Углерод. Химия углерода и его соединений

Известно два оксида углерода: угарный газ CO и углекислый газ CO2. Несмотря на то, что в составе их молекул содержатся атомы одних и те же элементов (углерода и кислорода), соединения обладают разными свойствами. Угарный газ ядовит, углекислый — находит широкое применение в противопожарном деле.

Оксиды углерода — что это такое, формулы

Вещество с формулой СО является оксидом углерода (II) (монооксидом, окисью углерода), называется также угарным газом. Оно не имеет запаха и вкуса, плохо растворяется в воде, гораздо легче воздуха и горюче.

В природе его образование связано с неполным сгоранием топлива.

Токсичность вещества обусловлена способностью связываться с гемоглобином крови и образовывать с ним стойкое соединение. Такие молекулы становятся неспособными переносить кислород, поэтому в тканях организма образуется его дефицит. Результатом такого действия является гипоксия тканей, а, если она будет продолжаться длительно, — атрофия.

Присутствует угарный газ и в атмосфере, но в небольших количествах. Если его удельный вес начинает превышать 0,1%, живые организмы не могут дышать таким воздухом. Смертельной дозой его содержания в воздухе является 0,3%.

В промышленности CO применяется для синтеза генераторного (воздушного) газа. В реакции с водородом из него получают водяной газ, а в металлургии используют в роли восстановителя металлов из руд.

Молекула монооксида имеет линейное строение. Атомы соединены тройной связью. Имеющиеся неспаренные электроны атомов углерода и кислорода образуют две ковалентные полярные связи. Третья связь образуется по донорно-акцепторному механизму. Объяснением этому явлению служат две неподеленные пары электронов, оставшиеся у кислорода. Поскольку у атома углерода после образования двух связей с кислородом по обменному механизму остается свободная орбиталь, он ее предоставляет неподеленной электронной паре атома кислорода. Следовательно, между атомами углерода и кислорода в молекуле СО образуется тройная связь (2 связи образованы по обменному механизму, 1 — по донороно-акцепторному).

Для молекулы СО характерна низкая полярность из-за небольшой длины тройной связи между атомами.

Оксид углерода (IV) СО2 — газ без цвета и запаха — необходимый компонент воздушной смеси для жизнедеятельности растений. В химии носит название диоксид углерода (в составе молекулы два атома кислорода и один углерода) или угарный газ.

Молекула углекислого газа является линейной. Содержит 2 двойных связи, длина которых 0,116 нм.

Характеристики и физические свойства, плотность

Угарный газ имеет следующие физические параметры: плотность — 1,164 кг/м3, плохо растворим в воде (при 20оС в 100 г воды растворяется 2,32 мл). Хорошо растворяется в спирте, бензоле. При температуре -192оС угарный газ закипает, а при -205оС — плавится.

Углекислый газ СО2 обладает отличными от СО свойствами.

Углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха, мало растворим в воде, но вступает с ней во взаимодействие с образованием слабой угольной кислоты. При атмосферном давлении при снижении температуры до -78оС превращается в белую снегообразную массу, минуя жидкую фазу. Твердый углекислый газ называют «сухим льдом», он используется для перевозки замороженных продуктов, а также в медицине.

Образование СО2 в природе происходит при горении, гниении органических соединений. Большое его количество содержится в водах минеральных источников. При дыхании живые организмы вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ. Для зеленых растений свойственен процесс фотосинтеза — образования из СО2 и воды с участием зеленого пигмента растений хлорофилла глюкозы и кислорода.

Таким образом к основным физическим свойствам СО2 можно отнести:

• отсутствие цвета и запаха;
• растворимость в воде;
• тяжелее воздуха в 1,5 раза;
• при снижении температуры превращается в «сухой» лед;
• плотность при обычных условиях — 1,98кг/м3;
• не способен существовать в жидком состоянии при атмосферном давлении. Переходит непосредственно из твердого в газообразное. Такой процесс называется возгонкой;
• удельная теплота плавления 205 кДж/кг;
• удельная теплота испарения 379,5кДж/кг.

Благодаря своим физическим свойствам, нашел широкое применение в промышленности, включая пищевую, а именно:

• приготовление газированных напитков;
• замораживание и охлаждение, а также упаковка;
• нейтрализация химических веществ (щелочей);
• приготовление метаболических смесей в медицине;
• вспенивание пластиковых масс;
• шлифовка и изготовление металлических конструкций и т.п.

