تعريف
كربونهو العنصر السادس في الجدول الدوري. وهي تقع في الفترة الثانية من المجموعة الفرعية للمجموعة الرابعة. التعيين - C.
في الحالة الحرة ، يُعرف الكربون باسم الماس ، الذي يتبلور في النظامين المكعب والسداسي (لونسداليت) ، والجرافيت الذي ينتمي إلى النظام السداسي. أشكال الكربون مثل الفحم أو فحم الكوك أو السخام لها بنية غير منتظمة. هناك أيضًا تعديلات متآصلة تم الحصول عليها صناعياً - هذه هي carbyne و polycumulene - أنواع الكربون المبنية من بوليمرات سلسلة خطية من النوع ...- C≡ C-C≡C -... أو .. = C = C = C = C =. ...
تُعرف أيضًا التعديلات المتآصلة للكربون ، والتي لها الأسماء التالية: الجرافين ، الفوليرين ، الأنابيب النانوية ، الألياف النانوية ، النجمي ، الكربون الزجاجي ، الأنابيب النانوية الضخمة ؛ الكربون غير المتبلور ، والبراعم النانوية الكربونية ، والرغوة النانوية الكربونية.
يوجد الكربون في الطبيعة على شكل نظيرين مستقرين 12 درجة مئوية (98.892٪) و 13 درجة مئوية (1.108٪).
حالة أكسدة الكربون في المركبات
يوجد الكربون في شكل عدة مواد بسيطة - تعديلات متآصلة (انظر أعلاه) ، حيث تكون حالة الأكسدة صفر.
مع وجود عناصر أقل كهربيًا من نفسه ، يعطي الكربون الكربيدات. نظرًا لأنه من المعتاد أن يشكل الكربون متجانسة ، فإن تركيب معظم الكربيدات لا يتوافق مع حالة أكسدة الكربون (-4): Si +4 C -4 ، B 4 C -4 ، CaC -4 2 ، Al 4 C -4 3. يمكن اعتبار الميثان C -4 H 4 أبسط كربيد.
يعرض الكربون حالات الأكسدة (+2) و (+4) ، في المركبات التي تحتوي على عناصر غير معدنية أكثر كهرسلبية من نفسها ، على سبيل المثال C +2 O -2 ، C +2 S -2 ، H +1 C -2 N +1 ، C +4 O -2 2 ، C +4 F -1 4 ، C +4 O -2 S -2 ، C +4 O -2 Cl -1 2 ، C +4 Cl -1 4 إلخ.
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| يمارس | حدد حالات الأكسدة للعناصر المكونة للحمض في المركبات التالية: HNO 2 ، H 2 CO 3 ، H 4 SiO 4 ، HPO 3. |
| حل | العناصر المكونة للحمض في هذه المركبات هي النيتروجين والكربون والسيليكون والفوسفور. حالة أكسدة الأكسجين هي (-2) ، والهيدروجين- (+1). دعونا نأخذ حالة الأكسدة للعنصر المكون للحمض على أنها "x" ونستخدم معادلة الحياد الإلكتروني لإيجاد قيمتها: 1 + س + 2 × (-2) = 0 ؛ حالة أكسدة النيتروجين هي (+3). 2 × (+1) + س + 3 × (-2) = 0 ؛ حالة أكسدة الكربون هي (+4). 4 × (+1) + س + 4 × (-2) = 0 ؛ حالة أكسدة السيليكون هي (+4). 1 + س + 3 × (-2) = 0 ؛ حالة أكسدة الفوسفور هي (+5). |
| إجابة | HN +3 O 2، H 2 C +4 O 3، H 4 Si +4 O 4، HP +5 O 3. |
يتعلق الاختراع بطريقة لالتقاط الكربون المنبعث في الغلاف الجوي في صورة ثاني أكسيد الكربون. تتضمن الطريقة: أ) خطوة تركيز ثاني أكسيد الكربون في المرحلة السائلة ؛ ب) خطوة كهربائية في بيئة غير بروتونية لمركب يكون للكربون فيه حالة أكسدة +3 ، في شكل حمض أكساليك أو فورميك ؛ ج) اختياريًا ، خطوة نزع حمض الأكساليك أو الفورميك إلى وسط مائي ، يتم إجراؤها عند إجراء الامتصاص الكهربائي في وسط غير مائي ؛ و د) خطوة تمعدن عن طريق تفاعل المركب أعلاه مع مركب عنصر M ، حيث M هو عنصر فلزي في حالة الأكسدة +2 ، مما ينتج عنه مركب مستقر تكون فيه النسبة الذرية C / M حوالي 2/1. تتيح هذه الطريقة عزل الكربون بتكلفة منخفضة للطاقة وهي مناسبة للحد من انبعاث غازات الدفيئة الناتجة عن احتراق الهيدروكربونات الأحفورية في الغلاف الجوي. 25 ص. يطير.
يتعلق الاختراع بطريقة التقاط الكربون المنبعث في الغلاف الجوي في صورة ثاني أكسيد الكربون.
فن مسبق
تمت دراسة الاختزال الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون من قبل العديد من الباحثين ، من محاولات استخدامه كمصدر كبير لإمداد الكربون إلى محاولات استخدامه كمصدر للطاقة في شكل غاز الميثان.
بدأ البحث في مجال التكسير الكهربائي لثاني أكسيد الكربون في منتصف الستينيات. لقد أظهروا ، من ناحية ، أن التغييرات في الوسط اعتمادًا على ما إذا كان غير طبيعي أم لا ، ومن ناحية أخرى ، فإن التغييرات في القطب ، مع الأخذ في الاعتبار أن الطبقة البينية لجذور الكربونيل تتفاعل مع السطح ، مما يؤدي إلى تكوين مكونات مختلفة ، من بينها: أول أكسيد الكربون وحمض الفورميك والميثان والإيثان والكحول مثل الميثانول والإيثانول والبروبانول ، وكذلك حمض الأكساليك وحتى حمض الجليكوليك.
وهكذا ، فإن تفاعلات الامتصاص الكهربائي لثاني أكسيد الكربون على الأقطاب الكهربائية النحاسية في وسط كربونات البوتاسيوم تعطي ناتجًا من الميثان يبلغ حوالي 30٪.
من المعروف أن الدراسات جعلت من الممكن تحديد المنتجات التي يتم الحصول عليها في الغالب في الوسائط المحتوية على الماء إلى حد ما أو باستخدام أقطاب كهربائية ذات طبيعة مختلفة.
