Süsinik (C)– tüüpiline mittemetall; perioodilisuse tabelis on see IV rühma, põhialagrupi 2. perioodil. Seerianumber 6, Ar = 12,011 amu, tuumalaeng +6.

Füüsikalised omadused: süsinik moodustab palju allotroopseid modifikatsioone: teemant- üks kõvemaid aineid grafiit, kivisüsi, tahm.

Süsinikuaatomil on 6 elektroni: 1s 2 2s 2 2p 2 . Viimased kaks elektroni asuvad eraldi p-orbitaalidel ja on paarita. Põhimõtteliselt võib see paar hõivata sama orbitaali, kuid sel juhul suureneb elektronidevaheline tõukejõud oluliselt. Sel põhjusel võtab üks neist 2p x ja teine kas 2p x , või 2p z orbitaalid.

Väliskihi s- ja p-alatasandite energia erinevus on väike, mistõttu aatom läheb üsna kergesti ergastatud olekusse, kus üks kahest 2s orbitaali elektronist läheb üle vabale. 2 hõõruda. Valentsseisund kuvatakse konfiguratsiooniga 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Just see süsinikuaatomi olek on iseloomulik teemantvõrele - hübriidorbitaalide tetraeedrilisele ruumilisele paigutusele, sama pikkusega ja sideme energia.

Seda nähtust nimetatakse teatavasti sp 3 - hübridisatsioon, ja esilekerkivad funktsioonid on sp 3 -hübriid . Nelja sp 3 sideme moodustumine annab süsinikuaatomile stabiilsema oleku kui kolm r-r- ja üks s-s-ühendus. Lisaks sp 3 hübridisatsioonile täheldatakse sp 2 ja sp hübridisatsiooni ka süsinikuaatomi juures . Esimesel juhul toimub vastastikune kattumine s- ja kaks p-orbitaali. Moodustub kolm ekvivalentset sp 2 hübriidorbitaali, mis paiknevad samal tasapinnal üksteise suhtes 120° nurga all. Kolmas orbitaal p on muutumatu ja on suunatud tasapinnaga risti sp2.

Sp-hübridisatsiooni ajal s- ja p-orbitaalid kattuvad. Kahe moodustunud samaväärse hübriidorbitaali vahele tekib 180° nurk, samas kui kummagi aatomi kaks p-orbitaali jäävad muutumatuks.

Süsiniku allotroopia. Teemant ja grafiit

Grafiidikristallides paiknevad süsinikuaatomid paralleelsetes tasandites, hõivates korrapäraste kuusnurkade tipud. Iga süsinikuaatom on ühendatud kolme naabruses oleva sp 2 hübriidsidemega. Ühendus paralleelsete tasapindade vahel toimub van der Waalsi jõudude mõjul. Iga aatomi vabad p-orbitaalid on suunatud risti kovalentsete sidemete tasanditega. Nende kattumine selgitab täiendavat π-sidet süsinikuaatomite vahel. Seega alates valentsseisund, milles süsinikuaatomid aines asuvad, määrab selle aine omadused.

Süsiniku keemilised omadused

Kõige iseloomulikumad oksüdatsiooniastmed on: +4, +2.

Madalatel temperatuuridel on süsinik inertne, kuid kuumutamisel selle aktiivsus suureneb.

Süsinik kui redutseerija:

- hapnikuga
C 0 + O 2 – t° = CO 2 süsinikdioksiid
hapnikupuudusega - mittetäielik põlemine:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O süsinikmonooksiid

- fluoriga
C + 2F 2 = CF 4

- veeauruga
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 vesigaas

- metalloksiididega. Nii sulatatakse maagist metalli.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

- hapetega - oksüdeerivad ained:
C0 + 2H2SO4 (konts.) = C +4O2 + 2SO2 + 2H2O
C0 + 4HNO3 (konts.) = C +4O2 + 4NO2 + 2H2O

- moodustab väävliga süsinikdisulfiidi:
C + 2S 2 = CS 2.

Süsinik oksüdeeriva ainena:

- moodustab mõnede metallidega karbiide

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- vesinikuga - metaaniga (nagu ka tohutul hulgal orgaanilised ühendid)

CO + 2H2 = CH4

— räniga moodustab karborundi (2000 °C juures elektriahjus):

Süsiniku leidmine looduses

Vaba süsinik esineb teemandi ja grafiidi kujul. Ühendite kujul leidub süsinikku mineraalides: kriit, marmor, lubjakivi - CaCO 3, dolomiit - MgCO 3 *CaCO 3; süsivesinikud - Mg(HCO 3) 2 ja Ca(HCO 3) 2, CO 2 on osa õhust; süsinik on peamine lahutamatu osa looduslikud orgaanilised ühendid - gaas, nafta, kivisüsi, turvas, on osa orgaaniline aine, valgud, rasvad, süsivesikud, aminohapped, mis on osa elusorganismidest.

