Uglerod ikkita o'ta barqaror oksid (CO va CO 2), uchta sezilarli darajada kamroq barqaror oksid (C 3 O 2, C 5 O 2 va C 12 O 9), bir qator beqaror yoki yaxshi o'rganilmagan oksidlar (C 2 O, C 2) hosil qiladi. O 3 va boshqalar) va stoixiometrik bo'lmagan grafit oksidi. Ro'yxatga olingan oksidlar orasida CO va CO 2 alohida rol o'ynaydi.

TA’RIF

Uglerod oksidi normal sharoitda, rangsiz va hidsiz yonuvchi gaz.

Gemoglobin bilan kompleks hosil qilish qobiliyati tufayli u juda zaharli bo'lib, u kislorod-gemoglobin kompleksidan taxminan 300 baravar barqaror.

TA’RIF

Karbonat angidrid normal sharoitda u havodan taxminan 1,5 marta og'irroq bo'lgan rangsiz gaz bo'lib, u suyuqlik kabi bir idishdan ikkinchisiga quyilishi mumkin.

Oddiy sharoitda 1 litr CO 2 ning massasi 1,98 g ni tashkil qiladi.Karbonat angidridning suvda eruvchanligi past: 1 hajm suv 20 o C da 0,88 hajm CO 2 ni, 0 o C da - 1,7 hajmni eritadi.

Kislorod yoki havo etishmasligi bilan uglerodning bevosita oksidlanishi CO hosil bo'lishiga olib keladi, ularning etarli miqdori bilan CO 2 hosil bo'ladi. Ushbu oksidlarning ba'zi xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 1.

Jadval 1. Uglerod oksidlarining fizik xossalari.

Uglerod oksidini olish

Sof CO ni laboratoriyada chumoli kislotasini (HCOOH) konsentrlangan sulfat kislota bilan ~ 140 ° C da suvsizlantirish orqali olish mumkin:

HCOOH = CO + H 2 O.

Kichik miqdorda karbonat angidridni kislotalarning karbonatlarga ta'sirida osongina olish mumkin:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Sanoat miqyosida CO 2 asosan ammiak sintezi jarayonida qo'shimcha mahsulot sifatida ishlab chiqariladi:

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2;

CO + H 2 O = CO 2 + H 2.

Ohaktoshni kaltsiylash orqali katta miqdordagi karbonat angidrid olinadi:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

Uglerod oksidining kimyoviy xossalari

Uglerod oksidi yuqori haroratlarda reaktivdir. U o'zini kuchli restavrator sifatida namoyon qiladi. Kislorod, xlor, oltingugurt, ammiak, ishqorlar, metallar bilan reaksiyaga kirishadi.

CO + NaOH = Na (HCOO) (t = 120-130 ° S, p);

CO + H 2 = CH 4 + H 2 O (t = 150 - 200 o C, kat. Ni);

CO + 2H 2 = CH 3 OH (t = 250 - 300 o C, kat. CuO / Cr 2 O 3);

2CO + O 2 = 2CO 2 (kat. MnO 2 / CuO);

CO + Cl 2 = CCl 2 O (t = 125 - 150 ° S, kat. C);

4CO + Ni = (t = 50 - 100 o C);

5CO + Fe = (t = 100 - 200 o C, p).

Karbonat angidrid kislotali xususiyatga ega: u gidroksidi, ammiak gidrat bilan reaksiyaga kirishadi. Faol metallar, vodorod, uglerod bilan kamayadi.

CO 2 + NaOH suyultirilgan = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH kons = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba (OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O = Ba (HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 O = NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 ° C, kat. Cu 2 O);

CO 2 + C = 2CO (t> 1000 o C);

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.

Uglerod oksidini qo'llash

Uglerod oksidi ishlab chiqaruvchi gaz yoki suv gazi shaklida yoqilg'i sifatida keng qo'llaniladi va ko'mir bilan qaytarilishi natijasida ko'plab metallarni oksidlaridan ajratishda ham hosil bo'ladi. Generator gazi havoni issiq ko'mirdan o'tkazish orqali ishlab chiqariladi. Uning tarkibida H 2 va CH 4 62 izlari bilan taxminan 25% CO, 4% CO2 va 70% N 2 mavjud.

Karbonat angidriddan foydalanish ko'pincha uning jismoniy xususiyatlariga bog'liq. U sovutuvchi vosita sifatida, gazlangan ichimliklar uchun, engil (ko'pikli) plastmassalarni tayyorlashda va inert atmosferani yaratish uchun gaz sifatida ishlatiladi.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

2-MISA

Mashq qilish	Uglerod oksidi (IV) CO 2 havodan qancha og'irroq ekanligini aniqlang.
Yechim	Berilgan gaz massasining bir xil hajmda, bir xil harorat va bir xil bosimda olingan boshqa gaz massasiga nisbati birinchi gazning ikkinchisiga nisbatan nisbiy zichligi deyiladi. Bu qiymat birinchi gaz ikkinchi gazdan necha marta og'irroq yoki engilroq ekanligini ko'rsatadi. Havoning nisbiy molekulyar og'irligi 29 ga teng (havodagi azot, kislorod va boshqa gazlar miqdorini hisobga olgan holda) olinadi. Shuni ta'kidlash kerakki, "havoning nisbiy molekulyar og'irligi" tushunchasi an'anaviy ravishda qo'llaniladi, chunki havo gazlar aralashmasidir. D havo (CO 2) = M r (CO 2) / M r (havo); D havo (CO 2) = 44/29 = 1,517. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Javob	Uglerod oksidi (IV) CO 2 havodan 1,517 marta og'irroqdir.

