Kung mas maraming natutunan ang isang tao tungkol sa mundo sa paligid niya, mas napagtanto niya ang mga limitasyon at mga kakulangan ng kanyang kaalaman. Kumuha ng soda, halimbawa. Tulad ng alam mo, ang inumin na ito ay naiiba mula sa iba na naglalaman ito ng carbonic acid sa mga maliliit na dosis, na agad na nagsisimulang maghiwalay sa sandaling ma-unscrew namin ang tapunan sa bote. Samakatuwid, wala kaming pag-aalinlangan tungkol sa pahayag sa isang aklat ng kimika na ang sangkap na ito ay labis na hindi matatag. Sa yugto ng gas, napakabilis nitong naging isang halo ng ordinaryong tubig at pamilyar na carbon dioxide. Gayunpaman, tulad ng ipinakita kamakailang mga pag-aaral, ito ay lubos na mapagtatalo. Ngunit una, tandaan natin kung ano ang sangkap na ito.

Ano ang Carbonic Acid?

Ang pormula para dito tambalang kemikal mukhang medyo simple: H 2 CO 3. Ang pagkakaroon ng dalawang atomo ng hydrogen ay nagpapahiwatig na ang acid na ito ay dibasic, at ang kawalang-tatag ay nagpapahiwatig ng kahinaan nito. Tulad ng alam mo, ang paghihiwalay ng acid ay nangyayari sa tubig, at ang pinag-uusapang compound ay hindi nahuhulog sa pagbubukod. Gayunpaman, mayroong isang kakaibang katangian dito: dahil sa pagkakaroon ng dalawang batayan, ang prosesong ito ay nangyayari sa dalawang yugto:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -,

НСО 3 3 - ↔ Н + + СО3 2-.

Kapag nakikipag-ugnay sa isang malakas na base, ang carbonic acid ay bumubuo ng normal o acidic carbonates. Ang huli ay nakikilala sa pamamagitan ng ang katunayan na hindi dalawa, ngunit isang hydrogen atom lamang ang napalitan sa kanila. Ang isang kapansin-pansin na halimbawa ng normal na carbonate ay ang paghuhugas ng soda (Na 2 CO 3), at ang papel na ginagampanan ng isang sample ng bikarbonate ay maaaring gampanan ng baking soda (NaHCO 3).

Ano ang nakita ng mga siyentista?

Kapag ang anhydrous potassium bicarbonate (KHCO 3) ay protonado sa -110 o C, binubuhos ng hydrogen ang K. atom. Ang resulta ay isang napaka-purong carbonic acid. Nang maglaon, natagpuan ang isang mas madaling paraan - pag-init sa vacuum NH 4 HCO 3. Bilang resulta ng agnas na ito ng ammonium bikarbonate, ang ammonium ay pinakawalan at nabuo ang anhydrous carbonic acid. Ang huli ay nagpapakita ng kamangha-manghang katatagan kapag sublimated sa isang vacuum. Nang magsimulang siyasatin ng mga siyentista ang kabalintunaan na ito, lumabas na ang dahilan ay nakasalalay sa kabuluhan ng hadlang sa enerhiya. Para sa anhydrous compound H 2 CO 3, ito ay 44 kcal / mol, at kapag may tubig, ang halaga nito ay halos dalawang beses na mas mababa - 24 kcal / mol. Kaya, sa ilalim ng naaangkop na mga kondisyon, ang carbonic acid ay maaaring nasa isang libreng form. Gayunpaman, ang pagtuklas na ito ay kawili-wili hindi lamang mula sa pananaw ng teorya ng kimika. Ang praktikal na halaga nito ay ginawang posible upang pag-aralan ang proseso ng paghinga sa isang bagong paraan. Ngayon naniniwala ang mga siyentipiko na ang pagbuo ng carbonic acid sa isang nabubuhay na organismo ay pinabilis sa tulong ng isang espesyal na enzyme, at ito ang tiyak na posible na mabilis na alisin ang carbon dioxide mula sa mga cell, una sa dugo, at pagkatapos ay sa baga.

