Как получить углерод

№ 6 Углерод

История открытия:

Углерод известен с глубокой древности. В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А.Лавуазье (1772) по изучения горения алмаза на воздухе и исследований С.Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод как химический элемент был признан только в 1789 А.Лавуазье. В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом “углетвор” (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод. Латинское название сarboneum углерод получил от сarbo — уголь.

Получение:

Неполное сжигание метана : СН4 + О2 = С + 2Н2О (сажа);
Сухая перегонка древесины, каменного угля (древесный уголь, кокс).

Физические свойства:

Известны несколько кристаллических модификаций углерода: графит,алмаз, карбин, графен.
Графит – серо-черная, непрозрачная, жирная на ощупь, чешуйчатая, очень мягкая масса с металлическим блеском. При комнатной температуре и нормальном давлении (0,1 Мн/м 2 , или 1кгс/см 2 ) графит термодинамически стабилен. При атмосферном давлении и температуре около 3700°С графит возгоняется. Жидкий углерод может быть получен при давлении выше 10,5 Мн/м 2 (1051 кгс/см2) и температурах выше 3700°С. Cтруктура мелкокристаллического графита лежит в основе строения “аморфного” углерода, который не представляет собой самостоятельной модификации (кокс, сажа, древесный уголь). Нагревание некоторых разновидностей “аморфного” углерода выше 1500-1600°С без доступа воздуха вызывает их превращение в графит. Физические свойства “аморфного” углерода очень сильно зависят от дисперсности частиц и наличия примесей. Плотность, теплоемкость, теплопроводность и электропроводность “аморфного” углерода всегда выше, чем графита.
Алмаз – очень твердое, кристаллическое вещество. Кристаллы имеют кубическую гранецентрированную решетку: а=3,560. При комнатной температуре и нормальном давлении алмаз метастабилен. Заметное превращение алмаза в графит наблюдается при температурах выше 1400°С в вакууме или в инертной атмосфере.
Карбин получен искусственно. Он представляет собой мелкокристаллический порошок черного цвета (плотность 1,9 – 2 г/см 3 ). Построен из длинных цепочек атомов С, уложенных параллельно друг другу.
Графен – мономолекулярный слой (слой, толщиной в одну молекулу) атомов углерода, которые плотно упакованы в двухмерную решетку, по форме напоминающую пчелиные соты. Графен был впервые получен и исследован Александром Геймом и Константином Новоселовым, которые стали за это открытие лауреатами Нобелевской премии по физике 2010 года.

Химические свойства:

Углерод малоактивен, на холоду реагирует только с F2 (образуя CF4). При нагревании реагирует со многими неметаллами и сложными веществами, проявляя восстановительные свойства:
CO2 + C = CO выше 900°С
2H2O + C = CO2 + H2 выше 1000°С или H2O + C = CO + H2 выше 1200°С
CuO + C = Cu + CO
HNO3 + 3C = 3 CO2 + 4 NO + 2 H2O
Слабые окислительные свойства проявляются в реакциях с металлами, водородом
Ca + С = CaС2 карбид кальция
Si + С = CSi карборунд
CaO + C = CaC2 + CO

Важнейшие соединения:

Оксиды СО, СО2
Угольная кислота Н2СО3, карбонаты кальция (мел, мрамор, кальцит, известняк),
Карбиды СаС2
Органические вещества , например углеводороды, белки, жиры

Применение:

Графит используется в карандашной промышленности, также исполузется как смазка при особо высоких или низких температурах. Алмаз используется в качестве абразивного материала, драгоценных камней в ювелирных украшениях . Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. В фармакологии и медицине используются соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот, различные гетероциклы, полимеры и др. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ). Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов (нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.

Неорганическая химия

УГЛЕРОД

Углерод (символ С – от латинского Carboneum) – элемент главной подгруппы 4 группы, порядковый номер 6, электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 2 .степени окисления в соединениях -4, +2, +4.

Углерод имеет два стабильных изотопа – 12 С и 13 С.

