Carbon (C)– tipic nemetal; în tabelul periodic se află în a 2-a perioadă a grupei IV, subgrupa principală. Număr de serie 6, Ar = 12.011 amu, sarcină nucleară +6.

Proprietăți fizice: carbonul formează multe modificări alotrope: diamant- una dintre cele mai dure substanțe grafit, cărbune, funingine.

Un atom de carbon are 6 electroni: 1s 2 2s 2 2p 2 . Ultimii doi electroni sunt localizați în orbitali p separati și sunt nepereche. În principiu, această pereche ar putea ocupa același orbital, dar în acest caz repulsia interelectronului crește foarte mult. Din acest motiv, unul dintre ei ia 2p x, iar celălalt, fie 2p y , sau orbitali z 2p.

Diferența de energie a subnivelurilor s și p ale stratului exterior este mică, astfel încât atomul intră destul de ușor într-o stare excitată, în care unul dintre cei doi electroni din orbitalul 2s trece la unul liber. 2 frecați. O stare de valență apare cu configurația 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Această stare a atomului de carbon este caracteristică rețelei de diamant - aranjamentul spațial tetraedric al orbitalilor hibrizi, aceeasi lungimeși energie de legătură.

Se știe că acest fenomen este numit sp 3 -hibridare, iar funcţiile emergente sunt sp 3 -hibride . Formarea a patru legături sp 3 oferă atomului de carbon o stare mai stabilă decât trei r-r-și o conexiune s-s. Pe lângă hibridizarea sp 3, hibridizarea sp 2 și sp se observă și la atomul de carbon . În primul caz, apare o suprapunere reciprocă s-și doi p-orbitali. Se formează trei orbitali hibrizi sp 2 echivalenti, situați în același plan la un unghi de 120° unul față de celălalt. Al treilea orbital p este neschimbat și îndreptat perpendicular pe plan sp2.

În timpul hibridizării sp, orbitalii s și p se suprapun. Un unghi de 180° apare între cei doi orbitali hibrizi echivalenti care se formează, în timp ce cei doi orbitali p ai fiecărui atom rămân neschimbați.

Alotropia carbonului. Diamant și grafit

Într-un cristal de grafit, atomii de carbon sunt situați în planuri paralele, ocupând vârfurile hexagoanelor regulate. Fiecare atom de carbon este conectat la trei legături hibride sp 2 vecine. Legătura dintre planuri paralele se realizează datorită forțelor van der Waals. Orbitalii p liberi ai fiecărui atom sunt direcționați perpendicular pe planurile legăturilor covalente. Suprapunerea lor explică legătura π suplimentară dintre atomii de carbon. Astfel, din starea de valență în care se află atomii de carbon dintr-o substanță determină proprietățile acestei substanțe.

Proprietățile chimice ale carbonului

Cele mai caracteristice stări de oxidare sunt: +4, +2.

La temperaturi scăzute carbonul este inert, dar atunci când este încălzit activitatea acestuia crește.

Carbonul ca agent reducător:

- cu oxigen
C 0 + O 2 – t° = CO 2 dioxid de carbon
cu lipsă de oxigen - ardere incompletă:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O monoxid de carbon

- cu fluor
C + 2F 2 = CF 4

- cu vapori de apa
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 apă gazoasă

- cu oxizi metalici. Așa este topit metalul din minereu.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

- cu acizi - agenti oxidanti:
C 0 + 2H 2 SO 4 (conc.) = C + 4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (conc.) = C + 4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- formează disulfură de carbon cu sulf:
C + 2S 2 = CS 2.

Carbonul ca agent oxidant:

- formează carburi cu unele metale

4Al + 3C0 = Al4C3

Ca + 2C0 = CaC2-4

- cu hidrogen - metan (precum și o cantitate uriașă compusi organici)

CO + 2H2 = CH4

— cu siliciu, formează carborundum (la 2000 °C într-un cuptor electric):

Găsirea carbonului în natură

Carbonul liber apare sub formă de diamant și grafit. Sub formă de compuși, carbonul se găsește în minerale: cretă, marmură, calcar - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 *CaCO 3; hidrocarbonați - Mg(HCO3)2 și Ca(HCO3)2, CO2 face parte din aer; carbonul este principalul parte integrantă compuși organici naturali - gaz, petrol, cărbune, turbă, face parte din materie organică, proteine, grăsimi, carbohidrați, aminoacizi care fac parte din organismele vii.