Получение оксидов углерода

В промышленных условиях углекислый газ можно получить в реакции конвертации метана в водород. Он получается в качестве побочного продукта.

Вторым методом получения СО2 является реакция разложения известняка СаСО3 на известь СаО и СО2. Также углекислый газ выделяется при сжигании природного газа.

Лабораторное получение CO сводится к действию концентрированной серной кислоты на муравьиную либо щавелевую кислоты. При этом протекают реакции разложения органических кислот с выделением CO:

В промышленности СО получают в газогенераторах. В них углерод вначале соединяется с кислородом с образованием углекислого газа, который в дальнейшем реагирует с углеродом:

Получение CO происходит и в реакциях паровой конверсии метана:

Химические свойства оксидов углерода

• CO2 — кислотный оксид: взаимодействие с водой приводит к образованию угольной кислоты. Продукт реакции химически неустойчив, поэтому частично распадается. Такие реакции называются обратимыми. Записываются они так: CO2+H2O ↔ H2CO3
• Следующим химическим свойством CO2 является его взаимодействие с основными оксидами, например, оксидом кальция, и основаниями. Уравнения выглядят так: CaO+CO2=CaCO3 и CO2+NaOH=NaHCO3
• CO2 не горит в кислороде, но сам может окислять некоторые активные металлы: CO2+2Mg=C+2MgO
• В химии практическое значение имеют процессы взаимодействия углекислого газа с простыми веществами, например, водородом: CO2+4H2=CH4+2H2O
• CO2 взаимодействуют с пероксидами активных металлов, эти реакции используются на подводных лодках и космических кораблях для регенерации кислорода: 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2
• Качественная реакция на CO2 — взаимодействие с известковым молоком (раствор Ca(OH)2). Образуется белый осадок – карбонат кальция CaCO3: CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O

CO является несолеобразующим оксидом, поэтому не вступает в реакции с растворами кислот и щелочей.

В отличие от оксида углерода (IV), CO проявляет свойства восстановителя.

•В присутствии кислорода горит синим пламенем:

•При участии катализатора либо под действием света реагирует с хлором. Образуется фосген:

•Смесь угарного газа СО с водородом называется синтез-газ, при определенных условиях из синтез-газа можно получить различные органические вещества: метанол CH3OH, метан CH4 и др.

•Так же при повышенном давлении СО реагирует с твердыми щелочами:

•CO способен восстанавливать металлы из оксидов, что используется в промышленности:

•Прочие сильные окислители могут окислять угарный газ до углекислого газа или карбонатов:

1. Положение углерода в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение углерода
3. Физические свойства и нахождение в природе
4. Качественные реакции
5. Химические свойства
5.1. Взаимодействие с простыми веществами
5.1.1. Взаимодействие с галогенами
5.1.2. Взаимодействие с серой и кремнием
5.1.3. Взаимодействие с водородом и фосфором 
5.1.4. Взаимодействие с азотом
5.1.5. Взаимодействие с активными металлами
5.1.6. Горение
5.2. Взаимодействие со сложными веществами
5.2.1. Взаимодействие с водой
5.2.2. Взаимодействие с оксидами металлов
5.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
5.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
5.2.5. Взаимодействие с солями

Бинарные соединения углерода — карбиды

Оксид углерода (II) 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства
3.1. Взаимодействие с кислородом
3.2. Взаимодействие с хлором
3.3. Взаимодействие с водородом
3.4. Взаимодействие с щелочами
3.5. Взаимодействие с оксидами металлов
3.6. Взаимодействие с прочими окислителями

Оксид углерода (IV) 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства 
3.1. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями 
2.3. Взаимодействие с карбонатами и гидрокарбонатами
2.4. Взаимодействие с восстановителями

Карбонаты и гидрокарбонаты

Положение в периодической системе химических элементов

Углерод расположен в главной подгруппе IV группы  (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и во  периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение углерода

Электронная конфигурация  углерода в :

+6С 1s22s22p2     1s    2s   2p

+6С* 1s22s12p3  1s    2s   2p

Атом углерода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома углерода — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

Углерод в природе существует в виде нескольких аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, фуллерен.

— это модификация углерода с атомной кристаллической решеткой. Алмаз — самое твердое минеральное кристаллическое вещество, прозрачное, плохо проводит электрический ток и тепло. Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp3-гибридизации.

— это аллотропная модификация, в которой атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации. При этом атомы связаны в плоские слои, состоящие из шестиугольников, как пчелиные соты. Слои удерживаются между собой слабыми связями. Это наиболее устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода.