В природе встречается как в свободном состоянии – алмаз, графит, так и в виде соединений. Большинство соединений углерода – органические вещества, углерод является основой органической жизни на Земле. Значительные количества углерода входят в состав ископаемых углеводородов – нефти, природного газа, каменного угля. Из неорганических соединений имеют практическое значение следующие минералы, в состав которых входдит углерод: MgCO3 – магнезит, CaCO3 – известняк, мел, мрамор,CaMg(CO3)2 – доломит, FeCO3 – сидерит, MnCO3 – родохрозит. Массовая доля элемента углерода в земной коре составляет 0,001.

Углерод имеет три аллотропные модификации – алмаз, графит и карбин. Алмаз – изотропный атомный кристалл, атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp 3 -гибридизации, связи между атомами углерода ковалентные и одинаковые по длине. Графит – анизитропный атомный кристалл, углерод в графите sp 2 -гибридизирован. Графит имеет слоистую структуру, причем прочность углерод-углеродных связей в одном слое значительно превышает прочность связей между слоями. Карбин состоит из линейных цепочек атомов углерода, гибридизация углерода в карбине – sp. Аморфный углерод (часто называемый просто уголь) не является самостоятельной аллотропной модификацией, а представляет собой мелкодисперстный (с очень маленькими размерами кристаллов) графит.

Аллотропные модификации могут переходить одна в другую, например алмаз превращается в графит при нагревании до 1500 o С без доступа воздуха, графит можно превратить в алмаз при 2000 o С и давлении 55000 ат.

Алмаз – бесцветные или слабоокрашенные кристаллы, плотность 3,5 г/см 3 , сильно преломляет свет. Алмаз – самое твердое вещество, нерастворим в воде, не проводит электрического тока.

Графит – серо-черное мягкое вещество, плотность 2,2 г/см 3 , в воде нерастворим, хороший проводник. Графит при 3800 o С переходит в пар (сублимирует) минуя жидкое состояние.

Карбин – вещество белого цвета, плотность 3,3 г/см 3 , в воде нерастворим, полупроводник.

УГЛЕРОД

Аллотропные модификации углерода отличаются по химической активности. Наименьшей активностью обладает алмаз, выше активность у графита, очень высокая у аморфного углерода (сажи). Графит и сажа реагируют с простыми веществами:

а) водородом в присутствии никелевого катализатора:

С алмазом реакция начинается при 1000 о С, графитом – при 700-800 о С, сажей – при 400-500 о С. При недостатке кислорода или температуре выше 1000 о С образуется СО:

Читайте также:  Как вставить на ucoz свою шапку для сайта

C + 2S = CS2 – при 700-800 о С

д) азотом – в пламени электрической дуги (2500-3000 о С):

е) с щелочными, щелочноземельными металлами и алюминием при нагревании, образуя карбиды, например:

Все карбиды можно разделить на три группы:

1. Ионные карбиды – карбиды щелочных, щелочноземельных металлов и алюминия, разлагаются водой, например:

2. Ковалентные карбиды – карбиды бора и кремния – химически стойкие алмазоподобные вещества.

3. Карбиды переходных металлов – образуются за счет внедрения атомов углерода в кристаллическую решетку металла. Электропроводны, обладают высокой твердостью, химически устойчивы.

Углерод реагирует со сложными веществами, проявляя восстановительные свойства:

а) восстанавливает оксиды металлов при нагревании, например:

CuO + C = Cu + CO SnO2 + 2C = Sn + 2CO

б) восстанавливает накоторые соли при нагревании:

в) окисляется концентрированной серной и азотной кислотой:

Получение и применение углерода.

Алмазы добывают из природных месторождений и получают искусственно из графита при 2000 о С и 100000 ат. Природные алмазы после специальной обработки – огранки – называются бриллиантами и используются в ювелирной технике. Синтетические алмазы используются в качестве абразивного материала и для изготовления металлорежущего инструмента – сверл, фрез и т.д.

Графит получают нагреванием сажи без доступа воздуха при 2000-2500 о С. Применяют графит для изготовления карандашей, электродов, щеток электродвигателей, в качестве смазочного материала, как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.

