დამახასიათებელი რეაქციები co 2. ნახშირორჟანგი. ნახშირორჟანგის ქიმიური თვისებები
ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი - ეს ყველაფერი არის ერთი ნივთიერების სახელები, რომლებიც ჩვენთვის ცნობილია როგორც ნახშირორჟანგი. რა თვისებები აქვს ამ გაზს და რა არის მისი გამოყენების სფეროები?
ნახშირორჟანგი და მისი ფიზიკური თვისებები
ნახშირორჟანგი შედგება ნახშირბადისა და ჟანგბადისგან. ნახშირორჟანგის ფორმულა ასე გამოიყურება - CO₂. ბუნებაში, იგი წარმოიქმნება ორგანული ნივთიერებების წვის ან დაშლის დროს. საკმაოდ მაღალია ჰაერსა და მინერალურ წყაროებში გაზის შემცველობაც. გარდა ამისა, ადამიანები და ცხოველები ამოსუნთქვისას ასევე გამოყოფენ ნახშირორჟანგს.
ბრინჯი. 1. ნახშირორჟანგის მოლეკულა.
ნახშირორჟანგი სრულიად უფერო აირია და მისი დანახვა შეუძლებელია. ასევე არ აქვს სუნი. თუმცა, მაღალი კონცენტრაციით, ადამიანს შეიძლება განუვითარდეს ჰიპერკაპნია, ანუ დახრჩობა. ნახშირორჟანგის ნაკლებობამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ჯანმრთელობის პრობლემები. ამ აირის ნაკლებობის შედეგად შეიძლება განვითარდეს დახრჩობის საპირისპირო მდგომარეობა - ჰიპოკაპნია.
თუ ნახშირორჟანგს დაბალ ტემპერატურულ პირობებში მოათავსებთ, მაშინ -72 გრადუსზე ის კრისტალიზდება და თოვლს დაემსგავსება. ამიტომ, ნახშირორჟანგს მყარ მდგომარეობაში ეწოდება "მშრალი თოვლი".
ბრინჯი. 2. მშრალი თოვლი – ნახშირორჟანგი.
ნახშირორჟანგი ჰაერზე 1,5-ჯერ უფრო მკვრივია. მისი სიმკვრივეა 1,98 კგ/მ³ ნახშირორჟანგის მოლეკულაში ქიმიური ბმა არის პოლარული კოვალენტური. ის პოლარულია იმის გამო, რომ ჟანგბადს აქვს უფრო მაღალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობა.
ნივთიერებების შესწავლის მნიშვნელოვანი კონცეფციაა მოლეკულური და მოლური მასა. ნახშირორჟანგის მოლური მასა არის 44. ეს რიცხვი წარმოიქმნება მოლეკულის შემადგენელი ატომების ფარდობითი ატომური მასების ჯამიდან. ფარდობითი ატომური მასების მნიშვნელობები აღებულია ცხრილიდან D.I. მენდელეევი და მრგვალდება მთელ რიცხვებზე. შესაბამისად, CO2-ის მოლური მასა = 12+2*16.
ნახშირორჟანგში ელემენტების მასური წილების გამოსათვლელად აუცილებელია დაიცვან ნივთიერების თითოეული ქიმიური ელემენტის მასური წილადების გამოთვლის ფორმულა.
ნ- ატომების ან მოლეკულების რაოდენობა.
ა რ- ქიმიური ელემენტის ფარდობითი ატომური მასა.
ბატონი- ნივთიერების ფარდობითი მოლეკულური მასა.
გამოვთვალოთ ნახშირორჟანგის ფარდობითი მოლეკულური მასა.
Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0.27 ან 27% ვინაიდან ნახშირორჟანგის ფორმულა მოიცავს ჟანგბადის ორ ატომს, მაშინ n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0.73 ან 73%
პასუხი: w(C) = 0.27 ან 27%; w(O) = 0.73 ან 73%
ნახშირორჟანგის ქიმიური და ბიოლოგიური თვისებები
ნახშირორჟანგს აქვს მჟავე თვისებები, რადგან ის არის მჟავე ოქსიდი და წყალში გახსნისას წარმოქმნის ნახშირმჟავას:
CO2+H2O=H2CO3
რეაგირებს ტუტეებთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კარბონატები და ბიკარბონატები. ეს გაზი არ იწვის. მასში იწვის მხოლოდ გარკვეული აქტიური ლითონები, როგორიცაა მაგნიუმი.