الحالة الأولى: يتم امتصاص جذري ثاني أكسيد الكربون على القطب
البيئة المائية (القطب الكهربي Au أو Ag أو Cu أو Zn): ينتج أول أكسيد الكربون
الحالة الثانية: لا يتم امتصاص جذري ثاني أكسيد الكربون على القطب
البيئة المائية (القطب Cd ، Sn ، In ، Pb ، Tl أو Hg): يتكون حمض الفورميك
وسط غير مائي (قطب كهربائي Pb أو Tl أو Hg): يتكون حمض الأكساليك
على نفس المنوال ، أجريت تجارب باستخدام ثاني أكسيد الكربون في الطور الغازي والبيروفسكايت ، مما أدى بشكل أساسي إلى تكوين الكحوليات.
تُعرف الأعمال أيضًا في مجال التقاط ثاني أكسيد الكربون باستخدام المذيبات العضوية ، والتي تتيح في النهاية الحصول على ثاني أكسيد الكربون في صورة سائلة. ثم يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون هذا في أعماق المحيطات أو يفضل في التجاويف الجوفية. ومع ذلك ، فإن موثوقية هذا التخزين على مدى فترات طويلة بما فيه الكفاية غير مؤكدة.
وصف الاختراع
تم اقتراح طريقة جديدة لعزل الكربون المنبعث في الغلاف الجوي باعتباره ثاني أكسيد الكربون ، مما يجعل من الممكن ، على وجه الخصوص ، عزل الكربون بتكاليف طاقة منخفضة ومناسب بشكل خاص للحد من انبعاث غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن احتراق الهيدروكربونات الأحفورية في الجو.
تتضمن طريقة عزل الكربون وفقًا للاختراع ما يلي:
أ) مرحلة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الطور السائل ؛
ب) خطوة كهربائية في بيئة غير بروتونية لمركب يكون للكربون فيه حالة أكسدة +3 ، في شكل حمض أكساليك أو فورميك ؛
ج) خطوة لنزع حمض الأكساليك أو الفورميك إلى وسط مائي ، إذا لزم الأمر ؛ و
د) تمعدن خطوة بالتفاعل مع مركب من العنصر M ، مما يؤدي إلى تكوين مركب مستقر تكون فيه النسبة الذرية C / M حوالي 2/1.
يوجد أدناه وصف أكثر تفصيلاً للخطوات المتعاقبة للطريقة وفقًا للاختراع.
يمكن تنفيذ مرحلة تركيز ثاني أكسيد الكربون في المرحلة السائلة (أ) بطرق مختلفة.
تتكون الطريقة الأولى (1) من تسييل ثاني أكسيد الكربون وفقًا لطرق الالتقاط التقليدية ، ثم يتم الحصول على ثاني أكسيد الكربون السائل تحت ضغط ، على سبيل المثال في حالة فوق الحرجة.
هناك طريقة أخرى (2) تتمثل في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في سائل قطبي غير طبيعي ، لا يمتزج بالماء أو يمتزج بالماء بنسب مختلفة. مثال على ذلك هو الأسيتونتريل.
هناك طريقة أخرى (3) تعتبر امتصاص ثاني أكسيد الكربون في سائل غير مشتق أيوني (أو "ملح مصهور") غير قابل للامتزاج بالماء أو قابل للامتزاج بالماء بنسب مختلفة. السائل الأيوني المناسب هو 1-بيوتيل -3-ميثيلميدازول سداسي فلورو فوسفات ممثلة بالصيغة + PF6-.
هناك طريقة أخرى (4) تتمثل في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المرحلة المائية التي تحتوي على كحول و / أو أمين.
طريقة أخرى (ت) هي امتصاص ثاني أكسيد الكربون في صورة رطبة ، على سبيل المثال في مذيب مائي منشط إنزيميًا. الإنزيم الذي ينشط الترطيب هو الأنهيدراز الكربوني بشكل أساسي. في هذه الحالة ، يمكن إعادة تدوير المحلول الناتج إلى طريقة امتصاص الطور المائي في وجود كحول و / أو أمين ، كما هو موضح في (3) أعلاه.
يمكن أيضًا إعادة تدوير محلول مائي تم الحصول عليه بطريقة امتصاص مماثلة لتلك الموصوفة في (4) و (5) أعلاه إلى طريقة التميع (1) الموضحة أعلاه.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن عادةً نقل المحاليل المائية ، مثل تلك التي يتم الحصول عليها بالطرق (3) أو (4) الموضحة أعلاه ، إلى وسط أيوني سائل غير قابل للذوبان في الماء عن طريق طريقة استخلاص سائل-سائل.
وفقًا للطريقة المستخدمة لتنفيذ خطوة تركيز الطور السائل الأولى وفقًا للاختراع ، ستتكون المرحلة السائلة الناتجة من CO 2 السائل أو محلول CO 2 أو حمض الكربونيك في سائل قطبي غير قابل للامتزاج بالماء أو قابل للامتزاج بالماء في بنسب مختلفة ، أو في سائل أيوني غير مائي ("الملح المصهور") أكثر أو أقل من الامتزاج بالماء.
تتكون الخطوة الثانية من الطريقة وفقًا للاختراع في الإمداد الكهربائي لثاني أكسيد الكربون أو حمض الكربونيك المركز في الطور السائل (+4 حالة أكسدة) إلى مركب يكون فيه الكربون في حالة الأكسدة +3. يتم إجراء التخفيض في الطور السائل الذي تم الحصول عليه في الخطوة السابقة ، عند قيمة pH بشكل أساسي بين 3 و 10 ، ويفضل أن يكون بين 3 و 7 ، مع الحفاظ على القطب الموجب عند إمكانات +0.5 إلى -3.5 فولت بالنسبة إلى a قطب هيدروجين عادي. يمكن أن يكون الأنود ، على سبيل المثال ، من البلاتين أو الماس المشبع بالبورون أو الكربون المشبع بالنيتروجين.
ينتج هذا الالتصاق الكهربائي أيون أكسالات (مثل حمض الأكساليك أو أكسالات) أو أيون فورمات (مثل حمض الفورميك أو فورمات).
يتم تنفيذ المرحلة (ب) من الامتصاص الكهربائي ، إذا لزم الأمر ، في سائل ثاني أكسيد الكربون تحت الضغط.
يمكن أيضًا تنفيذ الخطوة (ب) من الامتصاص الكهربائي في مخزن تحت الأرض ، حيث يمكن ضخ ثاني أكسيد الكربون السائل إذا لزم الأمر.
تتكون الخطوة الثالثة (ج) من الطريقة وفقًا للاختراع من نزع حمض الأكساليك (أو أكسالات) أو حمض الفورميك (أو فورمات) بطور مائي. تتم إعادة الاستخراج في حالة إجراء الشفط الكهربائي في وسط غير مائي. يحدث تكوين حمض الفورميك أثناء الامتصاص الكهربائي بشكل أساسي في الطور المائي ، وفي هذه الحالة ليس من الضروري اللجوء إلى تنفيذ خطوة التجريد هذه (ج) بمرحلة مائية.