Сажу получают пиролизом метана при 2000 о С:

Сажу используют при изготовлении резины (в качестве наполнителя), туши, типографской краски.

Активированный уголь получают обугливанием древесины без доступа воздуха с последующей обработкой перегретым водяным паром. Благодаря высокой удельной поверхности (до 1000 м 2 /г) активированный уголь обладает очень высокой сорбционной способностью – способностью поглощать газообразные и жидкие вещества. Активированный уголь применяется в качестве сорбента в противогазах и в здушных фильтрах.

СОЕДИНЕНИЯ УГЛЕРОДА

Подавляющая часть соединений углерода – органические и изучаются в курсе органической химии. К неорганическим соединениям углерода можно условно отнести метан, СО, СО2, угольную кислоту и ее соли – карбонаты.

МЕТАН

Степень окисления углерода в метане -4, гибридизации атома – sp 3 , молекула имеет форму тетраэдра, в вершинах которого находятся атомы водорода. Молекула метана неполярна.

Метан – бесцветный газ, без вкуса запаха, температура плавления -183 o С, кипения -162 o С, в воде практически нерастворим. При температуре ниже 0 o С образует гидрат состава СН4*nH2O.

Вследствие низкой полярности связей С-Н и отсутствием у атома углерода свободных электронных пар, метан не проявляет ни кислотных, ни основных свойств. Метан является восстановителем.

а) горит в кислороде и на воздухе почти бесцветным пламенем с выделением большого количества теплоты:

Смеси метана с воздухом чрезвычайно взрывчаты.

б) восстанавливает при нагревании оксиды металлов:

в) с фтором реагирует со взрывом:

Метан – основной компонент природного газа (объемная доля 0,9-0,95). В лаборатории метан можно получить сплавлением безводного ацетата натрия со щелочью:

а) в качестве топлива

б) для получения сажи

в) для получения водорода (конверсия метана при 800-900 o С):

д) в качестве сырья для получения ацетилена

ОКСИД УГЛЕРОДА (2)

В молекуле СО атом углерода находится состоянии sp-гибридизации, связь С-О тройная. Две связи возникают за счет неспаренных электронов атомов углерода и кислорода, третья – по донорно-акцепторному механизму за счет электронной пары кислорода и свободной орбитали атома углерода:

С О

Энергия связи в молекуле СО составляет 1076 кДж/моль.

СО – бесцветный газ без запаха и вкуса, температура плавления -205 o С, кипения -192 o С, очень ядовит, так как связывается с гемоглобином прочнее, чем кислород, в результате чего СО блокирует перенос кислорода в организме. В воде СО растворим плохо.

СО – несолеобразующий оксид. В обычных условиях не взаимодействует с водой и щелочами, в жестких условиях – под давлением 6-8 ат (0,6-0,8 МПа) и 120-130 o С взаимодействует с гидроксидом натрия:

NaOH + CO = HCOONa

однако вода в этой реакции не образуется даже при избытке щелочи, поэтому эта реакция не позволяет причислить СО к кислотным оксидам.

Оксид углерода (2) взаимодействует:

а) с переходными металлами, образуя карбонилы, например:

Карбонилы железа и никеля – летучие ядовитые жидкости, атом металла в карбониле находится в нулевой степени окисления.

б) с водородом при 250-300 o С и 60 ат (6 МПа) в присутствии катализаторов CuO и Cr2O3:

в) с хлором в присутствии активированного угля в качестве катализатора:

при этом образуется фосген.

г) горит с выделением большого количества тепла:

CO + O2 = 2CO2 Н = -283 кДж/моль

д) восстанавливает при нагревании оксиды металлов (стоящих в ряду напряжений правее алюминия), например:

В промышленности СО получают:

а) сжиганием углерода при температуре выше 1000 o С и недостатке кислорода:

б) взаимодействием углекислого газа с раскаленным коксом:

в) взаимодействием водяного пара с раскаленным коксом:

при этом образуется смесь СО и водорода, которая называется “водяной газ”.