Anorgaanilised süsinikuühendid

Ei C 4+ ega C 4- ioone ei moodustu ühegi tavapärase keemilise protsessi käigus: süsinikuühendid sisaldavad erineva polaarsusega kovalentseid sidemeid.

Vingugaas CO

Vingugaas; värvitu, lõhnatu, vees vähe lahustuv, orgaanilistes lahustites lahustuv, mürgine, keemistemperatuur = -192°C; t pl. = -205 °C.

Kviitung
1) Tööstuses (gaasigeneraatorites):
C + O 2 = CO 2

2) Laboris - sipelg- või oksaalhappe termiline lagundamine H 2 SO 4 (konts.) juuresolekul:
HCOOH = H2O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

Keemilised omadused

Normaaltingimustes on CO inertne; kuumutamisel - redutseerija; mittesoola moodustav oksiid.

1) hapnikuga

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) metalloksiididega

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) klooriga (valguses)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (fosgeen)

4) reageerib leelissulamitega (rõhu all)

CO + NaOH = HCOONa (naatriumformiaat)

5) moodustab siirdemetallidega karbonüüle

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Süsinikmonooksiid (IV) CO2

Süsinikdioksiid, värvitu, lõhnatu, lahustuv vees - 0,9V CO 2 lahustub 1V H 2 O-s (normaalsetes tingimustes); õhust raskem; t°pl = -78,5°C (tahket CO 2 nimetatakse "kuivaks jääks"); ei toeta põlemist.

Kviitung

Süsihappesoolade (karbonaatide) termiline lagunemine. Paekivi põletamine:

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

Tugevate hapete toime karbonaatidele ja vesinikkarbonaatidele:

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

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

KeemilineomadusedCO2
Happeline oksiid: reageerib aluseliste oksiidide ja alustega, moodustades süsihappe sooli

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

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

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

Kõrgendatud temperatuuril võivad ilmneda oksüdeerivad omadused

C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2O + C 0

Kvalitatiivne reaktsioon

Lubjavee hägusus:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3¯ (valge sade) + H 2 O

See kaob, kui CO 2 lastakse pikema aja jooksul läbi lubjavee, sest lahustumatu kaltsiumkarbonaat muutub lahustuvaks vesinikkarbonaadiks:

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

Süsinikhape ja sellesoola

H 2CO 3 - Nõrk hape, esineb ainult vesilahuses:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Kahealuseline:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Happesoolad - vesinikkarbonaadid, vesinikkarbonaadid
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Keskmise soolad - karbonaadid

Kõik hapete omadused on iseloomulikud.

Karbonaadid ja vesinikkarbonaadid võivad muutuda üksteiseks:

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2 NaHCO 3

Metallkarbonaadid (va leelismetallid) dekarboksüleeritakse kuumutamisel oksiidiks:

CuCO 3 – t° = CuO + CO 2

Kvalitatiivne reaktsioon- "keetmine" tugeva happe mõjul:

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2 NaCl + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

Karbiidid

Kaltsiumkarbiid:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.

Atsetüleen vabaneb tsingi, kaadmiumi, lantaani ja tseeriumkarbiidide reageerimisel veega:

2 LaC2 + 6 H2O = 2La(OH)3 + 2 C2H2 + H2.

Be 2 C ja Al 4 C 3 lagunevad veega, moodustades metaani:

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

Tehnoloogias kasutatakse titaankarbiide TiC, volfram W 2 C (kõvad sulamid), räni SiC (karborund - abrasiivina ja küttekehade materjalina).

Tsüaniid

saadakse sooda kuumutamisel ammoniaagi ja süsinikmonooksiidi atmosfääris:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Vesiniktsüaniidhape HCN on keemiatööstuse oluline toode ja seda kasutatakse laialdaselt orgaanilises sünteesis. Selle ülemaailmne toodang ulatub 200 tuhande tonnini aastas. Elektrooniline struktuur tsüaniidi anioon on sarnane süsinikmonooksiidiga (II), selliseid osakesi nimetatakse isoelektroonilisteks:

C = O: [:C = N:] –

Kullakaevanduses kasutatakse tsüaniide (0,1-0,2% vesilahus):

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

Tsüaniidi lahuste keetmisel väävliga või tahkete ainete sulatamisel tekivad need tiotsüanaadid:
KCN + S = KSCN.