Sinamantala din ng mga astronomo ang pagtuklas na ito: ang libreng estado ng carbon dioxide ay pinapayagan silang isagawa ang spectral analysis, at ngayon ang compound na ito ay maaaring makilala sa himpapawid ng mga planeta sa paligid natin. Ang lahat ng ito ay nagpapahiwatig na ang mundo ay puno pa rin ng iba't ibang mga lihim at lihim. Tila ang mga modernong aklat ay kailangang muling isulat nang higit sa isang beses, na nililinaw ang luma at natuklasan ang bagong kaalaman.

Pangkalahatang impormasyon Ang Carbonic acid ay isang mahina na dibasic acid. Hindi naka-highlight sa dalisay na anyo nito. Nabuo sa maliit na dami kapag ang carbon dioxide ay natutunaw sa tubig, kabilang ang carbon dioxide mula sa hangin. Bumubuo ng isang bilang ng mga matatag na hindi organikong at organikong derivatives: asing-gamot (carbonates at bikarbonates), ester, amide, atbp.

Nabulok Sa pagtaas ng temperatura ng solusyon at / o pagbawas sa bahagyang presyon ng carbon dioxide, ang balanse sa system ay lumilipat sa kaliwa, na hahantong sa agnas ng isang bahagi ng carbonic acid sa tubig at carbon dioxide. Kapag ang solusyon ay kumukulo, ang carbonic acid ay ganap na nabubulok:

Ang Pagkuha ng Carbonic acid ay nabuo sa pamamagitan ng paglusaw ng carbon dioxide sa tubig. Ang nilalaman ng carbonic acid sa solusyon ay nagdaragdag sa pagbawas ng temperatura ng solusyon at pagtaas ng presyon ng carbon dioxide. Gayundin, ang carbonic acid ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga asing-gamot nito (carbonates at bicarbonates) na may mas malakas na acid. Sa kasong ito, ang karamihan sa nabuong carbonic acid, bilang panuntunan, ay nabubulok sa tubig at carbon dioxide

Paglalapat Ang Carbonic acid ay laging naroroon sa mga may tubig na solusyon ng carbon dioxide (carbonated water). Gumagamit ang biochemistry ng pag-aari ng isang sistema ng balanse upang mabago ang presyon ng gas sa proporsyon sa pagbabago ng nilalaman ng mga oxonium ions (acidity) sa isang pare-pareho na temperatura. Pinapayagan kang magparehistro nang real time ang kurso ng mga reaksyon ng enzymatic na nagaganap na may pagbabago sa pH ng solusyon.

Organic derivatives Ang Carbonic acid ay maaaring pormal na ituring bilang isang carboxylic acid na may isang hydroxyl group sa halip na isang nalalabi na hydrocarbon. Sa kapasidad na ito, maaari itong bumuo ng lahat ng mga derivatives na katangian ng mga carboxylic acid. Ang ilang mga kinatawan ng naturang mga compound ay nakalista sa talahanayan. Compound class Compound halimbawa Esters polycarbonates Acid chlorides phosgene Amide urea Nitrilecyanic acid Anhydrides pyrocarbonic acid

Carbon monoxide (IV), carbonic acid at mga asing-gamot nito

D carbon dioxideCO 2 (carbon dioxide) - sa ilalim ng normal na kundisyon ito ay isang walang kulay at walang amoy na gas, bahagyang maasim na lasa, halos 1.5 beses na mas mabibigat kaysa sa hangin, natutunaw sa tubig, madaling matunaw (sa temperatura ng kuwarto sa ilalim ng presyon ng mga 60 ∙ 10 5 Pa maaari itong gawing likido). Kapag pinalamig sa -56.2 ° C, ang likidong carbon dioxide ay tumatag at nagiging isang mala-snow na masa.

Sa lahat pinagsamang estado binubuo ng mga di-polar linear na molekula. Istraktura ng kemikal Ang molekula ng CO 2 ay natutukoy ng sp-hybridization ng gitnang carbon atom at ang pagbuo ng karagdagang π p-p-koneksyon: O \u003d C \u003d O.

Ang ilang bahagi ng CO 2 na natunaw sa kalooban ay nakikipag-ugnay dito upang mabuo ang carbonic acid:

CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 ∙ H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Ang carbon dioxide ay napakadali masipsip ng mga solusyon sa alkali sa pagbuo ng carbonates at bikarbonates:

CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O; CO 2 + NaOH \u003d NaHCO 3.