تتكون الخطوة الأخيرة (د) من الطريقة وفقًا للاختراع (خطوة التمعدن) أساسًا من تعريض معدن كربونات ، مثل الحجر الجيري أو المغنسيت ، إلى محلول مائي من حمض الأكساليك (أو أكسالات) أو حمض الفورميك (أو فورمات) من خطوة الشفط الكهربائي (أو بدلاً من ذلك ربما بعد إعادة الاستخراج). يتفاعل المحلول أعلاه مع مركب من العنصر M لتكوين معدن تكون فيه النسبة الذرية C / M تقريبًا 2/1.
ينتج عن تفاعل مركب أكسالات أو فورمات مع معدن كربوني مول واحد من ثاني أكسيد الكربون لكل مول من C 2 O 4.
MSO 3 + (COOH) 2 MS 2 O 4 + CO 2 + H 2 O أو
MSO 3 + 2HCOOH M (HCO 2) 2 + CO 2 + H 2 O
يمكن إرجاع ثاني أكسيد الكربون المنطلق بهذه الطريقة ، بمقدار نصف ما تم استخدامه في البداية ، إلى دورة الطريقة وفقًا للاختراع في المرحلة الأولى.
يمكن أن يكون العنصر M أي عنصر معدني في حالة الأكسدة +2. غالبًا ما يكون الكالسيوم أو المغنيسيوم. يمكن أن يكون مركب العنصر M ، على سبيل المثال ، صخور كلسية أو مغنسيت. يفضل أن يكون العنصر م هو الكالسيوم. يفضل أن يكون المعدن الناتج هو أكسالات الكالسيوم ، مثل wew satellite CaC 2 O 4 H 2 O.
يمكن تنفيذ الطريقة وفقًا للاختراع (أو خطوتها الأخيرة فقط) في الموقع (في الموقع) في صخر الجير أو المغنسيت ، وخارجه (خارج الموقع).
وبالتالي ، يمكن تنفيذ خطوة التمعدن النهائية (د) عن طريق التلامس مع الصخور الرسوبية ، على سبيل المثال الجيري أو المغنسيت ، محلول حمض الأكساليك أو الفورميك ، ويفضل ضخه تحت الأرض.
لاحظ أنه من حيث توازن الطاقة للعملية وفقًا للاختراع ، فإن الطاقة المطبقة لتحويل الكربون +4 إلى الكربون +3 في تفاعل الشفط الكهربائي في الخطوة الثانية لا يتم فقدها - يتم تخزينها فعليًا في أكسالات أو فورمات المعدن الناتج. يمكن إعادة استخلاص حمض الأكساليك أو الفورميك بنجاح لاحقًا لاستخدامه في الاحتراق في الموقع ، على سبيل المثال. قد يكون هذا هو الأكسدة ، على سبيل المثال البكتيرية ، في الموقع أو خارج الموقع. في هذه العمليات ، يدخل الكربون في حالة الأكسدة +4.
يملأ المفاعل بسائل مضغوط CO 2 (50 بار في درجة حرارة الغرفة) الذي يضاف إليه الماء تدريجياً للحفاظ على نسبة مولارية من ثاني أكسيد الكربون / H2O تبلغ حوالي 100 لتوجيه التفاعل نحو تخليق حمض الأكساليك .
القطب الكهربائي مصنوع من البلاتين ، كثافة التيار 5 مللي أمبير / سم 2. جهد القطب -3 V فيما يتعلق بإمكانيات زوج Fe / Fe +. يتم تحريك المحلول للحد من تأثيرات التركيز بالقرب من الأقطاب الكهربائية.
بعد السحب الكهربائي ، يتم ضخ حمض الأكساليك الناتج في خزان يحتوي على كربونات الكالسيوم. يتفاعل حمض الأكساليك مع الكربونات لتكوين أكسالات الكالسيوم. تشير الزيادة في كتلة البقايا الجافة والنقية إلى ارتباط ثاني أكسيد الكربون في شكل معدن.
تم الحصول على ثاني أكسيد الكربون السائل بطريقة الإسالة التقليدية.
بعد إضافة فوق كلورات رباعي الأمونيوم ، تم ضخه في تجويف تحت الأرض يحتوي على صخور كلسية أو مغنسيت.
يتم إجراء عملية القطع الكهربائي مباشرة في التجويف الموجود تحت الأرض باستخدام قطب كهربائي من البلاتين. كثافة التيار 5 مللي أمبير / سم 2. جهد القطب -3 V فيما يتعلق بإمكانيات زوج Fe / Fe +. يتم تحريك المحلول للحد من تأثيرات التركيز بالقرب من الأقطاب الكهربائية.
يتفاعل حمض الأكساليك المُصنَّع بهذه الطريقة مع الصخور الجيرية أو المغنسيت ، ويطلق ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتحول بدوره إلى كاتيون ثنائي التكافؤ ، والذي يترسب مع الأوكسالات. تؤدي التفاعلات في النهاية إلى ارتباط ثاني أكسيد الكربون في شكل معدن. يتم إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون المنطلق إلى خطوة التسييل.
يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون بواسطة الماء بوجود الأنهيدراز الكربوني وفقًا للمواصفة الأمريكية A-6524843.
يضاف فوق كلورات رباعي الأمونيوم بكمية 0.1 مول / لتر.
تحدد كمية ثاني أكسيد الكربون المراد تكويتها بالكهرباء الكمية المطلوبة من الكهرباء.
بعد السحب الكهربائي ، يتم ضخ حمض الفورميك المتشكل في خزان يحتوي على كربونات الكالسيوم. يتفاعل حمض الفورميك مع الكربونات لتكوين فورمات الكالسيوم. تشير الزيادة في كتلة البقايا الجافة والنقية إلى ارتباط ثاني أكسيد الكربون في شكل معدن.
يُمتص ثاني أكسيد الكربون في السائل الأيوني ، 1-بيوتيل -3 ميثيلميدازول سداسي فلورو فوسفات ممثلة بالصيغة + PF6 -.
يضاف فوق كلورات رباعي الأمونيوم بكمية 0.1 مول / لتر.
القطب الكهربائي مصنوع من البلاتين وكثافة التيار 5 مللي أمبير / سم 2. جهد القطب -3 V فيما يتعلق بإمكانيات زوج Fe / Fe +. يتم تحريك المحلول للحد من تأثيرات التركيز بالقرب من الأقطاب الكهربائية.
تحدد كمية ثاني أكسيد الكربون المراد تكويتها بالكهرباء الكمية المطلوبة من الكهرباء.
يتم إحضار سائل أيوني مشبع بـ CO 2 في اتصال مستمر مع محلول مائي يستخلص الأوكسالات منه.