Kui madala aktiivsusega metallide tsüaniide kuumutatakse, saadakse tsüaniid: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Tsüaniidilahused oksüdeeritakse tsüanaadid:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

Tsüaanhape esineb kahes vormis:

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

1828. aastal sai Friedrich Wöhler (1800-1882) ammooniumtsüanaadist karbamiidi: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 aurustamise teel. vesilahus.

Seda sündmust peetakse tavaliselt sünteetilise keemia võiduks "vitalistliku teooria" üle.

Seal on tsüaanhappe isomeer - plahvatusohtlik hape

H-O-N=C.
Selle sooli (elavhõbeda fulminaat Hg(ONC) 2) kasutatakse löögisüütajates.

Süntees uurea(uurea):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. Temperatuuril 130 0 C ja 100 atm.

Karbamiid on süsihappeamiid, seal on ka selle "lämmastiku analoog" - guanidiin.

Karbonaadid

Olulisemad anorgaanilised süsinikuühendid on süsihappe soolad (karbonaadid). H 2 CO 3 – nõrk hape(K 1 = 1,3 · 10 -4; K 2 = 5 · 10 -11). Karbonaatpuhvri toed süsinikdioksiidi tasakaal atmosfääris. Maailma ookeanidel on tohutu puhvermaht, sest nad on seda avatud süsteem. Peamine puhverreaktsioon on tasakaal süsihappe dissotsiatsiooni ajal:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .

Kui happesus väheneb, toimub süsinikdioksiidi täiendav neeldumine atmosfäärist koos happe moodustumisega:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Happesuse suurenedes lahustuvad karbonaatsed kivimid (ookeani karbid, kriit ja lubjakivi setted); see kompenseerib süsivesinike ioonide kadu:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —

CaCO 3 (tahke) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Tahked karbonaadid muutuvad lahustuvateks vesinikkarbonaatideks. See on liigse süsinikdioksiidi keemilise lahustamise protsess, mis toimib " kasvuhooneefekt» – globaalne soojenemine süsihappegaasi neeldumise tõttu soojuskiirgus Maa. Umbes kolmandik maailma sooda (naatriumkarbonaat Na 2 CO 3) toodangust kasutatakse klaasitootmises.

Süsinikdioksiid, tuntud ka kui 4, reageerib paljude ainetega, moodustades ühendeid, mille koostis ja keemilised omadused erinevad. Koosnedes mittepolaarsetest molekulidest, on sellel väga nõrgad molekulidevahelised sidemed ja see võib esineda ainult siis, kui temperatuur on kõrgem kui 31 kraadi Celsiuse järgi. Süsinikdioksiid on keemiline ühend, mis koosneb ühest süsinikuaatomist ja kahest hapnikuaatomist.

Süsinikmonooksiid 4: valem ja põhiteave

Süsinikdioksiid on Maa atmosfääris madalas kontsentratsioonis ja toimib kasvuhoonegaasina. Selle keemiline valem on CO2. Kõrgel temperatuuril võib see eksisteerida eranditult gaasilises olekus. Tahkes olekus nimetatakse seda kuivaks jääks.

Süsinikdioksiid on süsinikuringe oluline komponent. See pärineb erinevatest looduslikest allikatest, sealhulgas vulkaanilisest degaseerimisest, orgaanilise aine põlemisest ja elusate aeroobsete organismide hingamisprotsessidest. Süsinikdioksiidi inimtekkelised allikad pärinevad peamiselt erinevate fossiilkütuste põletamisel elektri tootmiseks ja transpordiks.

Seda toodavad ka erinevad mikroorganismid käärimisel ja rakuhingamine. Taimed muudavad süsinikdioksiidi hapnikuks protsessis, mida nimetatakse fotosünteesiks, kasutades süsivesikute moodustamiseks nii süsinikku kui hapnikku. Lisaks eraldavad taimed atmosfääri ka hapnikku, mida siis heterotroofsed organismid kasutavad hingamiseks.

Süsinikdioksiid (CO2) organismis

Süsinikoksiid 4 reageerib erinevate ainetega ja on ainevahetuse gaasiline jääkprodukt. Rohkem kui 90% sellest on veres bikarbonaadi (HCO 3) kujul. Ülejäänud osa on kas lahustunud CO 2 või süsihape (H2CO 3). Organid nagu maks ja neerud vastutavad nende ühendite tasakaalustamise eest veres. Bikarbonaat on Keemiline aine, mis toimib puhvrina. See hoiab vere pH-taseme vajalikul tasemel, vältides happesuse suurenemist.