Ang mga molekula ng CO2 ay napaka-thermally stable, ang agnas ay nagsisimula lamang sa isang temperatura ng 2000 ° C. Para sa kadahilanang ito, ang carbon dioxide ay hindi nasusunog at hindi sinusuportahan ang pagkasunog ng mga maginoo na fuel. Ngunit sa kapaligiran nito mayroong ilang simpleng sangkap, ang mga atomo kung saan ay nagpapakita ng isang mahusay na pagkakaugnay para sa oxygen, halimbawa, magnesiyo, kapag pinainit, ay nag-aapoy sa isang kapaligiran ng CO 2.

Ang Carbonic acid H 2 CO 3 ay isang marupok na tambalan, umiiral lamang ito sa mga may tubig na solusyon. Karamihan sa carbon dioxide na natunaw sa tubig ay nasa anyo ng hydrated CO 2 na mga molekula, isang mas maliit na bahagi ang bumubuo ng carbonic acid.

Ang mga may tubig na solusyon sa balanse ng CO 2 na kapaligiran ay acidic: \u003d 0.04 M at pH ≈ 4.

Ang Carbonic acid ay dibasic, nabibilang sa mga mahihinang electrolytes, dissociates stepwise (K 1 \u003d 4, 4 ∙ 10 −7; K 2 \u003d 4, 8 ∙ 10 −11). Ang paglutas ng CO 2 sa tubig ay nagtataguyod ng sumusunod na balanse na balanse:

H 2 O + CO 2 ↔ CO 2 ∙ H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -

Kapag ang isang may tubig na solusyon ng carbon dioxide ay pinainit, bumababa ang solubility ng gas, ang CO 2 ay pinakawalan mula sa solusyon, at ang balanse ay lumilipat sa kaliwa.

Ang pagiging dibasic, ang carbonic acid ay bumubuo ng dalawang serye ng mga asing-gamot: mga medium medium (carbonates) at acidic (hydrocarbonates). Karamihan sa mga carbonic acid asing-gamot ay walang kulay. Sa mga carbonate, ang mga alkali metal at ammonium salt lamang ang natutunaw sa tubig.

Sa tubig, ang mga carbonate ay sumasailalim sa hydrolysis, at samakatuwid ang kanilang mga solusyon ay may isang alkaline na reaksyon:

Na 2 CO 3 + H 2 O ↔ NaHCO 3 + NaOH.

Ang karagdagang hydrolysis na may pagbuo ng carbonic acid sa ilalim ng normal na mga kundisyon ay praktikal na hindi naganap.

Ang paglusaw ng mga hydrocarbonates sa tubig ay sinamahan din ng hydrolysis, ngunit sa mas kaunting lawak, at ang daluyan ay bahagyang alkalina (PH ≈ 8).

Ang Ammonium carbonate (NH 4) 2 CO 3 ay lubos na pabagu-bago sa pagtaas at maging sa normal na temperatura, lalo na sa pagkakaroon ng singaw ng tubig, na sanhi ng malakas na hydrolysis.

Ang mga malalakas na acid at kahit mahina ang acetic acid ay pinalitan ang carbonic acid mula sa carbonates:

K 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + H 2 O + CO 2.

Hindi tulad ng karamihan sa mga carbonate, ang lahat ng mga hydrocarbon ay natutunaw sa tubig. Οʜᴎ hindi gaanong matatag kaysa sa carbonates ng parehong mga metal at kapag madaling pinainit, nagiging mga katumbas na carbonates:

2KHCO 3 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2;

Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + H 2 O + CO 2.

Ang mga malalakas na acid ay nabubulok ng mga bikarbonate, tulad ng carbonates:

KHCO 3 + H 2 KAYA 4 \u003d KHSO 4 + H 2 O + CO 2

Sa mga asing-gamot ng carbonic acid, ang pinakamahalaga ay sodium carbonate (soda), potassium carbonate (potash), calcium carbonate (chalk, marmol, limestone), sodium bikarbonate (baking soda) at pangunahing tanso carbonate (CuOH) 2 CO 3 (malachite ).

Ang pangunahing mga asing-gamot ng carbonic acid sa tubig ay praktikal na hindi malulutas at madaling mabulok kapag pinainit:

(CuOH) 2 CO 3 \u003d 2CuO + CO 2 + H 2 O.

