Оксиды углерода (II) и (IV)

Оксид углерода (II) – СО

(угарный газ, окись углерода, монооксид углерода)

Физические свойства: бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха, горит голубоватым пламенем, легче воздуха, плохо растворим в воде. Концентрация угарного газа в воздухе 12,5—74 % взрывоопасна.

Строение молекулы:

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строение молекулы СО, в которой помимо двойной связи, обра­зованной обобществлением электронов С и О, имеется дополнительная, образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода:

В связи с этим молекула СО очень прочна и способна вступать в реакции окисления-восстановления только при высоких темпера­турах. При обычных условиях СО не взаимодействует с водой, щелочами или кислотами.

Получение:

Основным антропогенным источником угарного газа CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Угарный газ образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления угарного газа CO в углекислый газ CO₂). В естественных условиях, на поверхности Земли, угарный газ CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров.

1) Получение в промышленности (в газогенераторах):

Видео - опыт "Получение угарного газа"

C + O₂ = CO₂ + 402 кДж

CO₂ + C = 2CO – 175 кДж

В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:

С + Н₂О = СО + Н₂ – Q,

смесь СО + Н₂ – называется синтез – газом.

2) Получение СО в лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H₂SO₄(конц.):

HCOOH ^{t˚C, H2SO4} → H₂O + CO­

H₂C₂O₄ ^t˚C,H2SO4→ CO­ + CO₂­ + H₂O

Химические свойства:

При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель;

CO - несолеобразующий оксид.

1) Взаимодействие с кислородом:

2C⁺²O + O₂ ^t˚C → 2C⁺⁴O₂↑

2) Взаимодействие с оксидами металлов: CO + Me_xO_y = CO₂ + Me

C⁺²O + CuO ^t˚C → Сu + C⁺⁴O₂↑

3) Взаимодействие с хлором (на свету)

CO + Cl₂ ^свет → COCl₂ (фосген – ядовитый газ)

4) Взаимодействие с расплавами щелочей (под давлением)

CO + NaOH _{Pасплав}→ HCOONa (формиат натрия)

Влияние угарного газа на живые организмы:

Угарный газ опасен, потому что он лишает возможности кровь нести кислород к жизненно важным органам, таким как сердце и мозг. Угарный газ объединяется с гемоглобином, который переносит кислород к клеткам организма, в следствии чего тот становится непригодным для транспортировки кислорода. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывает усталость, головную боль, слабость, Влияние угарного газа на здоровье человека зависит от его концентрации и времени воздействия на организм. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1% приводит к смерти в течение одного часа, а концентрация более 1,2% в течении трех минут.

Применение оксида углерода:

Главным образом угарный газ применяют, как горючий газ в смеси с азотом, так называемый генераторный или воздушный газ, или же в смеси с водородом водяной газ. В металлургии для восстановления металлов из их руд. Для получения металлов высокой чистоты при разложении карбонилов.

Оксид углерода (IV) СO₂ – углекислый газ

Физические свойства: Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде - в 1V H₂O растворяется 0,9V CO₂ (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO₂ называется "сухой лёд"); не поддерживает горение.

Строение молекулы: Углекислый газ имеет следующие электронную и структурную формулы -

Все четыре связи ковалентые полярные.

Получение углекислого газа:

1. В промышленности: Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка.

CaCO₃ ^t=1200˚C→ CaO + CO₂­

2. В лаборатории. Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты –

Видео: получение СО₂ в лаборатории

CaCO_{3 (мрамор)} + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂­

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂­

3. Сгорание углеродсодержащих веществ:

СН₄ + 2О₂ → 2H₂O + CO₂­

4. При медленном окислении в биохимических процессах (дыхание, гниение, брожение)

Способы собирания