Süsinikdioksiidi struktuur ja omadused

Süsinikdioksiid (CO2) on keemiline ühend, mis on toatemperatuuril ja kõrgemal gaas. See koosneb ühest süsinikuaatomist ja kahest hapnikuaatomist. Inimesed ja loomad eraldavad väljahingamisel süsihappegaasi. Lisaks tekib see alati, kui midagi orgaanilist põletatakse. Taimed kasutavad toidu tootmiseks süsinikdioksiidi. Seda protsessi nimetatakse fotosünteesiks.

Süsinikdioksiidi omadusi uuris Šoti teadlane Joseph Black 1750. aastatel. võimeline koguma soojusenergiat ning mõjutama meie planeedi kliimat ja ilma. Tema on põhjus Globaalne soojenemine ja Maa pinna temperatuuri tõus.

Bioloogiline roll

Süsinikoksiid 4 reageerib erinevate ainetega ja on lõpp-produkt organismides, mis saavad energiat suhkrute, rasvade ja aminohapete lagunemisel. See protsess on teadaolevalt iseloomulik kõigile taimedele, loomadele, paljudele seentele ja mõnele bakterile. Kõrgematel loomadel liigub süsihappegaas veres kehakudedest kopsudesse, kus see välja hingatakse. Taimed saavad seda fotosünteesis kasutamiseks atmosfäärist.

Kuiv jää

Kuivjää ehk tahke süsinikdioksiid on CO 2 gaasi tahkes olekus, mille temperatuur on -78,5 °C. Looduses seda ainet ei esine, vaid inimesed toodavad seda. See on värvitu ja seda saab kasutada gaseeritud jookide valmistamisel, jahutuselemendina jäätisenõudes ja kosmetoloogias, näiteks tüügaste külmutamiseks. Kuivjää aur lämmatab ja võib põhjustada surma. Kuivjää kasutamisel olge ettevaatlik ja professionaalne.

Normaalrõhul see ei sula vedelikust, vaid läheb tahkest ainest otse gaasiks. Seda nimetatakse sublimatsiooniks. See muutub tahkest olekust otse gaasiliseks mis tahes temperatuuril, mis on kõrgem kui väga madal temperatuur. Kuivjää sublimeerub normaalsel õhutemperatuuril. See vabastab süsinikdioksiidi, mis on lõhnatu ja värvitu. Süsinikdioksiidi saab veeldada rõhul üle 5,1 atm. Kuivast jääst tulev gaas on nii külm, et õhuga segunedes jahutab see õhus oleva veeauru paksu valge suitsuna mõjuvaks uduks.

Valmistamine, keemilised omadused ja reaktsioonid

Tööstuses toodetakse süsinikmonooksiidi 4 kahel viisil:

Kütuse põletamisega (C + O 2 = CO 2).
Lubjakivi termilise lagundamise teel (CaCO 3 = CaO + CO 2).

Saadud süsinikmonooksiidi 4 maht puhastatakse, vedeldatakse ja pumbatakse spetsiaalsetesse silindritesse.

Olles happeline, reageerib süsinikmonooksiid 4 selliste ainetega nagu:

Vesi. Lahustumisel tekib süsihape (H 2 CO 3).
Leeliselised lahused. Süsinikoksiid 4 (valem CO 2) reageerib leelistega. Sel juhul moodustuvad keskmised ja happelised soolad (NaHCO 3).
Nende reaktsioonide käigus tekivad karbonaatsoolad (CaCO 3 ja Na 2 CO 3).
Süsinik. Vingugaasi 4 reageerimisel kuuma kivisöega moodustub süsinikmonooksiid 2 (süsinikmonooksiid), mis võib põhjustada mürgistust. (CO 2 + C = 2CO).
Magneesium. Süsinikdioksiid reeglina ei toeta põlemist ainult väga kõrgetel temperatuuridel, võib see reageerida teatud metallidega. Näiteks süttinud magneesium põleb redoksreaktsiooni ajal CO 2 -s edasi (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).

Süsinikmonooksiidi 4 kvalitatiivne reaktsioon avaldub selle juhtimisel läbi lubjakivivee (Ca(OH) 2 või bariitvee (Ba(OH) 2)) Võib täheldada hägusust ja sadenemist. Kui jätkate süsihappegaasi läbilaskmist pärast seda, vesi muutub uuesti selgeks, kuna lahustumatud karbonaadid muudetakse lahustuvateks vesinikkarbonaatideks (süsihappe happesoolad).