Графит — мягкое вещество серо-стального цвета, с металлическим блеском. Хорошо проводит электрический ток. Жирный на ощупь.

— вещество, в составе которого атомы углерода находятся в sp-гибридизации. Состоит из цепочек и циклов, в которых атомы углерода соединены двойными и тройными связями. Карбин — мелкокристаллический порошок серого цвета.

— это искусственно полученная модифицикация углерода. Молекулы фуллерена — выпуклые многогранники С60, С70 и др. Многогранники образованы пяти- и шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Фуллерены — черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников.

В природе углерод встречается как в виде простых веществ (алмаз, графит), так и в виде сложных соединений (органические вещества — нефть, природные газ, каменный уголь, карбонаты).

Качественная реакция на — взаимодействие  солей-карбонатов с сильными кислотами. Более сильные кислоты вытесняют угольную кислоту из солей. При этом выделяется бесцветный газ, не поддерживающий горение – углекислый газ.

, карбонат кальция растворяется в соляной кислоте:

взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Качественная реакция на CO2 – помутнение известковой воды при пропускании через нее углекислого газа:

При дальнейшем пропускании углекислого газа осадок растворяется, т.к. карбонат кальция под действием избытка углекислого газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:

взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом (качественная реакция на углекислый газ) можно посмотреть здесь.

Углекислый газ СО2 не поддерживает горение. Угарный газ CO горит голубым пламенем.

Основные степени окисления углерода — +4, +2, 0, -1 и -4.

Наиболее типичные соединения углерода:

При нормальных условиях углерод существует, как правило, в виде атомных кристаллов (алмаз, графит), поэтому химическая активность углерода — невысокая.

Углерод проявляет свойства (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому углерод реагирует и с , и с .

Из галогенов углерод при комнатной температуре реагирует с

При сильном нагревании углерод реагирует  и с образованием бинарного соединения сероуглерода и карбида кремния соответственно:

Углерод не взаимодействует

При взаимодействии углерода  образуется метан. Реакция идет в присутствии катализатора (никель) и при нагревании:

1.4. С азотом углерод реагирует при действии электрического разряда, образуя дициан:

В реакциях с углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды:

При нагревании с избытком воздуха графит , образуя оксид углерода (IV):

при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

Углерод взаимодействует со

Раскаленный уголь взаимодействует с с образованием угарного газа и водорода:

Углерод восстанавливает многие металлы из основных и амфотерных . При этом образуются металл и угарный газ. Получение металлов из оксидов с помощью углерода и его соединений называют пирометаллургией.

, углерод взаимодействует с оксидом цинка с образованием металлического цинка и угарного газа:

Также углерод восстанавливает железо из железной окалины:

При взаимодействии с углерод образует карбиды.

, углерод взаимодействует с оксидом кальция с образованием карбида кальция и угарного газа. Таким образом, углерод диспропорционирует в данной реакции:

2.3. Концентрированная серная кислота окисляет углерод при нагревании. При этом образуются оксид серы (IV), оксид углерода (IV) и вода:

Концентрированная азотная кислотой окисляет углерод также при нагревании. При этом образуются оксид азота (IV), оксид углерода (IV) и вода:

Углерод проявляет свойства восстановителя и при сплавлении с некоторыми , в которых содержатся неметаллы с высокой степенью окисления.

, углерод восстанавливает сульфат натрия до сульфида натрия:

Карбиды  это соединения элементов с углеродом. Карбиды разделяют на ковалентные и ионные в зависимости от типа химической связи между атомами.

Все карбиды проявляют свойства восстановителей и могут быть окислены .

, карбид кремния окисляется концентрированной азотной кислотой при нагревании до углекислого газа, оксида кремния (IV) и оксида азота (II):

Оксид углерода (II)

Оксид углерода (II) («угарный газ») –  это газ без цвета и запаха. Сильный яд. Небольшая концентрация угарного газа в воздухе может вызвать сонливость и головокружение. Большие концентрации угарного газа вызывают удушье.

Строение молекулы оксида углерода (II) – линейное. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счет дополнительной донорно-акцепторной связи:

В лаборатории угарный газ  можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты:

угарный газ получают в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

Еще один важный получения угарного газа — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

Угарный газ в промышленности также можно получать неполным окислением метана:

Оксид углерода (II) –  . За счет углерода со степенью окисления +2 проявляет свойства.