Compuși anorganici de carbon

Nici ionii C4+ și nici C4- nu se formează în timpul niciunui proces chimic convențional: compușii de carbon conțin legături covalente de polarități diferite.

Monoxid de carbon CO

Monoxid de carbon; incolor, inodor, ușor solubil în apă, solubil în solvenți organici, toxic, punct de fierbere = -192°C; t pl. = -205°C.

Chitanță
1) În industrie (în generatoare de gaz):
C + O2 = CO2

2) În laborator - descompunerea termică a acidului formic sau oxalic în prezența H 2 SO 4 (conc.):
HCOOH = H2O + CO

H2C2O4 = CO + CO2 + H2O

Proprietăți chimice

În condiții normale, CO este inert; când este încălzit - un agent reducător; oxid neformator de sare.

1) cu oxigen

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

2) cu oxizi metalici

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

3) cu clor (la lumină)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (fosgen)

4) reacționează cu topituri alcaline (sub presiune)

CO + NaOH = HCOONa (formiat de sodiu)

5) formează carbonili cu metalele de tranziție

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Monoxid de carbon (IV) CO2

Dioxid de carbon, incolor, inodor, solubilitate în apă - 0,9 V CO 2 se dizolvă în 1 V H 2 O (în condiții normale); mai greu decât aerul; t°pl. = -78,5°C (CO 2 solid se numește „gheață carbonică”); nu suportă arderea.

Chitanță

Descompunerea termică a sărurilor acidului carbonic (carbonați). Arderea calcarului:

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

Acțiunea acizilor puternici asupra carbonaților și bicarbonaților:

CaC03 + 2HCI = CaCI2 + H2O + CO2

NaHC03 + HCI = NaCI + H2O + CO2

ChimicproprietățiCO2
Oxid acid: Reacționează cu oxizii și bazele bazice pentru a forma săruri de acid carbonic

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

NaOH + CO2 = NaHCO3

La temperaturi ridicate poate prezenta proprietăți oxidante

C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0

Reacție calitativă

Încețoarea apei de var:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (precipitat alb) + H 2 O

Dispare atunci când CO 2 este trecut mult timp prin apa de var, deoarece carbonatul de calciu insolubil se transformă în bicarbonat solubil:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

Acidul carbonic și a acestuiasare

H 2CO 3 - Un acid slab, există numai în soluție apoasă:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Dibazic:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Săruri acide - bicarbonați, bicarbonați
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Săruri medii - carbonați

Toate proprietățile acizilor sunt caracteristice.

Carbonații și bicarbonații se pot transforma unul în altul:

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

Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3

Carbonații metalici (cu excepția metalelor alcaline) se decarboxilează atunci când sunt încălziți pentru a forma un oxid:

CuCO 3 – t° = CuO + CO 2

Reacție calitativă- „fierbe” sub influența unui acid puternic:

Na2CO3 + 2HCI = 2NaCI + H2O + CO2

CO32- + 2H+ = H2O + CO2

Carburi

Carbură de calciu:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2.

Acetilena este eliberată atunci când carburile de zinc, cadmiu, lantan și ceriu reacţionează cu apa:

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

Be 2 C și Al 4 C 3 se descompun cu apă pentru a forma metan:

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 = 3CH4.

În tehnologie, se folosesc carburi de titan TiC, tungsten W 2 C (aliaje dure), siliciu SiC (carborundum - ca abraziv și material pentru încălzitoare).

Cianură

obtinut prin incalzirea sifonului intr-o atmosfera de amoniac si monoxid de carbon:

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

Acidul cianhidric HCN este un produs important al industriei chimice și este utilizat pe scară largă în sinteza organică. Producția sa globală ajunge la 200 de mii de tone pe an. Structura electronică Anionul de cianura este similar cu monoxidul de carbon (II), astfel de particule sunt numite izoelectronice:

C = O: [:C = N:] –

Cianurile (soluție apoasă 0,1-0,2%) sunt utilizate în exploatarea aurului:

2 Au + 4 KCN + H2O + 0,5 O2 = 2 K + 2 KOH.

Când se fierb soluții de cianură cu sulf sau solide în topire, se formează tiocianați:
KCN + S = KSCN.