Süsinikdioksiidi toodetakse ka kõigi süsinikku sisaldavate kütuste, nagu metaan (maagaas), naftadestillaadid (bensiin, diisel, petrooleum, propaan), kivisüsi või puit, põletamisel. Enamasti eraldub ka vett.

Süsinikdioksiid (süsinikdioksiid) koosneb ühest süsinikuaatomist ja kahest hapnikuaatomist, mida hoiavad koos kovalentsed sidemed (või elektronide jagamine). Puhas süsinik on väga haruldane. Looduses esineb seda ainult mineraalide, grafiidi ja teemantide kujul. Sellest hoolimata on see elu ehituskivi, mis koos vesiniku ja hapnikuga moodustab põhiühendid, millest koosneb kõik planeedil.

Süsivesinikud, nagu kivisüsi, nafta ja maagaas, on vesinikust ja süsinikust valmistatud ühendid. Seda elementi leidub kaltsiidis (CaCo 3), sette- ja moondekivimite mineraalides, lubjakivis ja marmoris. See on element, mis sisaldab kogu orgaanilist ainet – fossiilkütustest DNA-ni.

Süsinikoksiidid (II) ja (IV)

Keemia ja bioloogia integreeritud tund

Ülesanded: uurida ja süstematiseerida teadmisi süsinikoksiidide (II) ja (IV) kohta; paljastada suhe elamise ja vahel elutu loodus; kinnistada teadmisi süsinikoksiidide mõjust inimorganismile; tugevdada oma oskusi laboriseadmetega töötamisel.

Varustus: HCl lahus, lakmus, Ca(OH) 2, CaCO 3, klaaspulk, isetehtud lauad, kaasaskantav plaat, palli-pulga mudel.

TUNNIDE AJAL

Bioloogia õpetaja edastab tunni teema ja eesmärgid.

Keemia õpetaja. Koostage kovalentsete sidemete doktriini alusel süsinikoksiidide (II) ja (IV) elektroonilised ja struktuurvalemid.

Süsinikmonooksiidi (II) keemiline valem on CO, süsinikuaatom on normaalses olekus.

Paaritute elektronide paaritumise tõttu moodustub kaks kovalentset polaarset sidet ja kolmas kovalentne side moodustub doonor-aktseptormehhanismi abil. Doonoriks on hapnikuaatom, sest see annab vaba elektronpaari; aktseptor on süsinikuaatom, sest annab tühja orbitaali.

Tööstuses toodetakse süsinik(II)monooksiidi kõrgel temperatuuril CO 2 juhtimisel üle kuuma kivisöe. See tekib ka söe põlemisel hapnikupuudusega. ( Õpilane kirjutab reaktsioonivõrrandi tahvlile)

Laboris toodetakse CO kontsentreeritud H 2 SO 4 toimel sipelghappele. ( Reaktsioonivõrrandi kirjutab õpetaja.)

Bioloogia õpetaja. Niisiis, olete tutvunud süsinikmonooksiidi (II) tootmisega. Millised füüsikalised omadused on süsinikmonooksiidil (II)?

Üliõpilane. See on värvitu gaas, mürgine, lõhnatu, õhust kergem, vees halvasti lahustuv, keemistemperatuur –191,5 °C, tahkub –205 °C juures.

Keemia õpetaja. Süsinikmonooksiid kogustes, mis on ohtlikud inimelu, mida leidub autode heitgaasides. Seetõttu peaksid garaažid olema hästi ventileeritud, eriti mootori käivitamisel.

Bioloogia õpetaja. Millist mõju avaldab vingugaas inimorganismile?

Üliõpilane. Süsinikoksiid on inimestele äärmiselt mürgine – seda seletatakse asjaoluga, et see moodustab karboksühemoglobiini. Karboksühemoglobiin on väga tugev ühend. Selle moodustumise tulemusena ei suhtle vere hemoglobiin hapnikuga ning raske mürgistuse korral võib inimene hapnikunälga surra.

Bioloogia õpetaja. Millist esmaabi peaks inimene saama vingugaasimürgistuse korral?

Õpilased. Vajalik on kutsuda kiirabi, kannatanu tuleb õue viia, teha kunstlikku hingamist, ruum peab olema hästi ventileeritud.

Keemia õpetaja. Kirjutage süsinikmonooksiidi keemiline valem (IV) ja konstrueerige pall-pulgamudeli abil selle struktuur.