В лаборатории СО можно получить обезвоживанием муравьиной кислоты концентрированной серной кислотой при нагревании:

Оксид углерода (2) применяют:

а) в качестве топлива

б) в синтезе метанола, спиртов, альдегидов, кислот

в) для получения карбонилов металлов

г) в качестве восстановителя

ОКСИД УГЛЕРОДА (4). УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА. КАРБОНАТЫ.

Молекула оксида углерода (4) – СО2 – линейна, атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации, молекула в целом неполярна, хотя связи С-О – ковалентные полярные.

СО2 – бесцветный газ со слабым кислым запахом и вкусом, при 20 о С и 50 ат (5 МПа) сжижается. При испарении жидкий углекислый газ затвердевает, образуя снегообразную массу, которая при -78 о С сублимирует – испаряется, минуя жидкое состояние. спресованный твердый СО2 называют “сухой лед”. Растворимость СО2 при 20 o С равна 0,9 объема СО2 в одном объеме воды. Углекислый газ неядовит, но дыхания не поддерживает.

Углекислый газ – кислотный оксид:

а) взаимодействует с водными растворами щелочей, например:

б) раскаленным магнием восстанавливается до углерода:

в) взаимодействует с аммиаком при 150-200 о С и 100-200 ат (10-20 МПа) с образованием карбамида (мочевины): 2NH3 + CO2 = NH2 -C(О)-NH2 + H2 O

При обычных условиях (комнатная температура, атмосферное давление) СО2 взаимодействует с аммиаком в присутствии воды:

то, какая соль получится, определяется соотношением между количествами реагирующих NH3 и СО2 .

г) с водой образует нестойкую угольную кислоту, причем в H2 CO3 переходит около 0,01 растворенного СО2 :

Угольная кислота – слабая двухосновная кислота:

H2 CO3 = H + + HCO3 – 1-ая ступень HCO2 – = H + + CO2 2- 2-ая ступень

Диссоциация назначительна уже по первой ступени. Угольная кислота известна только в разбавленных водных растворах. при подкислении растворов, содержащих угольную кислоту, она разрушается:

Читайте также:  Как почистить хост

Однако угольная кислота (и СО2 ) может вытеснить более слабые кислоты ( например HCN, H2 SiO3 , C6 H5 OH) из их солей:

Угольная кислота образует два ряда солей: кислые – гидрокарбонаты и средние – карбонаты. Большинство гидрокарбонатов растворимо в воде, из карбонатов в воде растворимы только карбонаты щелочных металлов и аммония. Карбонаты образуются при пропускании СО2 в раствор щелочи, например:

при этом раствор мутнеет, однако о мере дальнейшего пропускания СО2 снова становится прозрачным за счет образования хорошо растворимого гидрокарбоната кальция:

В безводном состоянии выделены только гидрокарбонаты щелочных металлов и аммония. Гидрокарбонаты щелочноземельных металлов разлагаются при нагревании раствора:

твердые гидрокарбонаты щелочных металлов разлагаются при несильном нагревании (100-1200С):

Карбонаты при нагревании разлагаются на оксид металла и СО2, температура разложения зависит от основных свойств металла: чем они сильнее выражены, тем выше температура разложения, например:

CuCO3 = CuO + CO2 – при 300-400 о С СaCO3 = CaO + CO2 – при 800-1000 о С

Карбонат и гидрокарбонат аммония разлагается на СО2, аммиак и воду при температуре 80-100 о С:

разложение медленно идет уже при комнатной температуре. Карбонаты щелочных металлов термически устойчивы. При обработке твердых карбонатов или их растворов кислотами, более сильными, чем угольная, происходит выделение СО2:

Растворимые карбонаты в водных растворах гидролизованы:

Получение СО2 и карбонатов.

В промышленности углекислый газ получают:

а) при обжиге известняка:

б) в процессе брожения:

в) большие количества СО2 содержатся в топочных газах -продуктах сгорания углеводородного топлива.