La încălzirea cianurilor de metale slab active, se obține cianura: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Soluțiile de cianuri sunt oxidate la cianați:

2 KCN + O2 = 2 KOCN.

Acidul cianic există sub două forme:

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

În 1828, Friedrich Wöhler (1800-1882) a obținut uree din cianat de amoniu: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 prin evaporare soluție apoasă.

Acest eveniment este de obicei privit ca victoria chimiei sintetice asupra „teoriei vitaliste”.

Există un izomer al acidului cianic - acid exploziv

H-O-N=C.
Sărurile sale (fulminat mercuric Hg(ONC) 2) sunt folosite în aprinderi cu impact.

Sinteză uree(uree):

CO2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + H2O. La 130 0 C şi 100 atm.

Ureea este o amidă a acidului carbonic; există și „analogul său de azot” - guanidina.

Carbonați

Cei mai importanți compuși anorganici de carbon sunt sărurile acidului carbonic (carbonații). H 2 CO 3 – acid slab(K1 =1,3.10-4; K2 =5.10-11). Suporturi tampon carbonat bilanțul de dioxid de carbonîn atmosferă. Oceanele lumii au o capacitate tampon uriașă pentru că sunt sistem deschis. Principala reacție tampon este echilibrul în timpul disocierii acidului carbonic:

H2CO3↔ H++ + HCO3-.

Când aciditatea scade, are loc o absorbție suplimentară a dioxidului de carbon din atmosferă odată cu formarea acidului:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .

Pe măsură ce aciditatea crește, rocile carbonatice (scoci, cretă și sedimente de calcar din ocean) se dizolvă; aceasta compensează pierderea ionilor de hidrocarbonat:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —

CaCO 3 (solid) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Carbonații solizi se transformă în bicarbonați solubili. Acest proces de dizolvare chimică a excesului de dioxid de carbon este cel care contracarează " efect de sera» – încălzirea globală datorită absorbției dioxidului de carbon Radiație termala Pământ. Aproximativ o treime din producția mondială de sodă (carbonat de sodiu Na 2 CO 3) este utilizată în producția de sticlă.

Dioxidul de carbon, cunoscut și sub numele de 4, reacționează cu o serie de substanțe, formând compuși care variază ca compoziție și proprietăți chimice. Formată din molecule nepolare, are legături intermoleculare foarte slabe și poate fi prezentă doar dacă temperatura este mai mare de 31 de grade Celsius. Dioxidul de carbon este un compus chimic format dintr-un atom de carbon și doi atomi de oxigen.

Monoxid de carbon 4: Formula și informații de bază

Dioxidul de carbon este prezent în concentrații scăzute în atmosfera Pământului și acționează ca un gaz cu efect de seră. Formula sa chimică este CO2. La temperaturi ridicate poate exista exclusiv în stare gazoasă. În stare solidă, se numește gheață carbonică.

Dioxidul de carbon este o componentă importantă a ciclului carbonului. Provine dintr-o varietate de surse naturale, inclusiv degazarea vulcanică, arderea materiei organice și procesele respiratorii ale organismelor aerobe vii. Sursele antropogenice de dioxid de carbon provin în principal din arderea diferiților combustibili fosili pentru generarea și transportul de energie electrică.

De asemenea, este produs de diferite microorganisme din fermentație și respirație celulară. Plantele transformă dioxidul de carbon în oxigen în timpul unui proces numit fotosinteză, folosind atât carbon cât și oxigen pentru a forma carbohidrați. În plus, plantele eliberează și oxigen în atmosferă, care este apoi folosit pentru respirație de către organismele heterotrofe.

Dioxid de carbon (CO2) în organism

Monoxidul de carbon 4 reacționează cu diverse substanțe și este un produs rezidual gazos din metabolism. Există mai mult de 90% din el în sânge sub formă de bicarbonat (HCO3). Restul este fie CO2 dizolvat, fie acid carbonic (H2CO3). Organe precum ficatul și rinichii sunt responsabile pentru echilibrarea acestor compuși în sânge. Bicarbonatul este Substanta chimica, care acționează ca un tampon. Menține pH-ul sângelui la nivelul necesar, evitând creșterea acidității.