Süsinikuaatom on ergastatud olekus. Kõik neli polaarset kovalentset sidet moodustati sidumise teel paarimata elektronid. Kuid selle lineaarse struktuuri tõttu on selle molekul tervikuna mittepolaarne.
Tööstuses saadakse CO 2 kaltsiumkarbonaadi lagunemisel lubja tootmisel.
(Õpilane kirjutab üles reaktsioonivõrrandi.)

Laboris saadakse CO 2 hapete reageerimisel kriidi või marmoriga.
(Õpilased teevad laborikatse.)

Bioloogia õpetaja. Milliste protsesside tulemusena moodustub kehas süsihappegaas?

Üliõpilane. Süsinikdioksiid tekib kehas raku moodustavate orgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonide tulemusena.

(Õpilased teevad laborikatse.)

Lubimört muutus häguseks, sest moodustub kaltsiumkarbonaat. Lisaks hingamisprotsessile vabaneb CO2 käärimise ja lagunemise tulemusena.

Bioloogia õpetaja. Kas füüsiline aktiivsus mõjutab hingamisprotsessi?

Üliõpilane. Liigse füüsilise (lihas)stressi korral kasutavad lihased hapnikku kiiremini, kui veri seda kohale jõuab ning seejärel sünteesivad nad käärimise teel oma tööks vajalikku ATP-d. Lihastes tekib piimhape C 3 H 6 O 3, mis siseneb verre. Piimhappe suurte koguste kogunemine on organismile kahjulik. Pärast rasket füüsilist aktiivsust jätkame mõnda aega rasket hingamist - maksame "hapnikuvõla".

Keemia õpetaja. Fossiilkütuste põletamisel eraldub atmosfääri suures koguses süsinikmonooksiidi (IV). Kodus kasutame kütusena maagaasi ja see koosneb ligi 90% ulatuses metaanist (CH 4). Kutsun ühte teist minema tahvli juurde, kirjutama reaktsiooni võrrandit ja analüüsima seda oksüdatsiooni-redutseerimise vaatepunktist.

Bioloogia õpetaja. Miks ei saa toa kütmiseks kasutada gaasipliite?

Üliõpilane. metaan – komponent maagaas. Selle põlemisel süsihappegaasi sisaldus õhus suureneb ja hapnikusisaldus väheneb. ( Sisukorraga töötamine CO 2 õhus".)
Kui õhk sisaldab 0,3% CO 2, kogeb inimene kiiret hingamist; 10% -l - teadvusekaotus, 20% -l - kohene halvatus ja kiire surm. Laps vajab eriti puhast õhku, sest kasvava keha kudede hapnikutarve on suurem kui täiskasvanul. Seetõttu on vaja ruumi regulaarselt ventileerida. Kui veres on ülemäärane CO 2, suureneb hingamiskeskuse erutuvus ning hingamine muutub sagedasemaks ja sügavamaks.

Bioloogia õpetaja. Vaatleme süsinikmonooksiidi (IV) rolli taimede elus.

Üliõpilane. Taimedes tekib orgaaniliste ainete teke CO 2 ja H 2 O valguses lisaks orgaanilistele ainetele.

Fotosüntees reguleerib süsinikdioksiidi hulka atmosfääris, mis takistab planeedi temperatuuri tõusu. Igal aastal neelavad taimed atmosfäärist 300 miljardit tonni süsinikdioksiidi. Fotosünteesi käigus vabaneb igal aastal atmosfääri 200 miljardit tonni hapnikku. Osoon tekib äikese ajal hapnikust.

Keemia õpetaja. Mõelgem Keemilised omadused süsinikmonooksiid (IV).

Bioloogia õpetaja. Mis tähtsus on süsihappel inimese organismis hingamise ajal? ( Filmiriba fragment.)
Veres sisalduvad ensüümid muudavad süsihappegaasi süsihappeks, mis dissotsieerub vesiniku- ja vesinikkarbonaadiioonideks. Kui veri sisaldab H + ioone liigses koguses, s.t. kui vere happesus on suurenenud, ühinevad osa H + ioonidest vesinikkarbonaadi ioonidega, moodustades süsihappe ja vabastades seeläbi vere liigsetest H + ioonidest. Kui veres on liiga vähe H + ioone, siis süsihape dissotsieerub ja H + ioonide kontsentratsioon veres suureneb. Temperatuuril 37 °C on vere pH 7,36.
Kehas transporditakse süsihappegaasi vormis vere kaudu keemilised ühendid- naatrium- ja kaaliumvesinikkarbonaadid.