В лаборатории СО2 можно получить, действуя на мрамор соляной кислотой:

В промышленности получают карбонаты натрия (кальцинированная сода) и калия (поташ). Карбонат натрия в настоящее время получают аммиачным способом, процесс состоит из следующих основных стадий:

1. насыщения охлажденного водного раствора NaCl аммиаком и СО2 под давлением: NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl

Образующийся гидрокарбонат натрия плохо растворим в холодной воде и выпадает в осадок, который отфильтровывают.

2. прокаливания гидрокарбоната натрия:

Технологический процесс прокаливания гидрокарбоната натрия называется кальцинацией, поэтому образующийся продукт называют кальцинированной содой. Гидрокарбонат натрия NaHCO3 часто называют питьевой содой, а кристаллогидрат Na2CO3*10H2O – кристаллической содой.

Карбонат калия получают из золы, образующейся при сжигании древесины, очень много карбоната калия содержит зола подсолнуха.

Применение СО2 и карбонатов.

Углекислый газ применяют:

а) для получения карбамида

б) в производстве соды

в) в виде сухого льда в качестве хладагента при охлаждении пищевых продуктов, например мороженого.

г) в качестве консерванта – углекислым газом заполняют овощехранилища

Известняк CaCO3 – в строительстве

Соду Na2CO3 – в стекольной, мыловаренной промышленности, целлюлозно-бумажной, текстильной, нефтяной, в качестве моющего средства. Сода служит сырьем для получения многих других солей натрия.

Поташ K2CO3 – в качестве сырья для получения солей калия.

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Химия – рефераты, шпаргалки, семинары, конспекты, лекции

Методы извлечения углерода

Добыча углерода химическими методами не выгодно, поскольку гораздо дешевле и проще добывать углерод из природного угля, мировой ежегодная добыча которого составляет около 2 миллиардов тонн. Остановимся более подробно на добыче различных аллотропных модификаций углерода.

Алмаз. При температуре +1500 ° С и давлении 65 000 атмосфер в смеси графита и жидкого катализатора (железа или никеля) образуются искусственные алмазы. Таким образом за десять минут можно получить около 20 граммов мелких алмазов. По другой методике добывают алмазы действием на ту же смесь графита и катализатора взрывной волной, в этом случае можно перевести в алмаз почти весь графит, но кристаллы добытого алмаза очень малы.

Крупные месторождения алмазов обнаружены в Якутии и Африке.

Графит. Графит обычно добывают из его месторождений, иногда бывают довольно мощными. Годовая добыча графита составляет примерно 500 тысяч тонн.

Достаточно распространенный метод извлечения графитовых изделий заданной формы. Для этого металлорганических соединение определенной формы нагревают до +500 . 800 ° С при отсутствии воздуха. Вследствие такого процесса происходит графитизация вещества.

активированный уголь. Активированный (или активное) уголь добывают нагреванием каменного или животного угля в струе водяного пара и воздуха. При этом различные примеси из угля извлекаются и происходит частичное окисление угля. После очистки от примесей на поверхности угля образуется большое количество пор, а после окисления воздухом – появляются такие структурные фрагменты, как C = O, C – OH. Вследствие такой обработки угля становится способным поглощать (адсорбировать) некоторые вещества на своей поверхности. Адсорбция – это способность вещества удерживать на своей поверхности газообразные, жидкие или твердые соединения.

Это вещество добывают сильным нагреванием каменного угля без доступа воздуха.

карбин. Карбин добывают етину (С2Н2) пи-Ролиз.

Фуллерены и нанотрубки. Фуллерены и на-нотрубкы добывают при пропускании электрического разряда между графитовыми электродами в атмосфере гелия. В зависимости от температуры, давления и наличия каталитических количеств некоторых металлов могут выходить молекулы с различным содержанием атомов углерода, начиная от С60, С70, С72, С74 и заканчивая С960 и С1020.

Углерод

Углерод

Углерод – неметаллический элемент IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева, является важнейшей частью всех органических веществ в природе.