Structura și proprietățile dioxidului de carbon

Dioxidul de carbon (CO2) este un compus chimic care este un gaz la temperatura camerei și mai sus. Este format dintr-un atom de carbon și doi atomi de oxigen. Oamenii și animalele eliberează dioxid de carbon atunci când expiră. În plus, se formează ori de câte ori se arde ceva organic. Plantele folosesc dioxid de carbon pentru a produce alimente. Acest proces se numește fotosinteză.

Proprietățile dioxidului de carbon au fost studiate de omul de știință scoțian Joseph Black încă din anii 1750. capabile să capteze energie termică și să influențeze clima și vremea de pe planeta noastră. El este motivul încălzire globalăși creșterea temperaturilor de pe suprafața Pământului.

Rolul biologic

Monoxidul de carbon 4 reacționează cu diverse substanțe și este produsul final în organismele care obțin energie din descompunerea zaharurilor, grăsimilor și aminoacizilor. Se știe că acest proces este caracteristic pentru toate plantele, animalele, multe ciuperci și unele bacterii. La animalele superioare, dioxidul de carbon se deplasează în sânge de la țesuturile corpului la plămâni, unde este expirat. Plantele îl obțin din atmosferă pentru a fi folosit în fotosinteză.

Gheata uscata

Gheața carbonică sau dioxidul de carbon solid este starea solidă a gazului CO 2 cu o temperatură de -78,5 °C. Această substanță nu apare în mod natural în natură, ci este produsă de oameni. Este incolor și poate fi folosit la prepararea băuturilor carbogazoase, ca element de răcire în recipientele de înghețată și în cosmetologie, de exemplu pentru negi de congelare. Vaporii de gheață carbonică sunt sufocatori și pot provoca moartea. Utilizați prudență și profesionalism atunci când utilizați gheață carbonică.

La presiune normală, nu se va topi dintr-un lichid, ci trece direct de la un solid la un gaz. Aceasta se numește sublimare. Se va schimba direct de la solid la gaz la orice temperatură peste temperaturi extrem de scăzute. Gheața carbonică se sublimează la temperaturi normale ale aerului. Aceasta eliberează dioxid de carbon, care este inodor și incolor. Dioxidul de carbon poate fi lichefiat la presiuni de peste 5,1 atm. Gazul care provine din gheața carbonică este atât de rece încât, atunci când este amestecat cu aer, răcește vaporii de apă din aer într-o ceață care arată ca un fum alb și gros.

Preparare, proprietăți chimice și reacții

În industrie, monoxidul de carbon 4 este produs în două moduri:

Prin arderea combustibilului (C + O 2 = CO 2).
Prin descompunerea termică a calcarului (CaCO 3 = CaO + CO 2).

Volumul rezultat de monoxid de carbon 4 este purificat, lichefiat și pompat în cilindri speciali.

Fiind acid, monoxidul de carbon 4 reacționează cu substanțe precum:

Apă. Când este dizolvat, se formează acid carbonic (H2CO3).
Soluții alcaline. Monoxidul de carbon 4 (formula CO 2) reacţionează cu alcalii. În acest caz, se formează săruri medii și acide (NaHCO3).
Aceste reacții produc săruri carbonatice (CaCO3 și Na2CO3).
Carbon. Când monoxidul de carbon 4 reacționează cu cărbunele fierbinte, se formează monoxid de carbon 2 (monoxid de carbon), care poate provoca otrăvire. (CO2 + C = 2CO).
Magneziu. De regulă, dioxidul de carbon nu susține arderea; doar la temperaturi foarte ridicate poate reacționa cu anumite metale. De exemplu, magneziul aprins va continua să ardă în CO 2 în timpul unei reacții redox (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).

Reacția calitativă a monoxidului de carbon 4 se manifestă la trecerea acestuia prin apă de calcar (Ca(OH) 2 sau prin apă barită (Ba(OH) 2).Se pot observa turbiditate și precipitații.Dacă continuați să treceți dioxid de carbon după aceasta, apa va deveni din nou limpede, deoarece carbonații insolubili sunt transformați în bicarbonați solubili (săruri acide ale acidului carbonic).

Dioxidul de carbon este produs și prin arderea tuturor combustibililor care conțin carbon, cum ar fi metanul (gazul natural), distilatele de petrol (benzină, motorină, kerosen, propan), cărbune sau lemn. În cele mai multe cazuri, se eliberează și apă.

