WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → р – елементи ІV групи - Курсова робота

р – елементи ІV групи - Курсова робота

карбону СО2 весь час утворюється в природі при окисленні органічних речовин (гниття рослинних і тваринних залишків, дихання, згоряння палива). У великій кількості СО2 виділяється з вулканічних тріщин і з води мінеральних джерел.
У лабораторіях діоксид карбону звичайно добувають, діючи на мармур СаСО3 хлоридною кислотою в апараті Кіппа:
СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2О + C02
У промисловості велику кількість діоксиду карбону добувають при випалюванні вапна:
СаСО3 = СаО + СО2Т.
Діоксид карбону за звичайних умов - безбарвний газ, приблизно в 1,5 раза важчий за повітря, завдяки чому його можна переливати як рідину, з однієї посудини в іншу. Маса 1 л СО2 за нормальних умов становить 1,98 г. Розчинність діоксиду карбону у воді невелика: 1 об'єм води при 20° С розчиняє 0,88 об'єму СО2, а при 0° С - 1,7 об'єму. Застосовується діоксид карбону у виробництві соди за аміачнохлоридним способом , для синтезу карбаміду, добування солей карбонатної кислоти, а також газування фруктових і мінеральних вод та інших напоїв.
Під тиском близько 0,6 МПа діоксид карбону при кімнатній тем-пературі перетворюється в рідину. Рідкий діоксид карбону зберігають у стальних балонах. При швидкому виливанні його з балона, внаслідок випаровування вбирається так багато теплоти, що СО2 перетворюється на тверду білу снігоподібну масу, яка, не розтоплюючись, сублімується при -78,5° С. Твердий діоксид карбону під назвою "сухий лід" застосовують для охолодження продуктів, що швидко псуються, для виробництва і зберігання морозива, а також у багатьох інших випадках, коли потрібна низька температура.
Розчин СО2 у воді має кислуватий смак і виявляє слабкокислу реакцію, зумовлену наявністю в розчині невеликої кількості карбонатної кислоти Н2СО3, що утворюється за такою оборотною реакцією:
СО2 + Н2 О = Н2СО3.
Отже, діоксид карбону є ангідридом карбонатної кислоти.
Рівновага цієї реакції дуже зміщена вліво, тому лише незначна кількість розчиненого СО2 перетворюється на карбонатну кислоту.
Карбонатна кислота Н2СО3 може існувати лише у водному розчині. При нагріванні розчину діоксид карбону звітрюється, рівновага реакції утворення Н2СО3 зміщується вліво і врешті-решт лишається чиста вода.
Карбонатна кислота дуже слабка. У розчині вона дисоціює, головним чином, на іони Н+ і НСО3 і лише в мізерній кількості утворює іони СОз
Н2СО3 = Н++ HCO3- = 2 Н++ CO32-
Константа дисоціації карбонатної кислоти у першому ступені, що враховує рівновагу іонів з усією кількістю діоксиду карбону в розчині (у
Константа дисоціації у другому ступені:
Як двохосновна кислота, карбонатна кислота утворює два ряди солей - середні і кислі; середні солі називаються карбонатами, кислі -гідрокарбонатами.
Солі карбонатної кислоти можна добути або дією діоксид карбону на луги, або за допомогою обмінних реакцій між розчинними солями карбонатної кислоти та солями інших кислот. Наприклад:
NaOH + СО2 = NaHCO3;
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O;
ВаС12 + Na2CO3 = BaCO3| + 2NaCl.
З слабкими основами карбонатна кислота здебільшого дає основні солі, прикладом яких може бути гідроксокарбонат купруму (СuОН)2СО3. Мінерал такого складу існує в природі і називається малахітом.
При дії кислот, навіть таких слабких, як оцтова, всі карбонати розкладаються з виділенням діоксиду карбону. Цією реакцією часто користуються для відкриття карбонатів, оскільки виділення СО2 легко виявити за характерним шипінням.