4 deb ham ataladigan karbonat angidrid bir qator moddalar bilan reaksiyaga kirishib, eng xilma-xil tarkibga va kimyoviy xossalarga ega birikmalar hosil qiladi. Polar bo'lmagan molekulalardan iborat bo'lib, u juda zaif molekulalararo aloqalarga ega va harorat 31 darajadan yuqori bo'lgan taqdirdagina topilishi mumkin. Karbonat angidrid - bu bitta uglerod atomi va ikkita kislorod atomidan tashkil topgan kimyoviy birikma.

Uglerod oksidi 4: formula va asosiy ma'lumotlar

Karbonat angidrid Yer atmosferasida past konsentratsiyalarda mavjud va issiqxona gazi vazifasini bajaradi. Uning kimyoviy formulasi CO 2 dir. Yuqori haroratlarda u faqat gazsimon holatda bo'lishi mumkin. Qattiq holatda u quruq muz deb ataladi.

Karbonat angidrid uglerod aylanishining muhim tarkibiy qismidir. Bu ko'pchilikdan keladi tabiiy manbalar vulqon degassatsiyasi, organik moddalarni yoqish va tirik aerob organizmlarning nafas olish jarayonlari. Karbon dioksidning antropogen manbalari asosan elektr energiyasi va transport ishlab chiqarish uchun turli qazilma yoqilg'ilarni yoqish bilan bog'liq.

Bundan tashqari, fermentatsiya va hujayrali nafas olishdan turli mikroorganizmlar tomonidan ishlab chiqariladi. O'simliklar fotosintez deb ataladigan jarayon davomida karbonat angidridni kislorodga aylantirib, uglevodlarni hosil qilish uchun ham uglerod, ham kisloroddan foydalanadi. Bundan tashqari, o'simliklar atmosferaga kislorod chiqaradi, keyinchalik u geterotrof organizmlar tomonidan nafas olish uchun ishlatiladi.

Tanadagi karbonat angidrid (CO2).

Uglerod oksidi 4 bilan reaksiyaga kirishadi turli moddalar va metabolizmning gazsimon chiqindi mahsulotidir. Uning 90% dan ortig'i qonda bikarbonat (HCO 3) shaklida mavjud. Qolganlari erigan CO 2 yoki karbonat kislotasi (H2CO 3). Jigar va buyraklar kabi organlar qondagi bu birikmalarni muvozanatlash uchun javobgardir. Bikarbonat Kimyoviy modda bufer vazifasini bajaradi. Bu kislotalilikning oshishiga yo'l qo'ymaslik uchun qon pH darajasini to'g'ri darajada ushlab turadi.

Karbonat angidridning tuzilishi va xossalari

Karbonat angidrid (CO 2) xona haroratida va undan yuqori haroratda gaz bo'lgan kimyoviy birikma. U bir uglerod atomi va ikkita kislorod atomidan iborat. Odamlar va hayvonlar nafas olayotganda karbonat angidridni chiqaradilar. Bundan tashqari, u har doim organik narsa yondirilganda hosil bo'ladi. O'simliklar oziq-ovqat ishlab chiqarish uchun karbonat angidriddan foydalanadi. Bu jarayon fotosintez deb ataladi.

Karbonat angidridning xossalari 1750-yillardayoq Shotlandiya olimi Jozef Blek tomonidan o'rganilgan. issiqlik energiyasini olish va sayyoramizdagi iqlim va ob-havoga ta'sir qilish qobiliyatiga ega. Aynan u global isish va Yer yuzasi haroratining oshishiga sabab bo'lgan.

Biologik rol

Uglerod oksidi 4 turli moddalar bilan reaksiyaga kirishadi va organizmlarda shakar, yog'lar va aminokislotalarning parchalanishidan energiya oladigan yakuniy mahsulotdir. Bu jarayon barcha o'simliklar, hayvonlar, ko'plab zamburug'lar va ba'zi bakteriyalar uchun xarakterli ekanligi ma'lum. Yuqori hayvonlarda karbonat angidrid qonda tana to'qimalaridan o'pkaga o'tadi va u erdan chiqariladi. O'simliklar uni atmosferadan fotosintezda foydalanish uchun oladi.

Quruq muz

Quruq muz yoki qattiq karbonat angidrid -78,5 ° S haroratli CO 2 gazining qattiq holatidir. Tabiiy shaklda bu modda tabiatda mavjud emas, balki inson tomonidan ishlab chiqariladi. U rangsiz va gazlangan ichimliklar tayyorlash uchun, muzqaymoq idishlarida sovutish elementi sifatida va kosmetologiyada, masalan, siğillarni muzlatish uchun ishlatilishi mumkin. Quruq muz bug'lari bo'g'ilishga olib keladi va o'limga olib kelishi mumkin. Quruq muzdan foydalanganda ehtiyotkorlik va professionallikni ta'minlash kerak.

