vzduch; t°pl.= -78,5°C (pevný C02 se nazývá "suchý led"); nepodporuje spalování.

Struktura molekuly:

Oxid uhličitý má následující elektronické a strukturní vzorce -

3. Spalování uhlíkatých látek:

CH4 + 202 → 2H2O+CO2

4. S pomalou oxidací v biochemických procesech (dýchání, rozklad, fermentace)

Chemické vlastnosti:

Oxidy uhlíku (II) a (IV)

Integrovaná výuka chemie a biologie

úkoly: studovat a systematizovat poznatky o oxidech uhlíku (II) a (IV); odhalit vztah mezi živou a neživou přírodou; upevnit poznatky o vlivu oxidů uhlíku na lidský organismus; upevnit dovednosti práce s laboratorním vybavením.

Zařízení: Roztok Hcl, lakmus, Ca (OH) 2, CaCO 3, skleněná tyčinka, domácí stolky, přenosná deska, model s koulí a tyčí.

BĚHEM lekcí

Učitel biologie sděluje téma a cíle lekce.

Učitel chemie. Na základě doktríny kovalentní vazby sestavte elektronové a strukturní vzorce oxidů uhlíku (II) a (IV).

Chemický vzorec oxidu uhelnatého (II) je CO, atom uhlíku je v normálním stavu.

Díky párování nepárových elektronů vznikají dvě kovalentní polární vazby a třetí kovalentní vazba tvořený mechanismem donor-akceptor. Dárcem je atom kyslíku, protože poskytuje volný pár elektronů; akceptorem je atom uhlíku, protože poskytuje volný orbitál.

V průmyslu se oxid uhelnatý (II) získává průchodem CO 2 přes žhavé uhlí při vysoké teplotě. Vzniká také při spalování uhlí s nedostatkem kyslíku. ( Žák napíše reakční rovnici na tabuli)

V laboratoři vzniká CO působením koncentrované H 2 SO 4 na kyselinu mravenčí. ( Reakční rovnici píše učitel.)

Učitel biologie. Takže jste se seznámili s výrobou oxidu uhelnatého (II). A co fyzikální vlastnosti obsahuje oxid uhelnatý (II)?

Student. Je to bezbarvý plyn, jedovatý, bez zápachu, lehčí než vzduch, špatně rozpustný ve vodě, bod varu -191,5 °C, tuhne při -205 °C.

Učitel chemie. Oxid uhelnatý v množství nebezpečném pro lidský život vyskytující se ve výfukových plynech automobilů. Garáže proto musí být dobře větrané, zejména při startování motoru.

Učitel biologie. Jaký vliv má oxid uhelnatý na lidský organismus?

Student. Oxid uhelnatý je pro člověka extrémně toxický – je to dáno tím, že tvoří karboxyhemoglobin. Karboxyhemoglobin je velmi silná sloučenina. V důsledku jeho tvorby krevní hemoglobin neinteraguje s kyslíkem a v případě těžké otravy může člověk zemřít hladem kyslíkem.

Učitel biologie. Jaká první pomoc by měla být poskytnuta osobě s otravou oxidem uhelnatým?

Studenti. Je nutné zavolat sanitku, oběť musí být vyvedena na ulici, mělo by být provedeno umělé dýchání, místnost by měla být dobře větraná.

Učitel chemie. Napište chemický vzorec oxidu uhelnatého (IV) a pomocí modelu kuličky a tyče sestavte jeho strukturu.

Atom uhlíku je v excitovaném stavu. Všechny čtyři kovalentní polární vazby vznikly díky párování nespárovaných elektronů. Díky lineární struktuře je však jeho molekula obecně nepolární.
V průmyslu se CO 2 získává rozkladem uhličitanu vápenatého při výrobě vápna.
(Žák zapíše reakční rovnici.)

V laboratoři se CO 2 získává reakcí kyselin s křídou nebo mramorem.
(Studenti provádějí laboratorní experimenty.)

Učitel biologie. Jakými procesy v těle vzniká oxid uhličitý?

Student. Oxid uhličitý vzniká v těle jako výsledek oxidačních reakcí organických látek tvořících buňku.

(Studenti provádějí laboratorní experimenty.)

Vápenná malta se zakalila, protože vzniká uhličitan vápenatý. Kromě procesu dýchání se CO2 uvolňuje v důsledku fermentace, rozkladu.

Učitel biologie. Ovlivňuje fyzická aktivita dýchání?