Угарный газ горит в атмосфере . Пламя окрашено в синий цвет:

Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

Угарный газ взаимодействует с водородом при повышенном давлении. Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газ. В зависимости от условий из синтез-газа можно получить метанол, метан, или другие углеводороды.

, под давлением больше 20 атмосфер, при температуре 350°C и под действием катализатора угарный газ реагирует с водородом с образованием метанола:

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с  При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

, угарный газ реагирует с гидроксидом натрия с образованием формиата натрия:

Оксид восстанавливает металлы из .

, оксид углерода (II) реагирует с оксидом железа (III) с образованием железа и углекислого газа:

Оксиды меди (II) и никеля (II)  также восстанавливаются угарным газом:

Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

, пероксидом натрия:

Оксид углерода (IV)

Оксид углерода (IV) (углекислый газ) — газ без цвета и запаха. Тяжелее воздуха. Замороженный углекислый газ называют также «сухой лед». Сухой лед легко подвергается сублимации — переходит из твердого состояния в газообразное.

Смешивая сухой лед и различные вещества, можно получить интересные эффекты. Например, сухой лед в пиве:

Углекислый газ не горит, поэтому его применяют при пожаротушении.

Молекула углекислого газа , атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации, образует две двойных связи с атомами кислорода:

Обратите внимание! Молекула углекислого газа не полярна. Каждая химическая связь С=О по отдельности полярна, а вся молекула не будет полярна. Объяснить это очень легко. Обозначим направление смещения электронной плотности в полярных связях стрелочками (векторами):

Теперь давайте сложим эти векторы. Сделать это очень легко. Представьте, что атом углерода — это покупатель в магазине. А атомы кислорода — это консультанты, которые тянут его в разные стороны. В данном опыте консультанты одинаковые, и тянут покупателя в разные стороны с одинаковыми силами. Несложно увидеть, что покупатель двигаться не будет ни влево, ни вправо. Следовательно, сумма этих векторов равна нулю. Следовательно, полярность молекулы углекислого газа равна нулю.

В лаборатории углекислый газ можно получить разными способами:

Углекислый газ образуется при действии на карбонаты  и гидрокарбонаты металлов. При этом взаимодействуют с кислотами и нерастворимые карбонаты, и растворимые.

взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Еще один : гидрокарбонат натрия реагирует с бромоводородной кислотой:

Растворимые карбонаты реагируют с растворимыми солями алюминия, железа (III) и хрома (III). Карбонаты трехвалентных металлов  необратимо  гидролизуются в водном растворе.

хлорид алюминия реагирует с карбонатом калия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется хлорид калия:

Углекислый газ также образуется при термическом разложении и при разложении

, карбонат кальция разлагается при нагревании на оксид кальция и углекислый газ:

Углекислый газ — типичный . За счет углерода со степенью окисления +4 проявляет слабые .

Как кислотный оксид, углекислый газ взаимодействует с . Реакция очень сильно обратима, поэтому мы считаем, что в реакциях угольная кислота распадается почти полностью при образовании.

CO2   +    H2O  ↔  H2CO3

2. Как кислотный оксид, углекислый газ взаимодействует с основными оксидами и основаниями. При этом углекислый газ реагирует только с сильными основаниями (щелочами) и их оксидами. При взаимодействии углекислого газа с щелочами возможно образование как кислых, так и средних солей.

, гидроксид калия взаимодействует с углекислым газом. В избытке углекислого газа образуется кислая соль, гидрокарбонат калия:

При избытке щелочи образуется средняя соль, карбонат калия:

Помутнение известковой воды — на углекислый газ:

взаимодействия гидроксида кальция (известковая вода) с углекислым газом можно посмотреть здесь.

Углекислый газ взаимодействует с . При пропускании СО2 через раствор карбонатов образуются гидрокарбонаты.

, карбонат натрия взаимодействует с углекислым газом. В избытке углекислого газа образуется кислая соль, гидрокарбонат натрия:

4. Как слабый окислитель, углекислый газ взаимодействует с  некоторыми .

, углекислый газ взаимодействует с углеродом с образованием угарного газа:

Магний горит в атмосфере углекислого газа:

взаимодействия магния с углекислым газом можно посмотреть здесь.

Поэтому углекислый газ нельзя применять для пожаротушения горящего магния.

Углекислый газ взаимодействует с пероксидом натрия. При этом пероксид натрия диспропорционирует:

Карбонаты и гидрокарбонаты

При нагревании карбонаты (все, кроме карбонатов щелочных металлов и аммония) до оксида металла и оксида углерода (IV).