Ang katatagan ng thermal ng carbonates ay nakasalalay sa mga katangian ng polariseysyon ng mga ions na bumubuo sa carbonate. Ang mas maraming mga cation ay may polarizing epekto sa carbonate ion, mas mababa ang temperatura ng agnas ng asin. Kung ang cation ay maaaring madaling mabago, kung gayon ang carbonate ion mismo ay magkakaroon din ng polarizing effect sa cation, na hahantong sa isang matalim na pagbaba ng temperatura ng agnas ng asin.

Natutunaw ang sodium at potassium carbonates nang walang agnas, at ang karamihan sa natitirang carbonates ay nabubulok sa metal oxide at carbon dioxide kapag pinainit:

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2.

Carbon monoxide (II)

Ang molekula ng CO ay may sumusunod na istraktura

: MULA SA ≡ TUNGKOL :

Dalawang bono ang nabuo dahil sa pagpapares ng 2p-electron ng carbon at oxygen atoms, ang pangatlong bond ay nabuo ng mekanismo ng donor-acceptor dahil sa libreng 2p-orbital ng carbon at 2p- elektronikong pares oxygen atom. Ang sandali ng dipole ng molekula ay hindi gaanong mahalaga, habang ang mabisang pagsingil sa carbon atom ay negatibo, at sa oxygen atom ay positibo.

Dahil ang istraktura ng CO Molekyul ay katulad ng istraktura ng nitrogen Molekyul, ang kanilang mga katangiang pisikal... Ang CO ay may napakababang pagkatunaw (-204 ° C) at mga kumukulong punto (-191.5 ° C), ito ay isang walang kulay, napaka nakakalason na gas, walang amoy, medyo mas magaan kaysa sa hangin. Mahina itong natutunaw sa tubig, at hindi ito nakikipag-ugnay dito.

Ang CO ay itinuturing na isang hindi asin na bumubuo ng oksido sapagkat sa ilalim ng normal na kondisyon, hindi ito nakikipag-ugnay sa mga acid o alkalis. Ito ay nabuo sa panahon ng pagkasunog ng karbon at carbonaceous compound na may limitadong pag-access ng oxygen, din sa panahon ng pakikipag-ugnay ng carbon dioxide na may mainit na karbon:

Sa laboratoryo, nakuha ito mula sa muric acid sa pamamagitan ng pagkilos ng puro sulphuric acid dito kapag pinainit:

НСО + + + + + + + +

Maaari ring magamit ang oxalic acid. Ang sulphuric acid sa mga reaksyong ito ay kumikilos bilang isang ahente ng pag-aalis ng tubig.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang CO ay medyo hindi gumagalaw, ngunit kapag pinainit, nagpapakita ito ng pagbawas ng mga katangian, na malawakang ginagamit sa pyrometallurgy upang makakuha ng ilang mga metal: Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2.

Sa hangin, nasusunog ang CO na may mala-bughaw na apoy sa paglabas ng isang malaking halaga ng init: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 + 569 kJ.

Bilang karagdagan sa oxygen sa direktang sikat ng araw o sa pagkakaroon ng isang catalyst (activated carbon), pinagsasama ng CO ang chlorine upang mabuo ang phosgene:

CO + Cl 2 \u003d COCl 2.

Ang Phosgene ay isang walang kulay na gas na may isang katangian na amoy. Bahagyang natutunaw ito sa tubig, ngunit bilang isang carbonic acid chloride ito ay unti-unting hydrolyzed ayon sa pamamaraan: COCl 2 + 2H 2 O \u003d 2HCl + H 2 CO 3. Dahil sa mataas na pagkalason nito, ang phosgene ay ginamit bilang ahente ng pandigma noong Unang Digmaang Pandaigdig. Maaari mong i-neutralize ito sa slaked dayap.

Kapag pinainit, ang CO ay nag-oxidize din ng asupre: CO + S \u003d COS.

Ang molekula ng CO ay maaaring kumilos bilang isang ligand sa iba't ibang mga kumplikadong compound. Dahil sa pares ng carbon na hindi nagbubuklod ng electron, nagpapakita ito ng mga katangian ng σ-donor, at dahil sa libreng π-antibonding orbitals, nagpapakita ito ng mga properties-acceptor na katangian. Ang partikular na interes ay ang mga carbonyl complex ng mga d-metal, mula noon ang mga metal na may mataas na kadalisayan ay nakukuha sa pamamagitan ng pagbulok ng thermal ng mga carbonony.