يتم ضخ المحلول المائي الناتج لحمض الأكساليك في خزان يحتوي على كربونات الكالسيوم. يتفاعل حمض الأكساليك مع الكربونات لتكوين أكسالات الكالسيوم. تشير الزيادة في كتلة البقايا الجافة والنقية إلى ارتباط ثاني أكسيد الكربون في شكل معدن.
مطالبة
1- طريقة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغلاف الجوي وتتميز بأنها تشمل:
أ) مرحلة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الطور السائل ؛
ب) خطوة كهربائية في بيئة شاذة إلى مركب يكون فيه الكربون لديه حالة أكسدة +3 كحمض أكساليك أو فورميك ؛
ج) اختياريًا ، خطوة نزع حمض الأكساليك أو الفورميك إلى وسط مائي ، يتم إجراؤها عند إجراء الامتصاص الكهربائي في وسط غير مائي ؛ و
د) خطوة تمعدن عن طريق تفاعل المركب أعلاه مع مركب عنصر M ، حيث M هو عنصر فلزي في حالة الأكسدة +2 ، مما ينتج عنه معدن تكون فيه النسبة الذرية C / M تقريبًا 2/1.
2. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، التي تتميز في تلك الخطوة (أ) من التركيز في الطور السائل تتكون من تسييل ثاني أكسيد الكربون ، ثم يتم الحصول على ثاني أكسيد الكربون السائل تحت ضغط ، على سبيل المثال في حالة فوق الحرجة.
3. تتكون الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، والتي تتميز في تلك الخطوة (أ) من التركيز في الطور السائل ، من امتصاص ثاني أكسيد الكربون في سائل قطبي غير ممزوج بالماء أو قابل للامتزاج بالماء بنسب مختلفة.
.4 تتمثل الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، التي تتميز في تلك الخطوة (أ) من التركيز في الطور السائل ، في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في سائل غير مشتق أيوني غير قابل للامتزاج بالماء أو قابل للامتزاج بالماء بنسب مختلفة.
5. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 4 ، حيث يكون السائل الأيوني الدهني المذكور هو 1-بيوتيل -3-ميثيلميدازول سداسي فلورو فوسفات.
.6 تتمثل الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، والتي تتميز في تلك الخطوة (أ) من التركيز في الطور السائل ، في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في وسط مائي يحتوي على كحول و / أو أمين.
.7 الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 6 ، تتميز بأن المحلول المائي الناتج يتم إعادة تدويره إلى عملية التسييل وفقًا لعنصر الحماية 2.
8. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 6 ، تتميز بأن المحلول المائي الناتج يتم نقله إلى وسط أيوني سائل غير قابل للذوبان في الماء عن طريق الاستخلاص في نظام سائل-سائل.
9. تتمثل الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، والتي تتميز في تلك الخطوة (أ) من التركيز في المرحلة السائلة ، في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في صورة مميهة ، حيث يتم تنشيط عملية التركيز المذكورة إنزيميًا.
10. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 9 ، تتميز بأن المحلول المائي الناتج يتم نقله إلى وسط أيوني سائل غير قابل للذوبان في الماء عن طريق الاستخلاص في نظام سائل-سائل.
11. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 9 ، تتميز بأن الإنزيم الذي ينشط الترطيب هو الأنهيدراز الكربوني.
.12 الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 11 ، تتميز بأن المحلول المائي الناتج يتم إعادة تدويره إلى عملية الامتصاص في وسط مائي في وجود الكحول و / أو الأمين وفقًا لعنصر الحماية 6.
13. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 12 ، تتميز بأن المحلول المائي الناتج يتم إعادة تدويره إلى عملية التسييل وفقًا لعنصر الحماية 2.
14- الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 ، حيث يتم تنفيذ الخطوة (ب) من الامتصاص الكهربائي عند قيمة pH بين 3 و 10 مع الحفاظ على القطب الموجب عند احتمال +0.5 إلى -3.5 فولت فيما يتعلق بالطبيعي قطب الهيدروجين.
15. طريقة المطالبة 14 حيث يكون الرقم الهيدروجيني بين 3 و 7.
16. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 14 ، حيث يتكون الأنود المستخدم في الخطوة (ب) من الامتصاص الكهربائي من بلاتين أو ماسة بورون مخدر أو كربون مخدر بالنيتروجين.
17. الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث يتم تنفيذ خطوة الامتصاص الكهربائي (ب) في سائل CO 2 مضغوط.
18. الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث يكون المركب الذي تم الحصول عليه في خطوة الامتصاص الكهربائي (ب) هو حمض الأكساليك أو الأكسالات.
19. الطريقة وفقًا لعنصر الحماية 18 ، حيث يتم إعادة استخلاص حمض الأكساليك أو الأكسالات المتحصل عليه في وسط غير مائي بمرحلة مائية.
20 - طريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث يتم عند الخروج من الخطوة (أ) ضخ ثاني أكسيد الكربون السائل في مخزن ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض.
21. الطريقة وفقاً لعنصر الحماية 20 ، حيث يتم تنفيذ الخطوة (ب) من الامتصاص الكهربائي في مخزن ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض.
22. الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث تتكون خطوة التمعدن النهائية (د) من تعريض معدن الكربونات إلى محلول مائي من حمض الأكساليك أو حمض الفورميك الذي تم الحصول عليه من خطوة الامتصاص الكهربائي.
23. الطريقة وفقاً لعنصر الحماية 22 ، حيث يكون معدن الكربونات المذكور عبارة عن كربونات معدنية أو كلسية أو مغنسيت.
24. الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث في خطوة التمعدن (د) يكون العنصر M عبارة عن الكالسيوم والمعدن الناتج هو الساتل CaC 2 O 4 H 2 O.
25 - الطريقة وفقاً لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث يتم تنفيذ خطوة التمعدن (د) عن طريق التلامس مع الصخور الرسوبية ، على سبيل المثال الكلسي أو المغنسيت ، محلول مائي من حمض الأكساليك أو حمض الفورميك تم الحصول عليها من خطوة الكهربائية.
26. الطريقة وفقًا لأحد عناصر الحماية من 1 إلى 13 و 15 و 16 ، حيث يتم تنفيذ خطوة التمعدن النهائية (د) بضخ المحلول تحت الأرض.
درجة الأكسدة في المركبات العضوية مطلوبة لتكون قادرة على الترتيب لحل مهام الاستخدام في الكيمياء ، حيث يتم إعطاء سلسلة من التحولات للمواد العضوية ، بعضها غير معروف. في الوقت الحالي ، هذه هي المهام رقم 32.
هناك طريقتان لتحديد درجة الأكسدة في المركبات العضوية. جوهرها هو نفسه ، لكن تطبيق هذه الأساليب يبدو مختلفًا.
الطريقة الأولى التي أسمي بها طريقة الحظر.