Oddiy bosim ostida u suyuqlikdan erimaydi, aksincha, to'g'ridan-to'g'ri qattiq holatdan gazga o'tadi. Bu sublimatsiya deb ataladi. U to'g'ridan-to'g'ri dan o'zgaradi mustahkam juda past haroratdan yuqori har qanday haroratda gazga. Oddiy havo haroratida quruq muz sublimatsiya qiladi. Bu hidsiz va rangsiz karbonat angidridni hosil qiladi. Karbonat angidridni 5,1 atm dan yuqori bosimlarda suyultirish mumkin. Quruq muzdan chiqadigan gaz shunchalik sovuqki, havo bilan aralashganda, u havodagi suv bug'ini qalin oq tutunga o'xshash tumanga sovutadi.

Tayyorlanishi, kimyoviy xossalari va reaksiyalari

Sanoatda uglerod oksidi 4 ikki usulda olinadi:

1. Yoqilg'i yoqish bilan (C + O 2 = CO 2).
2. Ohaktoshning termal parchalanishi bilan (CaCO 3 = CaO + CO 2).

Olingan uglerod oksidi 4 hajmi tozalanadi, suyultiriladi va maxsus tsilindrlarga pompalanadi.

Uglerod oksidi 4 kislotali bo'lib, quyidagi moddalar bilan reaksiyaga kirishadi:

• Suv. Eritmada karbonat kislota hosil bo'ladi (H 2 CO 3).
• Ishqoriy eritmalar. Uglerod oksidi 4 (formula CO 2) ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi. Bunda o'rta va kislotali tuzlar (NaHCO 3) hosil bo'ladi.
• Bu reaksiyalar karbonat tuzlarini (CaCO 3 va Na 2 CO 3) hosil qiladi.
• Uglerod. Uglerod oksidi 4 issiq ko'mir bilan reaksiyaga kirishganda, uglerod oksidi 2 (uglerod oksidi) hosil bo'lib, zaharlanishga olib kelishi mumkin. (CO 2 + C = 2CO).
• Magniy. Qoida tariqasida, karbonat angidrid yonishni qo'llab-quvvatlamaydi, faqat juda yuqori haroratlarda ba'zi metallar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Masalan, yondirilgan magniy CO 2 da yonishini oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi (2Mg + CO 2 = 2MgO + C) davom ettiradi.

Uglerod oksidi 4 ning sifatli reaktsiyasi ohaktosh suvi (Ca (OH) 2 yoki barit suvi (Ba (OH) 2) orqali o'tganda o'zini namoyon qiladi. Bulutlilik va yog'ingarchilik kuzatilishi mumkin. , chunki erimaydigan karbonatlar eriydigan bikarbonatlarga aylanadi. (karbonat kislotaning kislotali tuzlari).

Metan (tabiiy gaz), neft distillatlari (benzin, dizel, kerosin, propan), ko'mir yoki yog'och kabi barcha karbonli yoqilg'ilar yondirilganda ham karbonat angidrid hosil bo'ladi. Aksariyat hollarda suv ham chiqariladi.

Karbonat angidrid (karbonat angidrid) bir uglerod atomi va ikkita kislorod atomidan iborat bo'lib, ular kovalent aloqalar (yoki elektronlarning bo'linishi) bilan bog'langan. Sof uglerod juda kam uchraydi. Tabiatda faqat minerallar, grafit va olmos shaklida mavjud. Shunga qaramay, u vodorod va kislorod bilan birlashganda, sayyoradagi hamma narsani tashkil etuvchi asosiy birikmalarni hosil qiluvchi hayotning qurilish blokidir.

Ko'mir, neft va tabiiy gaz kabi uglevodorodlar vodorod va ugleroddan tashkil topgan birikmalardir. Bu element kaltsitda (CaCo 3), choʻkindi va metamorfik jinslardagi minerallarda, ohaktosh va marmarda uchraydi. Bu fotoalbom yoqilg'idan tortib DNKgacha bo'lgan barcha organik moddalarni o'z ichiga olgan element.

Uglerod oksidi (II) va (IV)

Kimyo va biologiyadan integratsiyalashgan dars

Vazifalar: uglerod oksidi (II) va (IV) haqidagi bilimlarni o'rganish va tizimlashtirish; jonli va jonsiz tabiat o'rtasidagi munosabatni ochib berish; uglerod oksidlarining inson organizmiga ta'siri haqidagi bilimlarni mustahkamlash; laboratoriya jihozlari bilan ishlash qobiliyatini mustahkamlash.

Uskunalar: HCl eritmasi, lakmus, Ca (OH) 2, CaCO 3, shisha tayoq, uy qurilishi stollari, ko'chma taxta, to'p va tayoq modeli.

Darslar davomida

Biologiya o'qituvchisi dars mavzusi va maqsadlarini bildiradi.

Kimyo o'qituvchisi. Kovalent bog lanish nazariyasiga asoslanib, (II) va (IV) uglerod oksidlarining elektron va tuzilish formulalarini tuzing.

Uglerod oksidi (II) ning kimyoviy formulasi CO, uglerod atomi normal holatda.