Student. Při nadměrné fyzické (svalové) zátěži svaly spotřebují kyslík rychleji, než ho krev stihne dodat, a následně fermentací syntetizují ATP nezbytný pro svou práci. Ve svalech se tvoří kyselina mléčná C 3 H 6 O 3, která se dostává do krevního oběhu. Hromadění velkého množství kyseliny mléčné je pro tělo škodlivé. Po těžké fyzické námaze ještě nějakou dobu těžce dýcháme – splácíme „kyslíkový dluh“.

Učitel chemie. Při spalování fosilních paliv se do atmosféry uvolňuje velké množství oxidu uhelnatého (IV). Doma používáme jako palivo zemní plyn, který se skládá téměř z 90 % z metanu (CH 4). Navrhuji, aby jeden z vás přišel k tabuli, napsal rovnici reakce a rozebral ji z hlediska redoxu.

Učitel biologie. Proč nelze plynová kamna používat k vytápění?

Student. Metan je nedílnou součástí zemní plyn. Při hoření stoupá obsah oxidu uhličitého ve vzduchu a snižuje se obsah kyslíku. ( Práce s obsahem CO 2 ve vzduchu".)
Když je obsah ve vzduchu 0,3 % CO 2, člověk má zrychlené dýchání; na 10% - ztráta vědomí, na 20% - okamžitá paralýza a rychlá smrt. Dítě potřebuje především čistý vzduch, protože spotřeba kyslíku tkáněmi rostoucího organismu je větší než u dospělého. Proto je nutné místnost pravidelně větrat. Pokud je v krvi nadbytek CO 2, zvyšuje se dráždivost dýchacího centra a dýchání se stává častějším a hlubším.

Učitel biologie. Zvažte roli oxidu uhelnatého (IV) v životě rostlin.

Student. U rostlin dochází k tvorbě organických látek z CO 2 a H 2 O na světle, kromě organických látek vzniká kyslík.

Fotosyntéza reguluje množství oxidu uhličitého v atmosféře, což zabraňuje zvýšení teploty planety. Každý rok rostliny absorbují 300 miliard tun oxidu uhličitého z atmosféry. V procesu fotosyntézy se ročně uvolní do atmosféry 200 miliard tun kyslíku. Ozon vzniká z kyslíku při bouřkách.

Učitel chemie. Zvážit Chemické vlastnosti oxid uhelnatý (IV).

Učitel biologie. Jaký význam má kyselina uhličitá v lidském těle v procesu dýchání? ( Fragment filmového pásu.)
Enzymy obsažené v krvi přeměňují oxid uhličitý na kyselinu uhličitou, která se disociuje na vodíkové a hydrogenuhličitanové ionty. Pokud krev obsahuje nadbytek H + iontů, tzn. je-li kyselost krve zvýšena, pak se část iontů H + spojí s hydrogenuhličitanovými ionty, vytvoří kyselinu uhličitou a tím zbaví krev přebytečných H + -iontů. Pokud je v krvi příliš málo H + -iontů, pak kyselina uhličitá disociuje a koncentrace H + -iontů v krvi stoupá. Při teplotě 37 °C je pH krve 7,36.
V těle je oxid uhličitý přenášen krví ve formě chemických sloučenin - hydrogenuhličitanů sodných a draselných.

Fixace materiálu

Test

Z navrhovaných procesů výměny plynů v plicích a tkáních musí ti, kteří provádějí první možnost, zvolit šifry správných odpovědí vlevo a druhou vpravo.

(1) Přechod O 2 z plic do krve. (13)
(2) Přechod O 2 z krve do tkání. (čtrnáct)
(3) Přenos CO 2 z tkání do krve. (15)
(4) Přenos CO 2 z krve do plic. (16)
(5) Příjem O 2 erytrocyty. (17)
(6) Uvolňování O 2 z erytrocytů. (osmnáct)
(7) Transformace arteriální krve na venózní. (19)
(8) Transformace venózní krve na arteriální. (dvacet)
(9) Mezera chemická vazba O 2 s hemoglobinem. (21)
(10) Chemická vazba O 2 na hemoglobin. (22)
(11) Kapiláry v tkáních. (23)
(12) Plicní kapiláry. (24)

Otázky první možnosti

1. Procesy výměny plynů v tkáních.
2. Fyzikální děje při výměně plynů.

Otázky druhé možnosti

1. Procesy výměny plynů v plicích.
2. Chemické procesy při výměně plynů

Úkol

Určete objem oxidu uhelnatého (IV), který se uvolní při rozkladu 50 g uhličitanu vápenatého.

Oxid uhelnatý (IV) (oxid uhličitý, oxid uhličitý) je za normálních podmínek bezbarvý plyn, těžší než vzduch, tepelně stálý a po stlačení a ochlazení snadno přechází do kapalného a pevného skupenství.