طريقة الكتلة
نأخذ جزيءًا عضويًا ، على سبيل المثال ، مادة مثل 2-هيدروكسي بروبانال
ويعزل عن بعضها البعض جميع شظايا الجزيء المحتوية على ذرة كربون واحدة على النحو التالي:
يتم أخذ الشحنة الإجمالية لكل كتلة مساوية للصفر ، كما هو الحال بالنسبة لجزيء منفصل. في المركبات العضوية ، يحتوي الهيدروجين دائمًا على حالة أكسدة قدرها +1 ، والأكسجين -2. دعونا نشير إلى درجة أكسدة ذرة الكربون في الكتلة الأولى من المتغير x. وبالتالي ، يمكننا إيجاد حالة الأكسدة لذرة الكربون الأولى عن طريق حل المعادلة:
x + 3 ∙ (+1) = 0 ، حيث x هي حالة أكسدة ذرة الكربون ، +1 هي حالة أكسدة ذرة الهيدروجين ، و 0 هي شحنة الكتلة المحددة.
س + 3 = 0 ، ومن ثم س = -3.
وبالتالي ، فإن حالة أكسدة ذرة الكربون في الكتلة الأولى هي -3.
الكتلة الثانية ، بالإضافة إلى ذرة كربون واحدة وذرتي هيدروجين ، تشتمل أيضًا على ذرة أكسجين ، والتي ، كما قلنا سابقًا ، دائمًا ما تحتوي على حالة أكسدة -2 في المركبات العضوية. كما في الحالة الأولى ، نشير إلى درجة أكسدة ذرة الكربون في الكتلة الثانية كـ x ، ثم نحصل على المعادلة التالية:
x + 2 ∙ (+1) + (- 2) = 0 ، وبذلك نجد أن x = 0. أي ، حالة أكسدة ذرة الكربون الثانية في الجزيء هي صفر.
تتكون الكتلة الثالثة من ذرة كربون واحدة وذرة هيدروجين واحدة وذرة أكسجين. لنقم بإنشاء المعادلة بنفس الطريقة:
x + 1 ∙ (-2) + 1 = 0 ، ومن ثم x ، أي درجة أكسدة ذرة الكربون في الكتلة الثالثة هي +1.
الطريقة الثانية لترتيب حالات الأكسدة في المواد العضوية أسميها "طريقة السهم".
طريقة السهم
من أجل استخدامها ، يجب عليك أولاً رسم صيغة هيكلية موسعة للمادة العضوية:
تُفهم الشرطات بين رموز العناصر على أنها أزواج الإلكترون المشتركة ، والتي يمكن اعتبارها موزعة بالتساوي بين الذرات المتماثلة ، وبين الذرات المختلفة - تنتقل إلى إحدى الذرات ذات القدرة الكهربية الأكبر. من بين العناصر الثلاثة C و H و O ، يتمتع الأكسجين بأعلى كهرسلبية ، يليه الكربون ، والهيدروجين لديه أدنى قدر من القدرة الكهربية. لذلك ، إذا أظهرنا بسهم اختلاط الإلكترونات باتجاه المزيد من الذرات الكهربية ، نحصل على الصورة التالية:
كما ترون ، لم نرسم سهمًا بين ذرات الكربون ، تاركين الشرطة المعتادة ، حيث يُعتقد أن زوج الإلكترون المشترك بين ذرتي كربون لا ينتقل عمليًا إلى أي منهما.
سوف يفسر الشكل الأخير على النحو التالي: كل ذرة يخرج منها السهم "تفقد" إلكترونًا واحدًا ، وكل ذرة يدخل فيها السهم "تأخذ" إلكترونًا. في الوقت نفسه ، تذكر أن شحنة الإلكترون سالبة وتساوي -1.
وهكذا ، تستقبل ذرة الكربون الأولى إلكترونًا واحدًا من ثلاث ذرات هيدروجين (ثلاثة أسهم واردة) ، ونتيجة لذلك تكتسب شحنة شرطية ، أي حالة الأكسدة تساوي -3 ، وكل ذرة هيدروجين - +1 (سهم واحد صادر).
تحصل ذرة الكربون الثانية على إلكترون واحد من ذرة الهيدروجين "العلوية" (السهم من H إلى C) ، و "تفقد" ذرة الكربون إلكترونًا آخر ، وتنقله إلى ذرة الأكسجين (السهم من C إلى O). وهكذا ، "يدخل" إلكترون واحد ذرة الكربون و "يتركها" آخر. لذلك ، فإن حالة أكسدة ذرة الكربون الثانية هي 0 ، كما في ذرة واحدة.
سهمان موجهان نحو ذرة الأكسجين ، مما يعني أن لديها حالة أكسدة -2 ، وسهم واحد يأتي من جميع ذرات الهيدروجين. أي أن حالة الأكسدة لجميع ذرات الهيدروجين هي +1.
يدخل سهم واحد من H آخر ذرة كربون ويذهب سهمان إلى O ، وبالتالي "يدخل" إلكترون واحد و "خروج" اثنين. لذا فإن حالة الأكسدة هي +1.
وتجدر الإشارة إلى أن كلتا الطريقتين الموصوفتين في الواقع مشروطة للغاية ، حيث إن مفهوم "حالة الأكسدة" في الواقع مشروط في حالة المواد العضوية. ومع ذلك ، في إطار المناهج الدراسية ، فإن هذه الأساليب صالحة تمامًا ، والأهم من ذلك أنها تسمح باستخدامها عند ترتيب المعاملات في تفاعلات OVR مع المواد العضوية. أنا شخصياً أحب طريقة السهم أكثر. أنصحك بتعلم كلتا الطريقتين: بإحدى هاتين الطريقتين يمكنك تحديد درجة الأكسدة ، والثانية يمكنك التحقق من صحة القيم التي تم الحصول عليها.
درجة الأكسدة هي قيمة شرطية تستخدم لتسجيل تفاعلات الأكسدة والاختزال. لتحديد درجة الأكسدة ، يتم استخدام جدول أكسدة العناصر الكيميائية.
معنى
تعتمد حالة أكسدة العناصر الكيميائية الأساسية على كهرسلبيتها. القيمة تساوي عدد الإلكترونات النازحة في المركبات.
تعتبر حالة الأكسدة موجبة إذا تم تهجير الإلكترونات من الذرة ، أي يتبرع العنصر بالإلكترونات في المركب وهو عامل مختزل. تشمل هذه العناصر المعادن ، ودائمًا ما تكون حالة الأكسدة إيجابية.
عندما يتم إزاحة الإلكترون باتجاه الذرة ، تعتبر القيمة سالبة ، ويعتبر العنصر عامل مؤكسد. تقبل الذرة الإلكترونات حتى اكتمال مستوى الطاقة الخارجي. معظم غير المعادن هي عوامل مؤكسدة.
المواد البسيطة التي لا تتفاعل لها حالة أكسدة صفرية دائمًا.