Juftlanmagan elektronlarning juftlashishi tufayli ikkita kovalent qutb bog'lanish, uchinchi kovalent bog'lanish donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo'ladi. Donor kislorod atomidir, chunki u elektronlarning erkin juftligini ta'minlaydi; qabul qiluvchi uglerod atomidir, chunki erkin orbitalni ta'minlaydi.

Sanoatda uglerod oksidi (II) CO 2 ni issiq ko'mir ustidan yuqori haroratda o'tkazish orqali olinadi. Shuningdek, u kislorod etishmasligi bilan ko'mirni yoqish paytida ham hosil bo'ladi. ( O‘quvchi doskaga reaksiya tenglamasini yozadi)

Laboratoriyada CO konsentrlangan H 2 SO 4 chumoli kislotasiga ta'sir qilish orqali olinadi. ( O'qituvchi reaksiya tenglamasini yozadi.)

Biologiya o'qituvchisi. Shunday qilib, siz uglerod oksidi (II) ishlab chiqarish bilan tanishdingiz. Uglerod oksidi (II) ning fizik xususiyatlari qanday?

Talaba. Bu rangsiz gaz, zaharli, hidsiz, havodan engilroq, suvda yomon eriydi, qaynash harorati -191,5 ° C, -205 ° C da qotib qoladi.

Kimyo o'qituvchisi. Uglerod oksidi uchun xavfli miqdorda inson hayoti avtomobillarning chiqindi gazlarida mavjud. Shuning uchun garajlar yaxshi havalandırılmalıdır, ayniqsa dvigatelni ishga tushirishda.

Biologiya o'qituvchisi. Uglerod oksidi inson tanasiga qanday ta'sir qiladi?

Talaba. Uglerod oksidi odamlar uchun juda zaharli - bu karboksigemoglobinni hosil qilganligi bilan bog'liq. Karboksigemoglobin juda kuchli birikma. Uning shakllanishi natijasida qon gemoglobini kislorod bilan o'zaro ta'sir qilmaydi va og'ir zaharlanishda odam kislorod ochligidan o'lishi mumkin.

Biologiya o'qituvchisi. Uglerod oksidi bilan zaharlanganda odamga qanday birinchi yordam ko'rsatish kerak?

Talabalar. Tez yordam chaqirish kerak, jabrlanuvchini ko'chaga olib chiqish, sun'iy nafas olish, xonani yaxshi ventilyatsiya qilish kerak.

Kimyo o'qituvchisi. Uglerod oksidi (IV) ning kimyoviy formulasini yozing va shar va tayoq modelidan foydalanib, uning tuzilishini tuzing.

Uglerod atomi hayajonlangan holatda. Barcha to'rtta kovalent qutb bog'lari juftlashtirilmagan elektronlarni juftlashtirish orqali hosil bo'ladi. Biroq, uning chiziqli tuzilishi tufayli uning molekulasi odatda qutbsizdir.
Sanoatda CO 2 ohak ishlab chiqarishda kaltsiy karbonatning parchalanishidan olinadi.
(Talaba reaksiya tenglamasini yozadi.)

Laboratoriyada CO 2 kislotalarning bo'r yoki marmar bilan o'zaro ta'siridan olinadi.
(Talabalar laboratoriya tajribasini bajaradilar.)

Biologiya o'qituvchisi. Organizmda karbonat angidrid qanday jarayonlar natijasida hosil bo'ladi?

Talaba. Karbonat angidrid organizmda oksidlanish reaktsiyalari natijasida hosil bo'ladi organik moddalar hujayrani tashkil etuvchi.

(Talabalar laboratoriya tajribasini bajaradilar.)

chunki ohak atala bulutli bo'ldi kaltsiy karbonat hosil bo'ladi. Nafas olish jarayoniga qo'shimcha ravishda, fermentatsiya va parchalanish natijasida CO2 chiqariladi.

Biologiya o'qituvchisi. Jismoniy faollik nafas olish jarayoniga ta'sir qiladimi?

Talaba. Haddan tashqari jismoniy (mushaklar) yuki bilan mushaklar kislorodni qon etkazib berishdan tezroq ishlatadi va keyin fermentatsiya orqali o'z ishlari uchun zarur bo'lgan ATPni sintez qiladi. Mushaklarda sut kislotasi C 3 H 6 O 3 hosil bo'lib, qon oqimiga kiradi. Ko'p miqdorda sut kislotasining to'planishi tanaga zararli. Og'ir jismoniy zo'riqishlardan so'ng biz bir muddat og'ir nafas olamiz - biz "kislorod qarzini" to'laymiz.

Kimyo o'qituvchisi. Ko'p miqdorda uglerod oksidi (IV) qazib olinadigan yoqilg'ilar yoqilganda atmosferaga chiqariladi. Uyda biz yoqilg'i sifatida tabiiy gazdan foydalanamiz va u deyarli 90% metan (CH 4). Men sizlardan biringizga doskaga chiqishni, reaksiya tenglamasini yozishni va uni oksidlanish-qaytarilish nuqtai nazaridan tahlil qilishni taklif qilaman.

Biologiya o'qituvchisi. Nima uchun xonani isitish uchun gaz pechlaridan foydalanish mumkin emas?