Карбонат аммония при нагревании разлагается на аммиак, воду и углекислый газ:

Гидрокарбонаты при нагревании переходят в карбонаты:

на ионы СО32─  и НСО3− является их взаимодействие с более сильными кислотами, последние вытесняют угольную кислоту из солей, а та разлагается с выделением СО2.

, карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой:

Гидрокарбонат натрия также взаимодействует с соляной кислотой:

Гидролиз карбонатов и гидрокарбонатов

Растворимые карбонаты и гидрокарбонаты гидролизуются по аниону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: CO32- + H2O = HCO3— + OH—

II ступень: HCO3— + H2O = H2CO3 + OH—

Однако  карбонаты  и гидрокарбонаты алюминия, хрома (III) и железа (III) гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

Все формулы химических соединений на одной странице.

23310823724422242222222−23253233232321410614424243423223232332323222367648234741418259843323−232−232223222323232323222322232223223222322325722222222984974389261033332265326565265−65656566131031210336232422666262323−33324223233234563443332332222223252223523324322541032224951123223244632121742223442−444444242626322322163426614624262663636366363426362173671622244223−332233322232223224−23+4−443−42−24662410222269326103222525102359461265104102226322953223223242424−2322333224332632 + 22−22222222222222227252233332222222232222222222624222722722722524103223122633223261323223−3232323332323322233243432333232222232252225232324334+3−22−2−310168152242243424222322332−3233333232323362262223368823613261422687183224232334−12221142442235323232332324263223333233332333233233223323333323233233351124243444442424353752223223222432222236132341085432235227323−334343532233323232333323232333333243323232322−22222235331940920232242−24242424242422422422422322425232222424610232323232322242323232324232242232523232222723262723232232453222432183881843426423424234234434243244244442424242424434244434342342343423236103642332421532512526565545222664−4642432252222228444242424345555+227427274−66222722722759238323322322383261033326622122211424342442424422323223232223252333332332332332437324232242525272232223243321618362226432643424444244242444244424243244242323223232323223223232323239522252222322322332323442424243244223223232223233323323336643323224232481430244434434422444654442444444441217422423223424232291133333332324237849333333333333224224213283−333333333433111222433333333332323242311249112652222222−−4222222243424434234432323232333223461262844222434564323322232462235462345634242432220242264231452323233322934223242332345632323323322232222352235222252343222343324244242442442434224222424243+2−32−−2222232323333124861255−51036224332−3726573−657320422326322525225−2524222222101524222247233361034106103

Таблица всех химических формул различных соединений (вода, кислород, водород, спирт, кислота и прочие), применяемых в химических и физических процессах.

В этой статье мы разберем, как составлять молекулярные формулы основных классов органических соединений из информации об особенностях строения (наличие кратных связей, циклов, функциональных групп), и наоборот — как определять общую формулу гомологического ряда веществ с определенными функциональными группами, кратными связями или циклами.

Углеводороды

За основу берем формулу алканов — предельных нециклических углеводородов с одинарными связями между атомами углерода.

В молекуле линейных на каждый атом углерода приходится по два атома водорода плюс по одному дополнительному атому водорода на концах углеродной цепи:

Таким образом, общая формула предельных нециклических углеводородов (алканов) — CnH2n+2.

В присутствует одна двойная связь. Двойная связь «отщипывает» от молекулы  два атома водорода:

Таким образом, общая формула нециклических углеводородов, в молекулах которых есть одна двойная связь (алкенов) CnH2n+2-2 — CnH2n.

Формулы алкенов отличаются от формул алканов с таким же количеством атомов углерода на 2 атома водорода:

C3H8 — C3H6 = 2H

Каждая пара атомов водорода определяет молекулы. Степень ненасыщенности алкенов равна одному.

В присутствует одна тройная связь. Тройная связь «отщипывает» от молекулы уже четыре атома водорода:

Таким образом, общая формула нециклических углеводородов, в молекулах которых есть одна тройная связь (алкинов): CnH2n+2-4 — CnH2n-2.

Формулы алкинов отличаются от формул алканов с таким же количеством атомов углерода на 4 водорода:

C3H8 — C3H4 = 4H

Степень ненасыщенности алкинов равна двум.

В присутствуют две двойные связи. Две двойные связи «отщипывают» от молекулы уже четыре атома водорода:

Таким образом, общая формула нециклических углеводородов, в молекулах которых есть две двойные связи (алкадиенов): CnH2n+2-4 — CnH2n-2.