Materjali kinnitamine

Test

Kopsudes ja kudedes kavandatavate gaasivahetusprotsesside hulgast peavad esimese võimaluse täitjad valima vasakult õigete vastuste koodid ja teise - paremal.

(1) O 2 üleminek kopsudest verre. (13)
(2) O 2 ülekandmine verest kudedesse. (14)
(3) CO 2 üleminek kudedest verre. (15)
(4) CO 2 üleminek verest kopsudesse. (16)
(5) O2 imendumine punaste vereliblede poolt. (17)
(6) O 2 vabanemine punastest verelibledest. (18)
(7) Arteriaalse vere muundamine venoosseks vereks. (19)
(8) Venoosse vere muundamine arteriaalseks vereks. (20)
(9) O 2 keemilise sideme katkestamine hemoglobiiniga. (21)
(10) O 2 keemiline seondumine hemoglobiiniga. (22)
(11) Kapillaarid kudedes. (23)
(12) Kopsukapillaarid. (24)

Esimese valiku küsimused

1. Gaasivahetusprotsessid kudedes.
2. Füüsikalised protsessid gaasivahetuse ajal.

Teise variandi küsimused

1. Gaasivahetusprotsessid kopsudes.
2. Keemilised protsessid gaasivahetusel

Ülesanne

Määrake süsinikmonooksiidi (IV) maht, mis vabaneb 50 g kaltsiumkarbonaadi lagunemisel.

Süsinikoksiid (IV), süsihape ja nende soolad

Mooduli üldine eesmärk: teadma meetodeid süsinik(IV)oksiidi ja hüdroksiidi tootmiseks; kirjelda neid füüsikalised omadused; teadma happe-aluse omaduste tunnuseid; iseloomustada redoksomadusi.

Kõik süsiniku alamrühma elemendid moodustavad koos oksiide üldine valem EO 2. CO 2 ja SiO 2 omavad happelisi omadusi, GeO 2, SnO 2, PbO 2 amfoteersed omadused happeliste ülekaaluga ning alarühmas ülevalt alla happelised omadused nõrgenevad.

Süsiniku ja räni oksüdatsiooniaste (+4) on väga stabiilne, mistõttu on ühendi oksüdeerivaid omadusi väga raske näidata. Germaaniumi alarühmas paranevad ühendite (+4) oksüdeerivad omadused kõrgeima oksüdatsiooniastme destabiliseerumise tõttu.

Süsinikoksiid (IV), süsihape ja nende soolad

Süsinikdioksiid CO 2 (süsinikdioksiid) - tavatingimustes on see värvitu ja lõhnatu gaas, kergelt hapuka maitsega, õhust umbes 1,5 korda raskem, vees lahustuv, vedeldub üsna kergesti - toatemperatuuril võib see muutuda vedelikuks rõhu all umbes 60 10 5 Pa. Temperatuurini 56,2°C jahutades vedel süsihappegaas tahkub ja muutub lumetaoliseks massiks.

Kõigis agregatsiooniseisundites koosneb see mittepolaarsetest lineaarsetest molekulidest. Keemiline struktuur CO 2 määratakse keskse süsinikuaatomi sp-hübridisatsiooni ja täiendava p moodustumisega r-r-ühendused: O = C = O

Osa tahkes lahustunud CO 2-st interakteerub sellega, moodustades süsihappe

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

Süsinikdioksiid imendub leeliselahustes väga kergesti, moodustades karbonaate ja vesinikkarbonaate:

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O;

CO 2 + NaOH = NaHCO 3.

CO 2 molekulid on termiliselt väga stabiilsed, lagunemine algab alles temperatuuril 2000°C. Seetõttu süsihappegaas ei põle ega toeta tavapärase kütuse põlemist. Kuid selle atmosfääris mõned põlevad lihtsad ained, mille aatomitel on kõrge afiinsus hapniku suhtes, näiteks magneesium süttib kuumutamisel CO 2 atmosfääris.

Süsinikhape ja selle soolad

Süsinikhape H 2 CO 3 on nõrk ühend ja seda leidub ainult vesilahustes. Suurem osa vees lahustunud süsihappegaasist on hüdraatunud CO 2 molekulide kujul, väiksem osa moodustab süsihapet.

Atmosfääri CO2-ga tasakaalus olevad vesilahused on happelised: = 0,04 M ja pH? 4.