Talaba. Metan ajralmas qismdir tabiiy gaz... U yonganda havodagi karbonat angidrid miqdori ortadi, kislorod esa kamayadi. ( Jadval bilan ishlash "Tarkibi CO 2 havoda".)
Havoda 0,3% CO 2 bo'lsa, odam tez nafas olishni boshdan kechiradi; 10% da - ongni yo'qotish, 20% - lahzali falaj va tez o'lim. Bolaga ayniqsa toza havo kerak, chunki o'sayotgan organizmning to'qimalari tomonidan kislorod iste'moli kattalarnikiga qaraganda ko'proq. Shuning uchun xonani muntazam ravishda ventilyatsiya qilish kerak. Agar qonda CO 2 ortiqcha bo'lsa, nafas olish markazining qo'zg'aluvchanligi kuchayadi va nafas tez-tez va chuqurroq bo'ladi.

Biologiya o'qituvchisi. Uglerod oksidi (IV) ning o'simlik hayotidagi rolini ko'rib chiqing.

Talaba. O'simliklarda organik moddalarning hosil bo'lishi nurda CO 2 va H 2 O dan sodir bo'ladi, organik moddalardan tashqari kislorod ham hosil bo'ladi.

Fotosintez atmosferadagi karbonat angidrid miqdorini tartibga soladi, bu esa sayyoradagi haroratning ko'tarilishiga yo'l qo'ymaydi. O'simliklar har yili atmosferadan 300 milliard tonna karbonat angidridni o'zlashtiradi. Fotosintez jarayonida har yili atmosferaga 200 milliard tonna kislorod chiqariladi. Ozon momaqaldiroq paytida kisloroddan hosil bo'ladi.

Kimyo o'qituvchisi. O'ylab ko'ring Kimyoviy xossalari uglerod oksidi (IV).

Biologiya o'qituvchisi. Nafas olish jarayonida karbonat kislotaning inson organizmidagi ahamiyati qanday? ( Kino lentasi fragmenti.)
Qondagi fermentlar karbonat angidridni karbonat kislotaga aylantiradi, u vodorod va bikarbonat ionlariga ajraladi. Agar qonda H + ionlarining ko'pligi bo'lsa, ya'ni. agar qonning kislotaliligi oshirilsa, H + ionlarining bir qismi bikarbonat ionlari bilan birikib, karbonat kislota hosil qiladi va shu bilan qonni ortiqcha H + ionlaridan ozod qiladi. Agar qonda H + ionlari juda kam bo'lsa, u holda karbonat kislota dissotsiatsiyalanadi va qonda H + ionlarining konsentratsiyasi ortadi. 37 ° C da qon pH 7,36 ni tashkil qiladi.
Organizmda karbonat angidrid shaklda qon orqali tashiladi kimyoviy birikmalar- natriy va kaliy bikarbonatlar.

Materialni himoya qilish

Sinov

O'pka va to'qimalarda gaz almashinuvining tavsiya etilgan jarayonlaridan birinchi variantni bajaradiganlar chapda, ikkinchisi esa o'ngda to'g'ri javoblarning shifrlarini tanlashlari kerak.

(1) O 2 ning o'pkadan qonga o'tishi. (13)
(2) O 2 ni qondan to'qimalarga o'tkazish. (o'n to'rt)
(3) CO 2 ni to'qimalardan qonga o'tkazish. (15)
(4) CO 2 ning qondan o'pkaga o'tishi. (16)
(5) O 2 ning eritrotsitlar tomonidan qabul qilinishi. (17)
(6) Eritrositlardan O 2 ning chiqarilishi. (o'n sakkiz)
(7) Arterial qonning venoz qonga aylanishi. (19)
(8) venoz qonni arterial qonga aylantirish. (yigirma)
(9) O 2 ning gemoglobin bilan kimyoviy bog'lanishining uzilishi. (21)
(10) O 2 ning gemoglobin bilan kimyoviy bog'lanishi. (22)
(11) To'qimalarda kapillyarlar. (23)
(12) O'pka kapillyarlari. (24)

Birinchi variant bo'yicha savollar

1. To'qimalarda gaz almashinuvi jarayonlari.
2. Gaz almashinuvidagi fizik jarayonlar.

Ikkinchi variant bo'yicha savollar

1. O'pkada gaz almashinuvi jarayonlari.
2. Gaz almashinuvidagi kimyoviy jarayonlar

Vazifa

50 g kaltsiy karbonat parchalanganda ajralib chiqadigan uglerod oksidi (IV) hajmini aniqlang.

Uglerod oksidi (IV), karbonat kislota va ularning tuzlari

Modulning murakkab maqsadi: uglerod (IV) oksidi va gidroksidni hosil qilish usullarini bilish; ularni tasvirlab bering jismoniy xususiyatlar; kislota-asos xossalarining xususiyatlarini bilish; oksidlanish-qaytarilish xossalarini tavsiflash.

Uglerod kichik guruhining barcha elementlari bilan oksidlar hosil qiladi umumiy formula EO 2. CO 2 va SiO 2 kislotali xususiyatga ega, GeO 2, SnO 2, PbO 2 kislotali xossalarning ustunligi bilan amfoter xossalarini namoyon qiladi va kichik guruhda yuqoridan pastgacha kislotali xususiyatlar zaiflashadi.