أرز. 1. جدول حالات الأكسدة.
في المركب ، يكون للذرة غير المعدنية ذات القدرة الكهربية المنخفضة حالة أكسدة موجبة.
تعريف
يمكنك تحديد حالة الأكسدة القصوى والدنيا (كم عدد الإلكترونات التي يمكن أن تعطيها الذرة وتأخذها) باستخدام الجدول الدوري لمندليف.
القوة القصوى تساوي عدد المجموعة التي يقع فيها العنصر ، أو عدد إلكترونات التكافؤ. يتم تحديد الحد الأدنى للقيمة بواسطة الصيغة:
عدد (المجموعات) - 8.
أرز. 2. الجدول الدوري.
يقع الكربون في المجموعة الرابعة ، وبالتالي ، فإن أعلى حالة أكسدة له هي +4 ، والأقل هي -4. أقصى حالة أكسدة للكبريت هي +6 ، والحد الأدنى هو -2. تحتوي معظم اللافلزات دائمًا على حالة أكسدة متغيرة - إيجابية وسلبية -. الاستثناء هو الفلور. حالة الأكسدة الخاصة به هي دائمًا -1.
يجب أن نتذكر أن هذه القاعدة لا تنطبق على الفلزات القلوية والقلوية الترابية من المجموعتين الأولى والثانية ، على التوالي. هذه المعادن لها حالة أكسدة إيجابية ثابتة - الليثيوم Li +1 ، الصوديوم Na +1 ، البوتاسيوم K +1 ، البريليوم Be +2 ، المغنيسيوم Mg +2 ، الكالسيوم Ca +2 ، السترونتيوم Sr +2 ، الباريوم Ba +2. قد تظهر معادن أخرى حالات أكسدة مختلفة. الاستثناء هو الألمنيوم. على الرغم من كونها في المجموعة الثالثة ، إلا أن حالة الأكسدة الخاصة بها تكون دائمًا +3.
أرز. 3. المعادن الأرضية القلوية والقلوية.
من المجموعة الثامنة ، يمكن أن يظهر الروثينيوم والأوزميوم فقط أعلى حالة أكسدة +8. يعرض الذهب والنحاس ، الموجودان في المجموعة الأولى ، حالات أكسدة +3 و +2 على التوالي.
تسجيل
لتسجيل حالة الأكسدة بشكل صحيح ، يجب أن تتذكر بعض القواعد:
- لا تتفاعل الغازات الخاملة ، لذلك تكون حالة الأكسدة صفر دائمًا ؛
- في المركبات ، تعتمد حالة الأكسدة المتغيرة على التكافؤ المتغير والتفاعل مع العناصر الأخرى ؛
- يُظهر الهيدروجين في المركبات التي تحتوي على معادن حالة أكسدة سالبة - Ca +2 H 2 −1 ، Na +1 H −1 ؛
- الأكسجين دائمًا له حالة أكسدة -2 ، باستثناء فلوريد الأكسجين والبيروكسيد - O +2 F 2-1 ، H 2 +1 O 2 -1.
ماذا تعلمنا؟
حالة الأكسدة هي قيمة شرطية توضح عدد الإلكترونات التي تلقتها ذرة عنصر أو أعطتها في مركب. تعتمد القيمة على عدد إلكترونات التكافؤ. دائمًا ما يكون للمعادن الموجودة في المركبات حالة أكسدة إيجابية ، أي هم المرممون. بالنسبة للمعادن الأرضية القلوية والقلوية ، فإن حالة الأكسدة هي نفسها دائمًا. يمكن أن تأخذ اللافلزات ، باستثناء الفلور ، حالات أكسدة موجبة وسالبة.
اختبار الموضوع
تقييم التقرير
متوسط تقييم: 4.5 مجموع التصنيفات المستلمة: 219.
في معظم المركبات غير العضوية ، يُظهر الكربون حالات الأكسدة -4 ، +4 ، +2.
في الطبيعة ، محتوى الكربون هو 0.15٪ (جزيئات الكسور) وهو أساسًا في تكوين معادن الكربونات (بشكل أساسي حجر الكلسو رخامكربونات الكالسيوم 3 ، المغنسيت MgCO 3 ، الدولوميت MgCO 3 ∙ CaCO 3 ، سيدريت FeCO 3) ، الفحم الصلب, زيت, غاز طبيعي، وكذلك في الشكل الجرافيتوأقل في كثير من الأحيان الماس. الكربون هو المكون الرئيسي للكائنات الحية.
مواد بسيطة.المواد البسيطة لعنصر الكربون لها بنية بوليمرية ، ووفقًا للحالات الهجينة المميزة للمدارات ، يمكن أن تتحد ذرات الكربون في تشكيلات بوليمرية للتنسيق ( sp 3) ، متعدد الطبقات (sp2)وخطي ( ص) الهياكل ، والتي تتوافق مع أنواع المواد البسيطة: الماس(β-C) ، الجرافيت(α-C) و كاربين(ق 2) ن. في عام 1990 ، تم الحصول على التعديل الرابع للكربون - الفوليرينج 60 وسي 70.
الماس- مادة بلورية عديمة اللون ذات شعرية مكعبة ، حيث ترتبط كل ذرة كربون بواسطة روابط σ بأربع روابط متجاورة - وهذا يسبب صلابة استثنائية وغياب التوصيل الإلكتروني في الظروف العادية.
كاربين- مسحوق أسود بشبكة سداسية الشكل مبنية من روابط σ- و المستقيمة: –С≡С – С≡С – С≡ ( بوليين) أو = C = C = C = C = C = ( بوليكومولين).
الجرافيت- شكل مستقر لوجود عنصر الكربون ؛ رمادي - أسود ، مع لمعان معدني ، دهني الملمس ، ناعم غير معدني ، موصل. في درجات الحرارة العادية ، يكون خاملًا جدًا. في درجات الحرارة العالية ، يتفاعل بشكل مباشر مع العديد من المعادن وغير المعدنية (الهيدروجين والأكسجين والفلور والكبريت). عامل الاختزال النموذجي يتفاعل مع بخار الماء وأحماض النيتريك والكبريتيك المركزة وأكاسيد المعادن. في الحالة "غير المتبلورة" (الفحم ، فحم الكوك ، السخام) يحترق بسهولة في الهواء.