Dioxidul de carbon (dioxidul de carbon) este format dintr-un atom de carbon și doi atomi de oxigen, care sunt ținute împreună prin legături covalente (sau împărțirea electronilor). Carbonul pur este foarte rar. Se găsește în natură numai sub formă de minerale, grafit și diamant. În ciuda acestui fapt, este un element de construcție al vieții care, atunci când este combinat cu hidrogenul și oxigenul, formează compușii de bază care alcătuiesc totul pe planetă.

Hidrocarburile precum cărbunele, petrolul și gazul natural sunt compuși formați din hidrogen și carbon. Acest element se găsește în calcit (CaCo 3), minerale din rocile sedimentare și metamorfice, calcar și marmură. Este elementul care conține toată materia organică, de la combustibilii fosili la ADN.

Oxizii de carbon (II) și (IV)

Lecție integrată de chimie și biologie

Sarcini: studierea și sistematizarea cunoștințelor despre oxizii de carbon (II) și (IV); dezvăluie relaţia dintre trăire şi natura neînsuflețită; consolidarea cunoștințelor despre efectul oxizilor de carbon asupra corpului uman; consolidați-vă abilitățile în lucrul cu echipamente de laborator.

Echipament: Soluție de HCl, turnesol, Ca(OH) 2, CaCO 3, tijă de sticlă, mese de casă, tablă portabilă, model ball-and-stick.

ÎN CURILE CURĂRILOR

Profesor de biologie comunică tema și obiectivele lecției.

Profesor de chimie. Pe baza doctrinei legăturilor covalente, compuneți formulele electronice și structurale ale oxizilor de carbon (II) și (IV).

Formula chimică a monoxidului de carbon (II) este CO, atomul de carbon este în stare normală.

Datorită împerecherii electronilor nepereche, se formează două legături polare covalente, iar a treia legătură covalentă este format printr-un mecanism donor-acceptor. Donatorul este un atom de oxigen, deoarece oferă o pereche liberă de electroni; acceptorul este un atom de carbon, deoarece oferă un orbital gol.

În industrie, monoxidul de carbon (II) este produs prin trecerea CO 2 peste cărbune fierbinte la temperatură ridicată. De asemenea, se formează în timpul arderii cărbunelui cu lipsă de oxigen. ( Un elev scrie pe tablă ecuația reacției)

În laborator, CO este produs prin acţiunea H 2 SO 4 concentrat asupra acidului formic. ( Ecuația reacției este scrisă de profesor.)

Profesor de biologie. Deci, v-ați familiarizat cu producția de monoxid de carbon (II). Ce proprietăți fizice are monoxidul de carbon (II)?

Student. Este un gaz incolor, otrăvitor, inodor, mai ușor decât aerul, slab solubil în apă, punct de fierbere –191,5 °C, se solidifică la –205 °C.

Profesor de chimie. Monoxid de carbon în cantități periculoase pentru viata umana, găsit în gazele de eșapament auto. Prin urmare, garajele ar trebui să fie bine ventilate, mai ales la pornirea motorului.

Profesor de biologie. Ce efect are monoxidul de carbon asupra corpului uman?

Student. Monoxidul de carbon este extrem de toxic pentru oameni - acest lucru se explică prin faptul că formează carboxihemoglobină. Carboxihemoglobina este un compus foarte puternic. Ca urmare a formării sale, hemoglobina din sânge nu interacționează cu oxigenul, iar în caz de otrăvire severă, o persoană poate muri din cauza inaniției de oxigen.

Profesor de biologie. Ce prim ajutor ar trebui să primească o persoană pentru otrăvirea cu monoxid de carbon?

Elevi. Este necesar să se cheme o ambulanță, victima trebuie scoasă afară, trebuie efectuată respirație artificială, iar camera trebuie să fie bine ventilată.

Profesor de chimie. Scrieți formula chimică a monoxidului de carbon (IV) și, folosind modelul cu bile și băț, construiți structura acestuia.

Atomul de carbon este în stare excitată. Toate cele patru legături covalente polare au fost formate prin împerechere electroni nepereche. Cu toate acestea, datorită structurii sale liniare, molecula sa în ansamblu este nepolară.
În industrie, CO 2 se obține din descompunerea carbonatului de calciu în producția de var.
(Un elev notează ecuația reacției.)