Shuning uchun uglerod va kremniy uchun oksidlanish darajasi (+4) juda barqaror oksidlovchi xossalari ulanishlar katta qiyinchilik bilan ko'rsatiladi. Germaniy kichik guruhida birikmalarning oksidlovchi xossalari (+4) destabilizatsiya tufayli kuchayadi. eng yuqori daraja oksidlanish.

Uglerod oksidi (IV), karbonat kislota va ularning tuzlari

Karbonat angidrid CO 2 (karbonat angidrid) - normal sharoitda bu rangsiz va hidsiz gaz, ozgina nordon ta'mga ega, havodan taxminan 1,5 baravar og'irroq, suvda eriydi, juda oson suyultiriladi - xona haroratida bosim ostida suyuqlikka aylanishi mumkin. taxminan 60 10 5 Pa. 56,2 ° C gacha sovutilganda suyuq karbonat angidrid qotib qoladi va qorga o'xshash massaga aylanadi.

Umuman jamlangan holatlar qutbsiz chiziqli molekulalardan iborat. Kimyoviy tuzilishi CO 2 markaziy uglerod atomining sp-gibridlanishi va qo'shimcha p hosil bo'lishi bilan aniqlanadi p-p-ulanishlar: O = C = O

Irodada erigan CO 2 ning bir qismi u bilan o'zaro ta'sirlanib, karbonat kislota hosil qiladi

CO 2 + H 2 O - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3.

Karbonat angidrid gidroksidi eritmalar tomonidan oson so'riladi va karbonatlar va bikarbonatlar hosil qiladi:

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + NaOH = NaHCO 3.

CO2 molekulalari termal jihatdan juda barqaror, parchalanish faqat 2000°S haroratda boshlanadi. Shuning uchun karbonat angidrid yonmaydi va an'anaviy yoqilg'ining yonishini qo'llab-quvvatlamaydi. Ammo uning atmosferasida ba'zilari bor oddiy moddalar atomlari kislorodga katta yaqinlik ko'rsatadi, masalan, magniy qizdirilganda CO 2 atmosferasida yonadi.

Karbon kislotasi va uning tuzlari

Karbon kislotasi H 2 CO 3 mo'rt birikma bo'lib, u faqat suvli eritmalarda mavjud. Suvda erigan karbonat angidridning katta qismi gidratlangan CO 2 molekulalari shaklida, kichikroq qismi karbonat kislota hosil qiladi.

CO 2 atmosferasi bilan muvozanatdagi suvli eritmalar kislotali: = 0,04 M va pH? 4.

Uglerod kislotasi ikki asosli, kuchsiz elektrolitlarga mansub, bosqichma-bosqich dissotsilanadi (K 1 = 4, 4 10? 7; K 2 = 4, 8 10? 11). CO 2 ning suvda erishi quyidagi dinamik muvozanatni o'rnatadi:

H 2 O + CO 2 - CO 2 H 2 O - H 2 CO 3 - H + + HCO 3?

Isitilganda suvli eritma Karbonat angidrid bilan gazning eruvchanligi pasayadi, CO 2 eritmadan ajralib chiqadi va muvozanat chapga siljiydi.

Karbon kislota tuzlari

Ikki asosli bo'lgan karbonat kislotasi ikki qator tuzlarni hosil qiladi: o'rta tuzlar (karbonatlar) va kislotali (gidrokarbonatlar). Ko'pgina karbonat kislota tuzlari rangsizdir. Karbonatlardan faqat tuzlar suvda eriydi ishqoriy metallar va ammoniy.

Suvda karbonatlar gidrolizga uchraydi va shuning uchun ularning eritmalari ishqoriy reaktsiyaga ega:

Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH.

Oddiy sharoitlarda karbonat kislota hosil bo'lishi bilan keyingi gidroliz amalda sodir bo'lmaydi.

Gidrokarbonatlarning suvda erishi ham gidroliz bilan kechadi, lekin ancha kam darajada va muhit kuchsiz ishqoriy (pH ≈ 8).

Ammoniy karbonat (NH 4) 2 CO 3 yuqori va hatto normal haroratlarda, ayniqsa kuchli gidrolizga olib keladigan suv bug'lari mavjudligida juda uchuvchan bo'ladi.

Kuchli kislotalar va hatto kuchsiz sirka kislotasi karbonat kislotasini karbonatlardan siqib chiqaradi:

K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ^.

Ko'pgina karbonatlardan farqli o'laroq, barcha bikarbonatlar suvda eriydi. Ular bir xil metallarning karbonatlariga qaraganda kamroq barqaror va qizdirilganda oson parchalanib, tegishli karbonatlarga aylanadi:

2KHCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ^;

Ca (HCO 3) 2 = CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ^.

Kuchli kislotalar karbonatlar kabi bikarbonatlarni parchalaydi:

KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2

Karbonat kislota tuzlaridan eng katta qiymat bor: natriy karbonat (soda), kaliy karbonat (kaliy), kaltsiy karbonat (bo'r, marmar, ohaktosh), natriy bikarbonat (pishirish soda) va asosiy mis karbonat (CuOH) 2 CO 3 (malaxit).

Suvdagi karbonat kislotasining asosiy tuzlari amalda erimaydi va qizdirilganda oson parchalanadi:

(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.