C + H 2 O (بخار ، 800-1000 درجة مئوية) \ u003d CO + H 2
C + 2H 2 SO 4 (conc.) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C + 4HNO 3 (conc.) = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
C + 2H 2 (600 درجة مئوية ، قطط Pt) = CH 4
C + O 2 (600-700 درجة مئوية) \ u003d ثاني أكسيد الكربون 2
2C + O 2 (فوق 1000 درجة مئوية) = 2CO
2C + Ca (550 درجة مئوية) \ u003d CaC 2
C + 2PbO (600 درجة مئوية) \ u003d 2Pb + CO 2
C + 2F 2 (فوق 900 درجة مئوية) = CF 4
نظرًا لطاقة التنشيط العالية جدًا ، لا يمكن إجراء تحويلات تعديلات الكربون إلا في ظل ظروف خاصة. على سبيل المثال ، يتحول الماس إلى جرافيت عند تسخينه إلى 1000-1500 درجة مئوية (بدون هواء). يتطلب انتقال الجرافيت إلى الماس ضغطًا مرتفعًا جدًا (6 × 10 9-10 × 10 10 باسكال) ؛ أتقن طريقة إنتاج الماس عند ضغط منخفض.
C (الماس) = C (جرافيت) (فوق 1200 درجة مئوية)
(ج 2) ن(كاربين) = 2 نС (جرافيت) (2300 درجة مئوية)
الاستلام والتطبيق.يستخدم الجرافيت في صنع الأقطاب الكهربائية ، وبوتقات الصهر ، وبطانة الأفران الكهربائية وأحواض التحليل الكهربائي الصناعية ، وما إلى ذلك ، ويستخدم في المفاعلات النووية كمُسهل نيوتروني. يستخدم الجرافيت أيضًا كمواد تشحيم ، وما إلى ذلك. تحدد الصلابة الاستثنائية للماس استخدامه على نطاق واسع لمعالجة المواد الصلبة بشكل خاص ، أثناء الحفر ، لسحب الأسلاك ، وما إلى ذلك. يتم استخدام بلورات الماس الأكثر مثالية بعد القطع والتلميع لصناعة المجوهرات (الماس).
نظرًا لقدرتها العالية على امتصاص الفحم النباتي والفحم الحيواني (فحم الكوك ، والفحم ، وفحم العظام ، والسخام) ، يتم استخدامها لتنقية المواد من الشوائب. يستخدم فحم الكوك ، الذي يتم الحصول عليه عن طريق المعالجة الجافة للفحم ، بشكل أساسي في علم المعادن في صهر المعادن. يستخدم السخام في إنتاج المطاط الأسود وصناعة الدهانات والحبر وما إلى ذلك.
يستخدم ثاني أكسيد الكربون CO 2 في إنتاج الصودا ، لإطفاء الحرائق ، لتحضير المياه المعدنية ، كوسيط خامل لمختلف التوليفات.
المركبات ذات حالة الأكسدة السلبية.مع وجود عناصر أقل كهربيًا من نفسه ، يعطي الكربون الكربيدات.نظرًا لأنه من الشائع أن يشكل الكربون متجانسة ، فإن تركيب معظم الكربيدات لا يتوافق مع حالة أكسدة الكربون -4. وفقًا لنوع الرابطة الكيميائية ، يمكن تمييز الكربيدات التساهمية والتساهمية الأيونية والمعدنية.
كربيدات السيليكون التساهمية SiC و boron B 4 C عبارة عن مواد بوليمرية تتميز بصلابة عالية جدًا وانكسار وخمول كيميائي.
أبسط كربيد تساهمية الميثانالميثان هو غاز خامل كيميائيًا جدًا ؛ لا يتأثر بالأحماض والقلويات ، ولكنه يشتعل بسهولة ، ومخاليطه مع الهواء شديدة الانفجار. الميثان هو المكون الرئيسي للمناجم الطبيعية (60-90٪) وغاز المستنقعات. تستخدم الغازات الغنية بالميثان كوقود ومواد أولية للإنتاج الكيميائي.
أشكال الكربون مختلفة بيركاربيد، على سبيل المثال ، بعض أبسط الهيدروكربونات - الإيثانج 2 ح 6 ، الإيثيلينج 2 ح 4 ، الأسيتيلينج 2 ح 2.
الكربيدات الأيونية التساهمية هي مواد بلورية شبيهة بالملح. تحت تأثير الماء أو الحمض المخفف ، يتم تدميرها بإطلاق الهيدروكربونات. لذلك ، يمكن اعتبار الكربيدات من هذا النوع كمشتقات للهيدروكربونات المقابلة. مشتقات الميثان - الميثانيدات، على سبيل المثال ، الكربيدات Be 2 C و AlC 3. تتحلل بالماء وتطلق غاز الميثان:
AlC 3 + 12H 2 O \ u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4
من أكثر أنواع البيركاربيدات الشبيهة بالملح هي الأكثر دراسة الأسيتيلاتاكتب M 2 +1 C 2 و M +2 C 2 و M 2 +3 (C 2) 3. الأكثر أهمية أسيتليد الكالسيوم CaC 2 (يسمى كربيد)تم الحصول عليها عن طريق تسخين CaO بالفحم في الأفران الكهربائية:
CaO + 3C \ u003d CaC 2 + CO
تتحلل الأسيتيليدات بسهولة إلى حد ما بواسطة الماء لتكوين الأسيتيلين:
CaC 2 + 2H 2 O \ u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2
يستخدم هذا التفاعل في الهندسة لإنتاج الأسيتيلين.
المعدنية كربيدات د- عناصر المجموعات من الرابع إلى الثامن. الكربيدات الأكثر شيوعًا للتكوين المتوسط هي MC (TiC ، ZrC ، HfC ، VC ، NbC ، TaC) ، M 2 C (Mo 2 C ، W 2 C) ، M 3 C (Mn 3 C ، Fe 3 C ، Co 3 ج). تعتبر الكربيدات المعدنية جزءًا من الحديد المصبوب والفولاذ ، مما يمنحها الصلابة ومقاومة التآكل والصفات القيمة الأخرى. على أساس كربيد التنجستن والتيتانيوم والتنتالوم ، يتم إنتاج السبائك فائقة الصلابة والحرارية ، والتي تُستخدم في معالجة المعادن عالية السرعة.
مركبات الكربون (IV).تتجلى حالة أكسدة الكربون +4 في مركباته التي تحتوي على قدر أكبر من الكهرسلبية منه ، وغير الفلزات: СНal 4 ، و СОНal 2 ، و CO 2 ، و COS ، و CS 2 ، والمجمعات الأنيونية CO 3 2– ، و COS 2 2– ، و CS 3 2–.
بطبيعتها الكيميائية ، تعتبر مركبات الكربون (IV) حمضية. بعضها يتفاعل مع الماء مكونًا الأحماض:
CO 2 + H 2 O \ u003d H 2 CO 3
COCl 2 + 3H 2 O \ u003d H 2 CO 3 + 2HCl
ومع المركبات الأساسية ، تكون الأملاح:
2KOH + CO 2 \ u003d K 2 CO 3 + H 2 O
من رباعي الهاليدات CHal 4 ، الأكثر استخدامًا الميثان رباعي كلوريد الكربون CCl 4 كمذيب غير قابل للاشتعال للمواد العضوية ، وكذلك سائل لأجهزة إطفاء الحريق. يتم الحصول عليها عن طريق كلورة ثاني كبريتيد الكربون في وجود محفز:
CS 2 + Cl 2 \ u003d CCl 4 + S 2 Cl 2
مختلط كلوريد الكربون فلوريد CCl 2 F 2 - غاز الفريون(t bp. -30 ° C) يستخدم كمبرد في آلات التبريد والمنشآت. ليست سامة. عند إطلاقه في الغلاف الجوي ، فإنه يدمر طبقة الأوزون.