Общая характеристика элементов IVa группы

От C к Pb (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Из элементов IVа группы углерод и кремний относятся к неметаллам, германий, олово и свинец – металлы.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 2 :

  • C – 2s 2 2p 2
  • Si – 3s 2 3p 2
  • Ge – 4s 2 4p 2
  • Sn – 5s 2 5p 2
  • Pb – 6s 2 6p 2

Природные соединения

В природе углерод встречается в виде следующих соединений:

  • Аллотропных модификаций – графит, алмаз, фуллерен
  • MgCO3 – магнезит
  • CaCO3 – кальцит (мел, мрамор)
  • CaCO3*MgCO3 – доломит

Получение

Углерод получают в ходе пиролиза углеводородов (пиролиз – нагревание без доступа кислорода). Также применяется получение углеродистых соединений: древесины и каменного угля.

Химические свойства

При нагревании углерод реагирует со многими неметаллами: водородом, кислородом, фтором.

2С + O2 → (t) 2CO (угарный газ – продукт неполного окисления углерода, образуется при недостатке кислорода)

С + O2 → (t) CO2 (углекислый газ – продукт полного окисления углерода, образуется при достаточном количестве кислорода)

Реакции с металлами

При нагревании углерод реагирует с металлами, проявляя свои окислительные свойства. Напомню, что металлы могут принимать только положительные степени окисления.

Читайте также:  Как лечить колит

Ca + C → CaC2 (карбид кальция, СО углерода = -1)

Al + C → Al4C3 (карбид алюминий, СО углерода -4)

Очевидно, что степень окисления углерода в соединении с различными металлами может отличаться.

Углерод – хороший восстановитель. С помощью него металлургическая промышленность справляется с задачей получения чистых металлов из их оксидов:

Углерод восстанавливает не только металлы из их оксидов, но и неметаллы подобным образом:

SiO2 + C → (t) Si + CO

Может восстановить и собственный оксид:

Известная реакция взаимодействия угля с водяным паром, называемая также газификацией угля, торфа, сланца – крайне важна в промышленности:

Реакции с кислотами

В реакциях с кислотами углерод проявляет себя как восстановитель:

Оксид углерода II – СO

Оксид углерода II – продукт неполного окисления углерода. Несолеобразующий оксид. Это чрезвычайно опасное вещество часто образуется при пожарах в замкнутых помещениях, при прогревании машины в гараже.

Растворяясь в крови угарный газ (имеющий в 300 раз большее сродство к гемоглобину, чем кислород) легко выигрывает конкуренцию у кислорода и занимает его место в эритроцитах. Отравление угарным газом нередко заканчивается летальным исходом.

В промышленности угарный газ получают восстановлением оксида углерода IV или газификацией угля (t = 1000 °С).

В лаборатории угарный газ получают при разложении муравьиной кислоты в присутствии серной:

Полностью окисляется до углекислого газа в реакции с кислородом, восстанавливает оксиды металлов.

FeO + CO → Fe + CO2

Образование карбонилов – чрезвычайно токсичных веществ.

Оксид углерода IV – CO2

Продукт полного окисления углерода. Относится к кислотным оксидам, соответствует угольной кислоте H2CO3. Бесцветный газ, без запаха.

В промышленности углекислый газ получают при разложении известняка, в ходе производства алкоголя, при спиртовом брожении глюкозы.

В лабораторных условиях используют реакцию мела (мрамора) с соляной кислотой.

Углекислый газ образуется при горении органических веществ:

    Реакция с водой

В результате реакции с водой образуется нестойкая угольная кислота, которая сразу же распадается на воду и углекислый газ.

Реакции с основными оксидами и основаниями

В ходе реакций с основаниями и основными оксидами углекислый газ образует соли угольной кислоты: средние – карбонаты (при избытке основания), кислые – гидрокарбонаты (при избытке кислотного оксида).

2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O (соотношение основание – кислотный оксид 2:1)

KOH + CO2 → KHCO3 (соотношение основание – кислотный оксид 1:1)

При нагревании способен окислять металлы до их оксидов.

Zn + CO2 → (t) ZnO + CO

Угольная кислота

Слабая двухосновная кислота, существующая только в растворах, разлагается на воду и углекислый газ.