გაცხელებისას ნახშირორჟანგი იშლება ნახშირბადის მონოქსიდში და ჟანგბადად:
2CO₃=2CO+O3.
სხვა მჟავე ოქსიდების მსგავსად, ეს გაზი ადვილად რეაგირებს სხვა ოქსიდებთან:
СaO+Co₃=CaCO₃.
ნახშირორჟანგი ყველა ორგანული ნივთიერების ნაწილია. ბუნებაში ამ გაზის ცირკულაცია ხორციელდება მწარმოებლების, მომხმარებლებისა და დამშლელების დახმარებით. სიცოცხლის პროცესში ადამიანი გამოიმუშავებს დაახლოებით 1 კგ ნახშირორჟანგს დღეში. ჩასუნთქვისას ვიღებთ ჟანგბადს, მაგრამ ამ დროს ალვეოლებში ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება. ამ მომენტში ხდება გაცვლა: ჟანგბადი შედის სისხლში და გამოდის ნახშირორჟანგი.
ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება ალკოჰოლის წარმოების დროს. ეს გაზი ასევე არის აზოტის, ჟანგბადის და არგონის წარმოების ქვეპროდუქტი. ნახშირორჟანგის გამოყენება აუცილებელია კვების მრეწველობაში, სადაც ნახშირორჟანგი მოქმედებს როგორც კონსერვანტი, ხოლო ნახშირორჟანგი თხევადი სახით გვხვდება ცეცხლმაქრებში.
ამ ნაერთის წარმოქმნის ყველაზე გავრცელებული პროცესებია ცხოველებისა და მცენარეების ნარჩენების გახრწნა, სხვადასხვა სახის საწვავის წვა და ცხოველებისა და მცენარეების სუნთქვა. მაგალითად, ერთი ადამიანი დღეში დაახლოებით კილოგრამ ნახშირორჟანგს გამოყოფს ატმოსფეროში. ნახშირბადის მონოქსიდი და დიოქსიდი ასევე შეიძლება წარმოიქმნას უსულო ბუნებაში. ნახშირორჟანგი გამოიყოფა ვულკანური აქტივობის დროს და ასევე შეიძლება გამომუშავდეს მინერალური წყლის წყაროებიდან. ნახშირორჟანგი მცირე რაოდენობით გვხვდება დედამიწის ატმოსფეროში.
ამ ნაერთის ქიმიური სტრუქტურის თავისებურებები საშუალებას აძლევს მას მონაწილეობა მიიღოს მრავალ ქიმიურ რეაქციაში, რომლის საფუძველია ნახშირორჟანგი.
ფორმულა
ამ ნივთიერების ნაერთში ოთხვალენტიანი ნახშირბადის ატომი ქმნის ხაზოვან კავშირს ჟანგბადის ორ მოლეკულასთან. ასეთი მოლეკულის გარეგნობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
ჰიბრიდიზაციის თეორია ხსნის ნახშირორჟანგის მოლეკულის სტრუქტურას შემდეგნაირად: ორი არსებული სიგმა ბმა იქმნება ნახშირბადის ატომების sp ორბიტალებსა და ჟანგბადის ორ 2p ორბიტალებს შორის; ნახშირბადის p-ორბიტალები, რომლებიც არ მონაწილეობენ ჰიბრიდიზაციაში, დაკავშირებულია ჟანგბადის მსგავს ორბიტალებთან ერთად. ქიმიურ რეაქციებში ნახშირორჟანგი იწერება როგორც: CO 2.