În laborator, CO 2 se obține prin reacția acizilor cu creta sau marmură.
(Elevii efectuează un experiment de laborator.)

Profesor de biologie. Ce procese duc la formarea de dioxid de carbon în organism?

Student. Dioxidul de carbon se formează în organism ca urmare a reacțiilor de oxidare a substanțelor organice care alcătuiesc celula.

(Elevii efectuează un experiment de laborator.)

Mortarul de var a devenit tulbure deoarece se formează carbonat de calciu. Pe lângă procesul de respirație, CO2 este eliberat ca urmare a fermentației și a degradarii.

Profesor de biologie. Activitatea fizică afectează procesul de respirație?

Student. Cu un stres fizic (muscular) excesiv, mușchii folosesc oxigenul mai repede decât îl poate furniza sângele și apoi sintetizează ATP-ul necesar pentru activitatea lor prin fermentație. Acidul lactic C 3 H 6 O 3 se formează în mușchi, care intră în sânge. Acumularea de cantități mari de acid lactic este dăunătoare organismului. După o activitate fizică grea, continuăm să respirăm greu de ceva timp - plătim „datoria de oxigen”.

Profesor de chimie. Cantități mari de monoxid de carbon (IV) sunt eliberate în atmosferă atunci când sunt arse combustibili fosili. Acasă, folosim gaze naturale drept combustibil și constă în aproape 90% metan (CH 4). Îl invit pe unul dintre voi să meargă la tablă, să scrie o ecuație pentru reacție și să o analizeze din punct de vedere al oxido-reducerii.

Profesor de biologie. De ce nu poți folosi sobe cu gaz pentru a încălzi o cameră?

Student. metan - componentă gaz natural. Când arde, conținutul de dioxid de carbon din aer crește, iar conținutul de oxigen scade. ( Lucrul cu cuprinsul CO2 in aer".)
Când aerul conține 0,3% CO 2, o persoană experimentează o respirație rapidă; la 10% - pierderea conștienței, la 20% - paralizie instantanee și moarte rapidă. Un copil are nevoie în special de aer curat, deoarece consumul de oxigen al țesuturilor unui corp în creștere este mai mare decât cel al unui adult. Prin urmare, este necesar să ventilați în mod regulat camera. Dacă există exces de CO 2 în sânge, excitabilitatea centrului respirator crește și respirația devine mai frecventă și mai profundă.

Profesor de biologie. Să luăm în considerare rolul monoxidului de carbon (IV) în viața plantelor.

Student. La plante, formarea substanțelor organice are loc din CO 2 și H 2 O în lumină; pe lângă substanțele organice, se formează oxigen.

Fotosinteza reglează cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă, ceea ce împiedică creșterea temperaturii planetei. În fiecare an, plantele absorb 300 de miliarde de tone de dioxid de carbon din atmosferă. Procesul de fotosinteză eliberează anual în atmosferă 200 de miliarde de tone de oxigen. Ozonul se formează din oxigen în timpul unei furtuni.

Profesor de chimie. Sa luam in considerare Proprietăți chimice monoxid de carbon (IV).

Profesor de biologie. Care este importanța acidului carbonic în corpul uman în timpul respirației? ( Fragment de bandă de film.)
Enzimele din sânge transformă dioxidul de carbon în acid carbonic, care se disociază în ioni de hidrogen și bicarbonat. Dacă sângele conține un exces de ioni H +, adică. dacă aciditatea sângelui crește, atunci unii dintre ionii de H + se combină cu ionii de bicarbonat, formând acid carbonic și eliberând astfel sângele de excesul de ioni de H +. Dacă există prea puțini ioni H + în sânge, atunci acidul carbonic se disociază și concentrația de ioni H + în sânge crește. La o temperatură de 37 °C, pH-ul sângelui este de 7,36.
În organism, dioxidul de carbon este transportat de sânge sub formă compuși chimici– bicarbonați de sodiu și potasiu.

Fixarea materialului

Test

Dintre procesele de schimb de gaze propuse în plămâni și țesuturi, cei care completează prima opțiune trebuie să aleagă codurile răspunsurilor corecte din stânga, iar al doilea - din dreapta.