Süsinikhape on kahealuseline, kuulub nõrkade elektrolüütide hulka, dissotsieerub astmeliselt (K1 = 4,4 10?7; K2 = 4,8 10?11). Kui CO 2 lahustatakse vees, tekib järgmine dünaamiline tasakaal:

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

Süsinikdioksiidi vesilahuse kuumutamisel väheneb gaasi lahustuvus, lahusest eraldub CO 2 ja tasakaal nihkub vasakule.

Süsinikhappe soolad

Olles kahealuseline, moodustab süsihape kaks soolade seeriat: keskmised soolad (karbonaadid) ja happelised soolad (vesinikkarbonaadid). Enamik süsihappe sooli on värvitud. Karbonaatidest lahustuvad vees ainult leelismetalli- ja ammooniumisoolad.

Vees läbivad karbonaadid hüdrolüüsi ja seetõttu on nende lahustel leeliseline reaktsioon:

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

Edasist hüdrolüüsi süsihappe moodustumisega normaalsetes tingimustes praktiliselt ei toimu.

Süsivesinike lahustumisega vees kaasneb ka hüdrolüüs, kuid palju vähemal määral ning keskkond tekib kergelt aluseline (pH 8).

Ammooniumkarbonaat (NH 4) 2 CO 3 on kõrgendatud ja isegi normaalsetel temperatuuridel väga lenduv, eriti veeauru juuresolekul, mis põhjustab tõsist hüdrolüüsi

Tugevad happed ja isegi nõrk äädikhape tõrjuvad süsihappe karbonaatidest välja:

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

Erinevalt enamikust karbonaatidest on kõik vesinikkarbonaadid vees lahustuvad. Need on vähem stabiilsed kui samade metallide karbonaadid ja kuumutamisel lagunevad kergesti, muutudes vastavateks karbonaatideks:

2KHCO3 = K2CO3 + H20 + CO2^;

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2^.

Tugevad happed süsivesinikud lagunevad nagu karbonaadid:

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

Süsihappe sooladest kõrgeim väärtus sisaldavad: naatriumkarbonaat (sooda), kaaliumkarbonaat (kaaliumkarbonaat), kaltsiumkarbonaat (kriit, marmor, lubjakivi), naatriumvesinikkarbonaat (söögisooda) ja aluseline vaskkarbonaat (CuOH) 2 CO 3 (malahhiit).

Süsihappe aluselised soolad on vees praktiliselt lahustumatud ja lagunevad kuumutamisel kergesti:

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

Üldiselt sõltub karbonaatide termiline stabiilsus karbonaadi moodustavate ioonide polarisatsiooniomadustest. Mida rohkem polariseerib katioon karbonaadiiooni, seda madalam on soola lagunemistemperatuur. Kui katioon on kergesti deformeeritav, siis ka karbonaadiioonil endal on katioonile polariseeriv toime, mis toob kaasa soola lagunemistemperatuuri järsu languse.

Naatrium- ja kaaliumkarbonaadid sulavad lagunemata ning enamik teisi karbonaate laguneb kuumutamisel metalloksiidiks ja süsinikdioksiidiks.

(IV) (CO 2, süsinikdioksiid, süsinikdioksiid) on värvitu, maitsetu ja lõhnatu gaas, mis on õhust raskem ja vees lahustuv.

Normaaltingimustes läheb tahke süsinikdioksiid otse gaasilisse olekusse, möödudes vedelast olekust.

Kell suured hulgad vingugaas, inimesed hakkavad lämbuma. Üle 3% kontsentratsioon põhjustab kiiret hingamist ja üle 10% teadvusekaotust ja surma.

Süsinikmonooksiidi keemilised omadused.

Vingugaas - see on süsinikanhüdriid H2CO3.

Kui süsinikmonooksiid juhitakse läbi kaltsiumhüdroksiidi (lubjavee), tekib valge sade:

Ca(Oh) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O,

Kui süsihappegaasi võetakse liigselt, siis moodustuvad vesinikkarbonaadid, mis lahustuvad vees:

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

Mis siis kuumutamisel lagunevad:

2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Süsinikmonooksiidi kasutamine.

Süsinikdioksiidi kasutatakse erinevates tööstusharudes. Keemiatootmises - külmutusagensina.

Toiduainetööstuses kasutatakse seda säilitusainena E290. Kuigi ta liigitati "tinglikult ohutuks", tegelikult see nii ei ole. Arstid on tõestanud, et E290 sagedane tarbimine põhjustab mürgise toksilise ühendi kogunemist. Seetõttu peate hoolikamalt lugema toote etikette.