ფიზიკური თვისებები
ნორმალურ პირობებში ნახშირორჟანგი არის უფერო, უსუნო აირი. ის უფრო მძიმეა ვიდრე ჰაერი, რის გამოც ნახშირორჟანგი შეიძლება სითხესავით მოიქცეს. მაგალითად, ის შეიძლება გადაისხას ერთი კონტეინერიდან მეორეში. ეს ნივთიერება წყალში ოდნავ ხსნადია - დაახლოებით 0,88 ლიტრი CO 2 იხსნება ერთ ლიტრ წყალში 20 ⁰C ტემპერატურაზე. ტემპერატურის უმნიშვნელო ვარდნა რადიკალურად ცვლის სიტუაციას - 1,7 ლიტრი CO 2 შეიძლება დაითხოვოს იმავე ლიტრ წყალში 17⁰C ტემპერატურაზე. ძლიერი გაგრილებით, ეს ნივთიერება გროვდება თოვლის ფანტელების სახით - წარმოიქმნება ეგრეთ წოდებული "მშრალი ყინული". ეს სახელი მოდის იქიდან, რომ ნორმალური წნევის დროს ნივთიერება, თხევადი ფაზის გვერდის ავლით, მაშინვე იქცევა გაზად. თხევადი ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება 0,6 მპა-ზე ოდნავ მაღალი წნევის დროს და ოთახის ტემპერატურაზე.
ქიმიური თვისებები
ძლიერ ჟანგვის აგენტებთან ურთიერთობისას 4-ნახშირორჟანგი ავლენს ჟანგვის თვისებებს. ამ ურთიერთქმედების ტიპიური რეაქციაა:
C + CO 2 = 2 CO.
ამრიგად, ნახშირის დახმარებით ნახშირორჟანგი მცირდება მის ორვალენტიან მოდიფიკაციამდე - ნახშირბადის მონოქსიდამდე.
ნორმალურ პირობებში ნახშირორჟანგი ინერტულია. მაგრამ ზოგიერთ აქტიურ ლითონს შეუძლია მასში დაწვა, ნაერთიდან ჟანგბადის ამოღება და ნახშირბადის გაზის გამოყოფა. ტიპიური რეაქცია არის მაგნიუმის წვა:
2 მგ + CO 2 = 2 MgO + C.
რეაქციის დროს წარმოიქმნება მაგნიუმის ოქსიდი და თავისუფალი ნახშირბადი.
ქიმიურ ნაერთებში CO 2 ხშირად ავლენს ტიპიური მჟავა ოქსიდის თვისებებს. მაგალითად, ის რეაგირებს ფუძეებთან და ძირითად ოქსიდებთან. რეაქციის შედეგია ნახშირმჟავას მარილები.
მაგალითად, ნატრიუმის ოქსიდის ნაერთის რეაქცია ნახშირორჟანგთან შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;
NaOH + CO 2 = NaHCO 3.
ნახშირმჟავას და CO 2 ხსნარი
ნახშირორჟანგი წყალში ქმნის ხსნარს დისოციაციის მცირე ხარისხით. ნახშირორჟანგის ამ ხსნარს ნახშირმჟავა ეწოდება. უფეროა, სუსტად გამოხატული და მომჟავო გემო აქვს.
ქიმიური რეაქციის ჩაწერა:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
წონასწორობა საკმაოდ ძლიერად არის გადატანილი მარცხნივ - საწყისი ნახშირორჟანგის მხოლოდ დაახლოებით 1% გარდაიქმნება ნახშირბადის მჟავად. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით ნაკლებია ნახშირმჟავას მოლეკულები ხსნარში. როდესაც ნაერთი ადუღდება, ის მთლიანად ქრება და ხსნარი იშლება ნახშირორჟანგად და წყალში. ნახშირმჟავას სტრუქტურული ფორმულა წარმოდგენილია ქვემოთ.
ნახშირმჟავას თვისებები
ნახშირბადის მჟავა ძალიან სუსტია. ხსნარებში ის იშლება წყალბადის იონებად H + და ნაერთებად HCO 3 -. CO 3 - იონები წარმოიქმნება ძალიან მცირე რაოდენობით.
ნახშირმჟავა ორფუძიანია, ამიტომ მის მიერ წარმოქმნილი მარილები შეიძლება იყოს საშუალო და მჟავე. რუსულ ქიმიურ ტრადიციაში საშუალო მარილებს კარბონატები ეწოდება, ხოლო ძლიერ მარილებს ბიკარბონატები.
ხარისხობრივი რეაქცია
ნახშირორჟანგის გაზის აღმოჩენის ერთ-ერთი შესაძლო გზაა კირის ნაღმტყორცნების გამჭვირვალობის შეცვლა.