Umuman olganda, karbonatlarning issiqlik barqarorligi karbonatni tashkil etuvchi ionlarning qutblanish xususiyatlariga bog'liq. Kationning karbonat ioniga qutblanish ta'siri qanchalik ko'p bo'lsa, tuzning parchalanish harorati shunchalik past bo'ladi. Agar kation oson deformatsiyalanishi mumkin bo'lsa, u holda karbonat ionining o'zi ham kationga qutblovchi ta'sir ko'rsatadi, bu esa tuzning parchalanish haroratining keskin pasayishiga olib keladi.

Natriy va kaliy karbonatlari parchalanmasdan eriydi, qolgan karbonatlarning aksariyati qizdirilganda metall oksidi va karbonat angidridga parchalanadi.

• Belgilanishi - C (Uglerod);
• Davr - II;
• Guruh - 14 (IVa);
• Atom massasi - 12,011;
• Atom raqami - 6;
• Atom radiusi = 77 pm;
• Kovalent radiusi = 77 pm;
• Elektronlarning taqsimlanishi - 1s 2 2s 2 2p 2;
• erish nuqtasi = 3550 ° S;
• qaynash nuqtasi = 4827 ° S;
• Elektronegativlik (Pauling / Alpred va Rohov) = 2,55 / 2,50;
• Oksidlanish darajasi: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
• Zichlik (n. At.) = 2,25 g / sm 3 (grafit);
• Molar hajmi = 5,3 sm 3 / mol.

Uglerod birikmalari:

Ko'mir shaklidagi uglerod insoniyatga qadim zamonlardan beri ma'lum, shuning uchun uning kashf etilgan sanasi haqida gapirishning ma'nosi yo'q. Aslida uning "uglerod" nomi 1787 yilda "Kimyoviy nomenklatura usuli" kitobi nashr etilganda paydo bo'lgan, unda frantsuzcha "sof ko'mir" (charbone pur) nomi o'rniga "uglerod" (uglerod) atamasi paydo bo'lgan.

Uglerod cheksiz uzunlikdagi polimer zanjirlarini hosil qilishning noyob qobiliyatiga ega va shu bilan kimyoning alohida bo'limida o'rganiladigan ulkan birikmalar sinfini keltirib chiqaradi - organik kimyo... Organik uglerod birikmalari er yuzidagi hayotning markazida, shuning uchun uglerodning ahamiyati kimyoviy element, gapirishning ma'nosi yo'q - u Yerdagi hayotning asosidir.

Endi uglerodga noorganik kimyo nuqtai nazaridan qaraylik.

Guruch. Uglerod atomining tuzilishi.

Uglerodning elektron konfiguratsiyasi 1s 2 2s 2 2p 2 (qarang. Atomlarning elektron tuzilishi). Tashqi energiya darajasida uglerod 4 ta elektronga ega: 2 tasi s-kichik darajadagi juftlashgan + 2 tasi p-orbitallarda juftlanmagan. Uglerod atomi qoʻzgʻaluvchan holatga oʻtganda (energiya sarfini talab qiladi), s-kichik sathidan bitta elektron oʻz juftligini “tarkadi” va p-kichik darajaga oʻtadi, bu yerda bitta erkin orbital mavjud. Shunday qilib, hayajonlangan holatda elektron konfiguratsiya uglerod atomi quyidagi shaklni oladi: 1s 2 2s 1 2p 3.

Guruch. Uglerod atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi.

Ushbu "quyma" uglerod atomlarining valentlik qobiliyatini sezilarli darajada kengaytiradi, ular oksidlanish holatini +4 dan (faol nometallli birikmalarda) -4 ga (metallar bilan birikmalarda) olishi mumkin.

Qo'zg'atmagan holatda, birikmalardagi uglerod atomi 2 valentlikka ega, masalan, CO (II), qo'zg'atilgan holatda esa 4: CO 2 (IV).

Uglerod atomining "o'ziga xosligi" shundan iboratki, uning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron mavjud, shuning uchun u darajani yakunlash uchun (aslida har qanday kimyoviy element atomlari bunga intiladi) bir xil "muvaffaqiyat", ham kovalent bog'lanishlar hosil qilish bilan elektronlar beradi va biriktiradi (qarang. Kovalent bog'lanish).

Uglerod oddiy modda sifatida

Oddiy modda sifatida uglerod bir nechta allotropik modifikatsiyalar shaklida bo'lishi mumkin:

• Olmos
• Grafit
• Fulleren
• Karbin

Olmos

Guruch. Olmosning kristall panjarasi.

Olmos xususiyatlari:

• rangsiz kristall modda;
• tabiatdagi eng qattiq modda;
• kuchli refraktiv ta'sirga ega;
• issiqlik va elektr tokini yomon o'tkazadi.

Guruch. Olmos tetraedr.

Olmosning g'ayrioddiy qattiqligi uning tetraedr shakliga ega bo'lgan kristall panjarasining tuzilishi bilan izohlanadi - tetraedrning markazida uglerod atomi joylashgan bo'lib, u to'rtta qo'shni atomlar bilan teng kuchli bog'lanishlar bilan bog'langan. tetraedrning (yuqoridagi rasmga qarang). Bu "qurilish" o'z navbatida qo'shni tetraedra bilan bog'liq.