Определить наличие карбонат-иона можно с помощью кислоты: такая реакция сопровождается “закипанием” – появлением пузырьков бесцветного газа без запаха.

Я не раз встречал описание реакций, связанных с этой кислотой, которое заслуживает нашего внимания. В задании было сказано, что при добавлении к раствору гидроксида кальция углекислого газа осадок появлялся, при дальнейшем пропускании углекислого газа – помутнение исчезало.

Это можно легко объяснить, вспомнив про способность угольной кислоты образовывать кислые соли, которые растворимы.

Чтобы сделать из средней соли (карбоната) – кислую соль (гидрокарбонат) нужно добавить угольную кислоту. Однако написать ее формулу H2CO3 – ошибка. Ее следует записать в виде воды и углекислого газа.

Li2CO3 + CO2 + H2O → LiHCO3 (средняя соль + кислота = кислая соль)

Чтобы вернуть среднюю соль, следует добавить к кислой соли щелочь.

Нагревание солей угольной кислоты

При нагревании карбонаты распадаются на соответствующий оксид металла и углекислый газ, гидрокарбонаты – на соответствующий оксид металла, углекислый газ и воду.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2020-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Как получить углерод?

Под углеродом подразумевается химический элемент, с неметаллическими свойствами. Он обозначается буквой С и считается химическим элементом четвертой группы второго периода в периодической системе Менделеева. Его порядковый номер 6, а атомная масса составляет 12,0107. Сегодня известно несколько видов модификаций углерода. Алмаз, графит являются углеродом, при этом различаются они строением своей кристаллической решетки. Существуют также фуллерен, карбин и менее известный лонсдейлит, который был найден в метеоритах, которые упали на землю. В очень больших количествах углерод также содержится в каменных углях, которые используются в качестве топлива. Также из него производятся угольные электроды для промышленных печей и т.п.

Промышленные способы изготовления углерода

Существует сегодня четыре наиболее распространенных способов получения технического углерода. В их основе лежит термоокислительное разложение газообразных и жидких углеводородов. Однако, в зависимости от используемого сырья, различают: печной, ламповый, термический и канальный способы. Кроме промышленных способов существует несколько способов, при которых также можно получить углерод.

Отличным способом получения углерода в домашних условиях считается изготовление соединения углерода с помощью сахара. Для данного эксперимента вам понадобится концентрат серной кислоты, перчатки, сахар, вода и серная кислота.

  • Перед тем, как получить углерод, нужно взять стеклянную колбу.
  • Далее насыпьте в нее немного сахара.
  • После этого налейте в эту же колбу воду. Количество воды должно на два сантиметра превышать уровень сахара.
  • Далее следует быть очень аккуратным, так как дело вам предстоит иметь с серной кислотой.
  • Возьмите концентрированную серную кислоту, далее осторожно небольшими каплями добавьте ее в эту же колбу с сахаром. Через некоторое время в колбе будет образован чистый углерод.

Также существует еще один способ при использовании резины:

  • Возьмите металлическую емкость, которая дополнительно имеет плотнозакрывающуюся крышку и газоотводную трубку.
  • Далее погрузите в эту емкость кусок резины.
  • После этого нужно поставить емкость на газовую горелку.
  • Конец газоотводной трубки нужно будет опустить в банку. Во время нагревания без воздуха, резина не будет гореть, она будет разлагаться, при этом из газоотводной трубки выходить будут газы (метан, жидкие углеводороды).
  • Через некоторое время у вас на дне емкости должен остаться углерод. Формула данного соединения будет содержать в себе большое количества С, то есть углерода.

Более простым способом считается получение оксида углерода. Заметим, что перед тем, как получить оксид углерода нужно иметь простой этилен. При его сгорании ( C2H4+3O2=2CO2+2H2O ) вы получите оксид углерода и воду.

Обратите внимание: При работе с кислотой вы должны принимать меры предосторожности (надевать перчатки и очки). Во время термического разложения резины данный эксперимент нужно проводить только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении.

Оцените статью
Добавить комментарий