Степень ненасыщенности алкадиенов также равна двум.

В присутствуют только одинарные связи и атомы углерода образуют замкнутый цикл. Наличие цикла также уменьшает количество атомов водорода на два:

Таким образом, общая формула циклических углеводородов, в молекулах которых есть только одинарные связи (циклоалканов): CnH2n+2-2 — CnH2n.

В присутствует одна одинарная связь и атомы углерода образуют замкнутый цикл. Наличие цикла и двойной связи уменьшает количество атомов водорода на четыре:

Таким образом, общая формула циклических углеводородов, в молекулах которых есть одна двойная связь (циклоалкенов): CnH2n+2-4 — CnH2n-2.

Этот ряд можно продолжить и дальше:

Алкатриены — содержат три двойные связи, общая формула: CnH2n+2-6 = CnH2n-4

Алкенины — содержат одну двойную и одну тройную связь, общая формула:

и так далее.

Определите молекулярную формулу и степень ненасыщенности гомологического ряда следующих классов органических веществ:

а) CnH2n-6, степень ненасыщенности 4, не хватает 8 атомов Н до алкана

б) CnH2n-4, степень ненасыщенности 3, не хватает 6 атомов Н до алкана

в)CnH2n-6, степень ненасыщенности 4, не хватает 8 атомов Н до алкана

г) CnH2n-8, степень ненасыщенности 5, не хватает 10 атомов Н до алкана

Эта система работает и наоборот: знание молекулярной формулы можно определить возможный состав вещества.

, проанализируем формулу С3Н6.

До формулы алкана не хватает С3Н8 — С3Н6 = 2Н два атома водорода.

Степень непредельности равна одному. То есть в молекуле органического вещества есть либо цикл, либо двойная связь.

Определите возможную структуру  (наличие кратных связей, циклов) молекул, которым соответствуют следующие формулы:

а) CnH2n-2, степень ненасыщенности 4, в молекуле либо две двойные связи, либо цикл и двойная связь, либо тройная связь

б) CnH2n-4, степень ненасыщенности 6, в молекуле либо три двойные связи; цикл и тройная связь; тройная связь и двойная связь и др.

в) CnH2n-6, степень ненасыщенности 8:

4 двойные связи; цикл и 3 двойные связи; две тройные связи; тройная связь и две двойные связи и др.

г) CnH2n-8, степень ненасыщенности 10:

5 двойных связей; цикл и 4 двойные связи и др.

Оксид углерода((II)), или угарный газ

образуется при неполном сгорании топлива. Это бесцветный газ без запаха. Он плохо растворяется в воде ((2,3) см³ в (100) см³ при (20) °С). Оксид углерода((II)) очень ядовит. При вдыхании его молекулы связываются с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода.

Оксид углерода((II)) относится к оксидам. При обычных условиях он не реагирует с водой, кислотами и основаниями.

Является сильным . Восстановительные свойства проявляет в реакциях с оксидами металлов и кислородом. Оксид углерода((II)) отнимает кислород от оксидов металлов. В результате реакции образуются металл и углекислый газ:

Оксид углерода((II)) горит на воздухе голубым пламенем:

В реакции выделяется большое количество тепла.

Оксид углерода((IV)), или углекислый газ

— бесцветный газ без запаха. Он примерно в (1,5) раза тяжелее воздуха. Малорастворим в воде (при комнатной температуре в (1) объёме воды растворяется (0,88) объёма

). При охлаждении и повышенном давлении углекислый газ превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд», который способен возгоняться, т. е. из твёрдого состояния переходить сразу в газообразное.

Рис. (1). Сухой лёд

Оксид углерода((IV)) — типичный оксид. Он взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. В реакции с водой образуется неустойчивая

В реакциях с основными оксидами и щелочами образуются

При взаимодействии щёлочи с избытком углекислого газа образуются :

В углекислом газе степень окисления углерода максимальная, поэтому он может проявлять свойства. Так, магний горит в атмосфере углекислого газа:

В природе углекислый газ образуется при дыхании и сгорании топлива, при гниении и тлении органических веществ, а поглощается растениями в процессе фотосинтеза.

• в качестве топлива;
• как восстановитель в производстве чугуна;
• для получения метанола.

• в производстве газированных напитков;
• для тушения пожаров;
• для охлаждения пищевых продуктов («сухой лёд»).