Hustota - 1,997 g / l. Pevný CO2, nazývaný suchý led, sublimuje při pokojové teplotě. Špatně rozpustný ve vodě, částečně s ní reagující. Vykazuje kyselé vlastnosti. Obnovuje se aktivními kovy, vodíkem a uhlíkem.

Chemický vzorec oxidu uhelnatého 4
Chemický vzorec oxidu uhelnatého (IV) CO2. Ukazuje, že tato molekula obsahuje jeden atom uhlíku (Ar = 12 a.m.u.) a dva atomy kyslíku (Ar = 16 a.m.u.). Podle chemického vzorce můžete vypočítat molekulovou hmotnost oxidu uhelnatého (IV):

Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.

Příklady řešení problémů
PŘÍKLAD 1
Úkol Při spalování 26,7 g aminokyseliny (CxHyOzNk) v přebytku kyslíku vznikne 39,6 g oxidu uhelnatého (IV), 18,9 g vody a 4,2 g dusíku. Určete vzorec aminokyselin.
Řešení Vytvořme schéma spalovací reakce aminokyseliny, přičemž počet atomů uhlíku, vodíku, kyslíku a dusíku označíme jako „x“, „y“, „z“ a „k“, v tomto pořadí:
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.

Stanovme hmotnosti prvků, které tvoří tuto látku. Hodnoty relativních atomových hmotností převzaté z periodické tabulky D.I. Mendělejev, zaokrouhleno na celá čísla: Ar(C) = 12 am.u., Ar(H) = 1 a.m.u., Ar(O) = 16 a.m.u., Ar(N) = 14 am.u.

M(C) = n(C)xM(C) = n(C02)xM(C) = xM(C);

M(H) = n(H)xM(H) = 2xn(H20)xM(H) = xM(H);

Vypočítejte molární hmotnosti oxidu uhličitého a vody. Jak je známo, molární hmotnost molekuly se rovná součtu relativních atomových hmotností atomů, které tvoří molekulu (M = Mr):

M(C02) = Ar(C) + 2xAr(O) = 12+ 2x16 = 12 + 32 = 44 g/mol;

M(H20) = 2 x Ar(H) + Ar(O) = 2 x 1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol.

M(C) = x 12 = 10,8 g;

M(H) = 2 x 18,9 / 18 x 1 = 2,1 g.

M(O) \u003d m (CxHyOzNk) - m (C) - m (H) - m (N) \u003d 26,7 - 10,8 - 2,1 - 4,2 \u003d 9,6 g.

Pojďme definovat chemický vzorec aminokyseliny:

X:y:z:k = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H): m(O)/Ar(O): m(N)/Ar(N);

X:y:z:k= 10,8/12:2,1/1:9,6/16: 4,2/14;

X:y:z:k= 0,9: 2,1: 0,41: 0,3 = 3:7:1,5:1 = 6:14:3:2.

Takže nejjednodušší vzorec aminokyseliny je C6H14O3N2.

Odpověď C6H14O3N2
PŘÍKLAD 2
Úkol Sestavte co nejjednodušší vzorec sloučeniny, ve které jsou hmotnostní zlomky prvků přibližně stejné: uhlík - 25,4 %, vodík - 3,17 %, kyslík - 33,86 %, chlor - 37,57 %.
Řešení Hmotnostní zlomek prvku X v molekule o složení HX se vypočítá podle následujícího vzorce:
ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %.

Označme počet atomů uhlíku v molekule jako „x“, počet atomů vodíku a dusíku jako „y“, počet atomů kyslíku jako „z“ a počet atomů chloru jako „k“.

Najděte příslušného příbuzného atomové hmotnosti prvky uhlík, vodík, kyslík a chlor (hodnoty relativních atomových hmotností převzaté z periodické tabulky D.I. Mendělejeva jsou zaokrouhleny na celá čísla).

Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.

Procento prvků vydělíme odpovídajícími relativními atomovými hmotnostmi. Najdeme tedy vztah mezi počtem atomů v molekule sloučeniny:

X:y:z:k = co(C)/Ar(C): co(H)/Ar(H): co(O)/Ar(O) : co(Cl)/Ar(Cl);

X:y:z:k= 25,4/12: 3,17/1: 33,86/16: 37,57/35,5;

X:y:z:k= 2,1:3,17:2,1:1,1 = 2:3:2:1.

To znamená, že nejjednodušší vzorec pro kombinaci uhlíku, vodíku, kyslíku a chloru bude C2H3O2Cl.