При нагріванні всі карбонати, крім солей лужних металів, розкладаються з виділенням СО2. Продуктами розкладання здебільшого є оксиди відповідних металів, наприклад:
MgCO3 = MgO + CO2|;
СаСО3 = Са0 + СО2|.
Гідрокарбонати лужних металів при нагріванні переходять у кар-бонати:
2NaHCO3 = Na2CO3 + СО2| + Н2О.
Більшість гідрокарбонатів, а також карбонати калію, натрію, рубідію, цезію і амонію розчиняються у воді; карбонати інших металів у воді не розчиняються.
Розчини карбонатів лужних металів внаслідок гідролізу мають сильнолужну реакцію:
Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + NaOH
або CO3 2- + H2O = CO3 - + OH -
З солей карбонатної кислоти у природі дуже поширений карбонат кальцію СаСО3. Він зустрічається у вигляді вапняку, крейди, мармуру.
Карбонат кальцію у воді не розчиняється. Тому вапняна вода (розчин гідроксиду кальцію) при пропусканні через неї діоксиду карбону стає каламутною:
Са (ОН)2 + СО2 = СаСО3| + Н2О.
Проте якщо пропускати СО2 через вапняну воду довго, то каламутна спочатку рідина поступово світлішає і, нарешті, стає зовсім прозорою. Розчинення відбувається внаслідок утворення кислої солі - гідрокарбонату кальцію:
СаСО3 + Н2О + СО2 = Са (НСО3)2.
Гідрокарбонат кальцію - речовина нестійка. При кип'ятінні розчину або тривалому його стоянні на повітрі гідрокарбонат розкладається з виділенням СО2 й утворенням середньої солі.
Розчинністю гідрокарбонатів у воді пояснюється постійне пересування карбонатів у природі. Грунтові води, що містять СО2, проходячи крізь грунт і особливо крізь шари вапняку, розчиняють карбонат кальцію і виносять його з собою у вигляді гідрокарбонату в струмки, ріки і моря. Звідти він потрапляє в організми морських тварин і йде на побудову їхніх скелетів або, виділяючи діоксид карбону, знову перетворюється на карбонат кальцію і відкладається у вигляді шарів.
Крім карбонату кальцію у природі у великій кількості зустрічається карбонат магнію MgCO3, відомий під назвою магнезиту. Карбонат магнію, як і карбонат кальцію, легко розчиняється у воді, що містить СО2.
Деякі карбонати є цінними рудами. їх використовують для добування металів, наприклад, шпатовий залізняк FeCO3, галмей ZnCO3.
Карбонат натрію, або сода, Na2CO3. У вигляді кристалогідрату сода відповідає формулі Na2CO3 * 10Н2О. Але цей кристалогідрат легко вивітрюється - втрачає частину кристалізаційної води.
Сода один з найважливіших продуктів основної хімічної промис-ловості, її у великій кількості використовують скляна, миловарна, целюлозно-паперова, текстильна, нафтова та інші галузі промисловості; її також застосовують для добування різних солей натрію. Застосовується сода і в побуті, головним чином як миючий засіб.
Тепер соду добувають у промисловості аміачнохлоридним способом, що грунтується на утворенні гідрокарбонату натрію при реакції між хлоридом натрію і гідрокарбонатом амонію у водному розчині.
Концентрований розчин хлориду натрію насичують аміаком, а потім пропускають у нього під тиском діоксид карбону, який добувають при випалюванні вапняку. Під час взаємодії аміаку, діоксиду карбону води утворюється гідрокарбонат амонію:
NH3 + СО2 + Н2О = NH4HCO3,
який, вступаючи в обмінну реакцію з хлоридом натрію, утворює хлорид амоніюі гідрокарбонат натрію:
NH4HCO3 + NaCl = NaHCO8| + NH4C1.
Гідрокарбонат натрію порівняно мало розчиняється в холодній воді і виділяється у вигляді осаду, який відфільтровують.
При прожарюванні гідрокарбонат натрію розкладається на карбонат, воду і діоксид карбону, який знову надходить у виробництво:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2| + H2O.
Нагріваючи
Loading...

 
 

Цікаве