Grafit

Guruch. Grafitning kristall panjarasi.

Grafit xususiyatlari:

• qatlamli strukturaning yumshoq kristalli kulrang moddasi;
• metall yorqinligi bor;
• elektr tokini yaxshi o'tkazadi.

Grafitda uglerod atomlari hosil bo'ladi muntazam olti burchakli bir tekislikda yotgan, cheksiz qatlamlarda tashkil etilgan.

Grafitda qo'shni uglerod atomlari orasidagi kimyoviy bog'lanishlar har bir atomning uchta valentlik elektroni (quyidagi rasmda ko'k rangda ko'rsatilgan), har bir uglerod atomining to'rtinchi elektroni (qizil rangda ko'rsatilgan) esa p-orbital perpendikulyar yotgan holda joylashgan. grafit qatlami tekisligiga.qatlam tekisligida kovalent bog'lanish hosil bo'lishida qatnashmaydi. Uning "maqsadlari" boshqacha - qo'shni qatlamda yotgan "aka" bilan o'zaro ta'sir qilish, grafit qatlamlari orasidagi bog'lanishni ta'minlaydi va p-elektronlarning yuqori harakatchanligi grafitning yaxshi elektr o'tkazuvchanligini belgilaydi.

Guruch. Grafitda uglerod atomi orbitallarining tarqalishi.

Fulleren

Guruch. Fulleren kristall panjarasi.

Fulleren xususiyatlari:

• fulleren molekulasi - futbol to'pi kabi ichi bo'sh sharlarga o'ralgan uglerod atomlari to'plami;
• bu sariq-to'q sariq rangli nozik kristalli moddadir;
• erish nuqtasi = 500-600 ° S;
• yarimo'tkazgich;
• shungit mineralining bir qismidir.

Karbin

Karbinning xususiyatlari:

• inert qora modda;
• polimer chiziqli molekulalardan iborat bo'lib, ulardagi atomlar o'zgaruvchan bir va uch bog'lanish orqali bog'langan;
• yarimo'tkazgich.

Uglerodning kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda uglerod inert moddadir, lekin qizdirilganda u turli xil oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.

Yuqorida aytib o'tilgan ediki, uglerodning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron mavjud (na u erda, na bu erda), shuning uchun uglerod elektronlarni berishi va qabul qilishi mumkin, ba'zi birikmalarda qaytaruvchi va boshqalarida oksidlanish xususiyatini namoyon qiladi.

Uglerod kamaytiruvchi vosita kislorod va yuqori elektromanfiylikka ega bo'lgan boshqa elementlar bilan reaktsiyalarda (elementlarning elektronegativlik jadvaliga qarang):

• havoda qizdirilganda u yonadi (karbonat angidrid hosil bo'lishi bilan kislorodning ko'pligi bilan; uning etishmasligi bilan - uglerod oksidi (II)):
  C + O 2 = CO 2;
  2C + O 2 = 2CO.
• yuqori haroratlarda oltingugurt bug'lari bilan reaksiyaga kirishadi, xlor, ftor bilan oson ta'sir qiladi:
  C + 2S = CS 2
  C + 2Cl 2 = CCl 4
  2F 2 + C = CF 4
• qizdirilganda ko'plab metallar va metall bo'lmaganlarni oksidlardan kamaytiradi:
  C 0 + Cu +2 O = Cu 0 + C +2 O;
  C 0 + C +4 O 2 = 2C +2 O
• 1000 ° C haroratda u suv bilan reaksiyaga kirishadi (gazlashtirish jarayoni), suv gazining hosil bo'lishi bilan:
  C + H 2 O = CO + H 2;

Uglerod metallar va vodorod bilan reaksiyalarda oksidlovchi xususiyatga ega:

• metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:
  Ca + 2C = CaC 2
• vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, uglerod metan hosil qiladi:
  C + 2H 2 = CH 4

Uglerod uning birikmalarining termal parchalanishi yoki metanning pirolizi (yuqori haroratda) orqali olinadi:
CH 4 = C + 2H 2.

Uglerodni qo'llash

Uglerod birikmalari keng qo'llaniladi milliy iqtisodiyot, ularning barchasini sanab o'tishning iloji yo'q, biz faqat bir nechtasini ko'rsatamiz:

• grafit qalam simlari, elektrodlar, erituvchi tigellar ishlab chiqarishda neytron moderatori sifatida ishlatiladi. yadroviy reaktorlar moylash vositasi sifatida;
• olmos zargarlik buyumlarida, kesish asbobi sifatida, burg'ulash uskunalarida, abraziv material sifatida ishlatiladi;
• qaytaruvchi vosita sifatida uglerod ma'lum metallar va metall bo'lmaganlarni (temir, kremniy) olish uchun ishlatiladi;
• uglerod faollashtirilgan uglerodning asosiy qismini tashkil qiladi, u kundalik hayotda (masalan, havo va eritmalarni tozalash uchun adsorbent sifatida), tibbiyotda (faollashtirilgan uglerod tabletkalari) va sanoatda (katalitik qo'shimchalar uchun tashuvchi sifatida) keng qo'llaniladi. , polimerizatsiya katalizatori va boshqalar).