(1) Tranziția O 2 de la plămâni la sânge. (13)
(2) Transferul de O 2 din sânge în țesuturi. (14)
(3) Tranziția CO 2 din țesuturi în sânge. (15)
(4) Tranziția CO 2 din sânge la plămâni. (16)
(5) Absorbția de O2 de către globulele roșii. (17)
(6) Eliberarea de O 2 din celulele roșii din sânge. (18)
(7) Conversia sângelui arterial în sânge venos. (19)
(8) Conversia sângelui venos în sânge arterial. (20)
(9) Ruperea legăturii chimice a O 2 cu hemoglobina. (21)
(10) Legarea chimică a O2 de hemoglobină. (22)
(11) Capilare în țesuturi. (23)
(12) Capilare pulmonare. (24)

Întrebări de prima opțiune

1. Procese de schimb de gaze în țesuturi.
2. Procese fiziceîn timpul schimbului de gaze.

Întrebări a doua opțiune

1. Procesele de schimb de gaze în plămâni.
2. Procese chimice în timpul schimbului de gaze

Sarcină

Determinați volumul de monoxid de carbon (IV) care se eliberează în timpul descompunerii a 50 g de carbonat de calciu.

Monoxid de carbon (IV), acid carbonic și sărurile acestora

Scopul cuprinzător al modulului: cunoașterea metodelor de producere a oxidului și hidroxidului de carbon (IV); descrie-i proprietăți fizice; cunoașteți caracteristicile proprietăților acido-bazice; caracterizează proprietățile redox.

Toate elementele subgrupului de carbon formează oxizi cu formula generala EO 2. CO 2 și SiO 2 prezintă proprietăți acide, GeO 2, SnO 2, PbO 2 prezintă proprietăți amfotere cu predominanța celor acide, iar în subgrupa de sus în jos proprietățile acide slăbesc.

Starea de oxidare (+4) pentru carbon și siliciu este foarte stabilă, astfel încât proprietățile de oxidare ale compusului sunt foarte greu de prezentat. În subgrupa germaniului, proprietățile de oxidare ale compușilor (+4) sunt îmbunătățite datorită destabilizarii celei mai înalte stări de oxidare.

Monoxid de carbon (IV), acid carbonic și sărurile acestora

Dioxid de carbon CO 2 (dioxid de carbon) - în condiții normale este un gaz incolor și inodor, cu gust ușor acrișor, de aproximativ 1,5 ori mai greu decât aerul, solubil în apă, lichefiat destul de ușor - la temperatura camerei poate fi transformat în lichid sub o presiune de aproximativ 60 10 5 Pa. Când este răcit la 56,2°C, dioxidul de carbon lichid se solidifică și se transformă într-o masă asemănătoare zăpezii.

În toate stările de agregare este format din molecule liniare nepolare. Structura chimică CO2 este determinat prin hibridizarea sp a atomului de carbon central și formarea de p suplimentar conexiuni r-r: O = C = O

O parte din CO 2 dizolvat în voință interacționează cu acesta pentru a forma acid carbonic

CO2 + H2O - CO2H2O - H2CO3.

Dioxidul de carbon este foarte ușor absorbit de soluțiile alcaline pentru a forma carbonați și bicarbonați:

C02 + 2NaOH = Na2C03 + H20;

CO2 + NaOH = NaHCO3.

Moleculele de CO 2 sunt foarte stabile termic; descompunerea începe doar la o temperatură de 2000°C. Prin urmare, dioxidul de carbon nu arde și nu sprijină arderea combustibilului convențional. Dar în atmosfera ei unii ard substanțe simple, ai căror atomi prezintă o afinitate mare pentru oxigen, de exemplu, magneziul se aprinde atunci când este încălzit într-o atmosferă de CO2.

Acidul carbonic și sărurile sale

Acidul carbonic H 2 CO 3 este un compus slab și există numai în soluții apoase. Majoritatea dioxidului de carbon dizolvat în apă este sub formă de molecule de CO 2 hidratate, o parte mai mică formează acid carbonic.

Soluțiile apoase aflate în echilibru cu CO2 atmosferic sunt acide: = 0,04 M și pH? 4.

Acidul carbonic este dibazic, aparține electroliților slabi, se disociază treptat (K1 = 4,4 10?7; K2 = 4,8 10?11). Când CO2 este dizolvat în apă, se stabilește următorul echilibru dinamic:

H2O + CO2-CO2H2O-H2CO3-H+ + HCO3?