ثاني كبريتيد الكربون أو ثاني كبريتيد الكربونيتم الحصول على CS 2 (سام) عن طريق تفاعل بخار الكبريت مع الفحم الساخن: C + 2S = CS 2
يتأكسد ثاني كبريتيد الكربون بسهولة ، مع تسخين طفيف يشتعل في الهواء: СS 2 + 3O 2 = CO 2 + 2SO 2
جميع أكسودي هاليدات (كاربونيل هاليدات) COHal 2 أكثر تفاعلاً من رباعي الهاليدات ؛ على وجه الخصوص ، يتم تحللها بسهولة:
COCl 2 + H 2 O \ u003d CO 2 + 2HCl
COCl 2 ( الفوسجين ، كلوريد الكربونيل) – غاز سام للغاية. يستخدم على نطاق واسع في التخليق العضوي.
ثاني أكسيد الكربون CO 2 ( ثاني أكسيد الكربون) في التكنولوجيا عادة ما يتم الحصول عليها عن طريق التحلل الحراري لـ CaCO 3 ، وفي المختبر - عن طريق عمل CaCO 3 مع حمض الهيدروكلوريك.
CaCO 3 \ u003d CaO + CO 2 CaCO 3 + 2HCl \ u003d CaCl 2 + CO 2
يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون بسهولة بواسطة المحاليل القلوية وما يقابلها كربونات، ومع وجود فائض من ثاني أكسيد الكربون - بيكربونات:
Ca (OH) 2 + CO 2 = كربونات الكالسيوم 3 + H 2 O
كربونات الكالسيوم 3 + ثاني أكسيد الكربون = Ca (HCO 3) 2
البيكربونات ، على عكس الكربونات ، قابلة للذوبان في الماء في الغالب.
إن قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء منخفضة ، ويتفاعل بعض ثاني أكسيد الكربون المذاب مع الماء لتكوين وسط غير مستقر حمض الكربونيك H 2 CO 3 (ثلاثي أكسيد الهيدروجين).
تشبه مركبات الكبريتيدوكربونات (IV) (الثيوكربونات) ثلاثي أوكسوكربونات (IV) من نواحٍ عديدة. يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعل ثاني كبريتيد الكربون مع الكبريتيدات الأساسية ، على سبيل المثال:
K 2 S + CS 2 \ u003d K 2 [CS 3]
محلول مائي من H 2 CS 3 - ضعيف حمض ثيوكربونيك. تتحلل تدريجياً بواسطة الماء ، مكونة حمض الكربونيك وكبريتيد الهيدروجين:
H 2 CS 3 + 3H 2 O \ u003d H 2 CO 3 + 3H 2 S.
من نيتريدوكربوناتمهم سياناميد الكالسيومتم الحصول على CaCN 2 عن طريق أكسدة كربيد الكالسيوم CaC 2 مع النيتروجين عند تسخينه:
CaC 2 + N 2 \ u003d CaCN 2 + C.
من الأوكسونيتريدوكربونات الهيدروجين ، الأهم هو اليوريا(اليوريا) CO (NH 2) 2 ، تم الحصول عليه من خلال عمل CO 2 على محلول مائي من الأمونيا عند 130 درجة مئوية و 1 10 7 باسكال:
CO 2 + 2N 3 H \ u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O
تُستخدم اليوريا كسماد ولغذاء للماشية ، وكمنتج أولي لإنتاج البلاستيك ، والمستحضرات الصيدلانية (فيرونال ، لومينال ، إلخ) ، إلخ.
سلفيدونيتريدوكربونات الهيدروجين (IV) أو ثيوسيانات الهيدروجينتشكل HSCN في محلول مائي مادة قوية (مثل حمض الهيدروكلوريك) حمض الثيوسيانك. تستخدم الثيوسانيت بشكل رئيسي في صباغة الأقمشة. يستخدم NH 4 SCN ككاشف لأيونات Fe 3+.
مركبات الكربون (II).مشتقات الكربون (II) هي CO ، CS ، HCN.
أول أكسيد الكربون الثنائي (II) CO ( أول أكسيد الكربون) يتشكل أثناء احتراق الكربون أو مركباته في حالة نقص الأكسجين ، وكذلك نتيجة تفاعل أول أكسيد الكربون (IV) مع الفحم الساخن.
ثاني أكسيد الكربون + C ↔ 2CO
توجد رابطة ثلاثية في جزيء ثاني أكسيد الكربون ، كما في N 2 وأيون السيانيد CN -. في ظل الظروف العادية ، يكون أول أكسيد الكربون (II) خاملًا كيميائيًا للغاية. عند تسخينها ، فإنها تعرض خصائص مختزلة ، والتي تستخدم على نطاق واسع في معالجة المعادن بالحرارة.
عند تسخينه ، يتأكسد ثاني أكسيد الكربون بالكبريت ، وعند تعريضه للإشعاع أو في وجود محفز ، فإنه يتفاعل مع الكلور ، إلخ.
CO + S = COS (الكربون الرابع أكسيد كبريتيد) ؛
CO + Cl 2 = COCl 2 (أوكسي كلوريد الكربون الرابع)
سيانيد الهيدروجين HCN له هيكل H-CN خطي ؛ هناك أيضًا شكلها التوتوميري ( إيزوسيانيد الهيدروجين) H – N≡C. المحلول المائي لسيانيد الهيدروجين هو حمض ضعيف جدا يسمى هيدروسيانيكأو هيدروسيانيك.
HCN هو أقوى سم غير عضوي.
تظهر السيانيد خصائص مختزلة. لذلك ، عندما يتم تسخين محاليلهم ، تتأكسد تدريجياً بواسطة الأكسجين الجوي ، مكونة سيانات:
2KCN + O 2 = 2KOCN
وعندما تغلي محاليل السيانيد بالكبريت ، تتشكل الثيوسيانات (يعتمد إنتاج الثيوسيانات على هذا):
2KCN + S = 2KSCN
يستخدم سيانيد الهيدروجين في التخليق العضوي ، NaCN و KCN - في تعدين الذهب ، للحصول على السيانيد المركب ، إلخ.
عندما يتم تسخين السيانيد من المعادن منخفضة النشاط ، طبيب(CN) 2 هو غاز سام شديد التفاعل.