Când o soluție apoasă de dioxid de carbon este încălzită, solubilitatea gazului scade, CO 2 este eliberat din soluție și echilibrul se deplasează spre stânga.

Sărurile acidului carbonic

Fiind dibazic, acidul carbonic formează două serii de săruri: săruri medii (carbonați) și săruri acide (bicarbonați). Majoritatea sărurilor de acid carbonic sunt incolore. Dintre carbonați, numai sărurile de metale alcaline și de amoniu sunt solubile în apă.

În apă, carbonații sunt supuși hidrolizei și, prin urmare, soluțiile lor au o reacție alcalină:

Na2C03 + H20 - NaHC03 + NaOH.

Hidroliza ulterioară cu formarea acidului carbonic practic nu are loc în condiții normale.

Dizolvarea hidrocarbonaților în apă este însoțită și de hidroliză, dar într-o măsură mult mai mică, iar mediul este creat ușor alcalin (pH 8).

Carbonatul de amoniu (NH 4 ) 2 CO 3 este foarte volatil la temperaturi ridicate și chiar normale, în special în prezența vaporilor de apă, care provoacă hidroliză severă

Acizii puternici și chiar acidul acetic slab înlocuiesc acidul carbonic din carbonați:

K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + H2O + CO2^.

Spre deosebire de majoritatea carbonaților, toți bicarbonații sunt solubili în apă. Sunt mai puțin stabili decât carbonații acelorași metale și, atunci când sunt încălziți, se descompun ușor, transformându-se în carbonați corespunzători:

2KHCO3 = K2CO3 + H2O + CO2^;

Ca(HCO3)2 = CaC03 + H2O + CO2^.

Acizi tari hidrocarbonații se descompun ca carbonații:

KHCO3 + H2SO4 = KHS04 + H2O + CO2

Din sărurile acidului carbonic cea mai mare valoare au: carbonat de sodiu (soda), carbonat de potasiu (potasiu), carbonat de calciu (cretă, marmură, calcar), bicarbonat de sodiu (bicarbonat de sodiu) și carbonat de cupru bazic (CuOH) 2 CO 3 (malahit).

Sărurile bazice ale acidului carbonic sunt practic insolubile în apă și se descompun ușor atunci când sunt încălzite:

(CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O.

În general, stabilitatea termică a carbonaților depinde de proprietățile de polarizare ale ionilor care formează carbonatul. Cu cât cationul are mai mult polarizare asupra ionului carbonat, cu atât temperatura de descompunere a sării este mai mică. Dacă cationul poate fi deformat cu ușurință, atunci ionul carbonat în sine va avea și un efect de polarizare asupra cationului, ceea ce va duce la o scădere bruscă a temperaturii de descompunere a sării.

Carbonații de sodiu și potasiu se topesc fără descompunere, iar majoritatea celorlalți carbonați se descompun în oxid de metal și dioxid de carbon atunci când sunt încălziți.

(IV) (CO2, dioxid de carbon, dioxid de carbon) este un gaz incolor, insipid și inodor, mai greu decât aerul și solubil în apă.

În condiții normale, dioxidul de carbon solid trece direct în stare gazoasă, ocolind starea lichidă.

La cantitati mari monoxid de carbon, oamenii încep să se sufoce. Concentrațiile de peste 3% duc la respirație rapidă, iar peste 10% există pierderea conștienței și moartea.

Proprietățile chimice ale monoxidului de carbon.

Monoxid de carbon - este anhidrida carbonica H2C03.

Dacă monoxidul de carbon este trecut prin hidroxid de calciu (apa de var), se formează un precipitat alb:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O,

Dacă dioxidul de carbon este luat în exces, se observă formarea de bicarbonați, care se dizolvă în apă:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2,

Care apoi se dezintegrează când sunt încălzite:

2KNCO3 = K2CO3 + H2O + CO2

Aplicarea monoxidului de carbon.

Dioxidul de carbon este utilizat în diverse industrii. În producția chimică - ca agent frigorific.

În industria alimentară este folosit ca conservant E290. Deși a fost clasificat drept „condiționat în siguranță”, în realitate nu este cazul. Medicii au dovedit că consumul frecvent de E290 duce la acumularea unui compus toxic toxic. Prin urmare, trebuie să citiți mai atent etichetele produselor.