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
ეს გამოცდილება ცნობილია სკოლის ქიმიის კურსიდან. რეაქციის დასაწყისში წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით თეთრი ნალექი, რომელიც შემდგომში ქრება წყალში ნახშირორჟანგის გავლისას. გამჭვირვალობის ცვლილება ხდება იმის გამო, რომ ურთიერთქმედების პროცესში უხსნადი ნაერთი - კალციუმის კარბონატი - გარდაიქმნება ხსნად ნივთიერებად - კალციუმის ბიკარბონატად. რეაქცია მიმდინარეობს ამ გზით:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2.
ნახშირორჟანგის წარმოება
თუ საჭიროა მცირე რაოდენობით CO2-ის მიღება, შეგიძლიათ დაიწყოთ მარილმჟავას რეაქცია კალციუმის კარბონატთან (მარმარილო). ამ ურთიერთქმედების ქიმიური აღნიშვნა ასე გამოიყურება:
CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
ასევე ამ მიზნით გამოიყენება ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების წვის რეაქციები, მაგალითად, აცეტილენი:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.
Kipp-ის აპარატი გამოიყენება მიღებული აირისებრი ნივთიერების შესაგროვებლად და შესანახად.
მრეწველობისა და სოფლის მეურნეობის საჭიროებისთვის ნახშირორჟანგის წარმოების მასშტაბები დიდი უნდა იყოს. ამ ფართომასშტაბიანი რეაქციის პოპულარული მეთოდია კირქვის დაწვა, რომელიც წარმოქმნის ნახშირორჟანგს. რეაქციის ფორმულა მოცემულია ქვემოთ:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
ნახშირორჟანგის გამოყენება
კვების მრეწველობა, „მშრალი ყინულის“ ფართომასშტაბიანი წარმოების შემდეგ, გადავიდა საკვების შენახვის ფუნდამენტურად ახალ მეთოდზე. ის შეუცვლელია გაზიანი სასმელებისა და მინერალური წყლის წარმოებაში. CO 2 შემცველობა სასმელებში აძლევს მათ სიახლეს და მნიშვნელოვნად ზრდის მათ შენახვის ვადას. ხოლო მინერალური წყლების კარბიდიზაცია საშუალებას გაძლევთ თავიდან აიცილოთ სიწითლე და უსიამოვნო გემო.
კულინარიაში ხშირად გამოიყენება ლიმონმჟავას ძმრით ჩაქრობის მეთოდი. ამ პროცესის დროს გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგი ანიჭებს ფუმფულასა და სიმსუბუქეს საკონდიტრო ნაწარმს.
ეს ნაერთი ხშირად გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი საკვები პროდუქტების შენახვის ვადის გასაზრდელად. პროდუქტებში შემავალი ქიმიური დანამატების კლასიფიკაციის საერთაშორისო სტანდარტების მიხედვით, კოდირებულია E 290,
ნახშირორჟანგის ფხვნილი არის ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ნივთიერება, რომელიც შედის ხანძარსაწინააღმდეგო ნარევებში. ეს ნივთიერება ასევე გვხვდება ცეცხლმაქრის ქაფში.
უმჯობესია ნახშირორჟანგის ტრანსპორტირება და შენახვა ლითონის ცილინდრებში. 31⁰C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, ცილინდრში წნევამ შეიძლება მიაღწიოს კრიტიკულს და თხევადი CO 2 გადავა სუპერკრიტიკულ მდგომარეობაში საოპერაციო წნევის მკვეთრი მატებით 7,35 მპა-მდე. ლითონის ცილინდრს შეუძლია გაუძლოს შიდა წნევას 22 მპა-მდე, ამიტომ წნევის დიაპაზონი ოცდაათი გრადუსზე მაღალ ტემპერატურაზე ითვლება უსაფრთხოდ.
Ნახშირბადის
ელემენტი carbon 6 C მე-2 პერიოდშია, IV PS ჯგუფის ძირითად ქვეჯგუფში.
ნახშირბადის ვალენტური შესაძლებლობები განისაზღვრება მისი ატომის გარე ელექტრონული ფენის სტრუქტურით მიწაში და აღგზნებული მდგომარეობებით:
საწყის მდგომარეობაში ყოფნისას, ნახშირბადის ატომს შეუძლია შექმნას ორი კოვალენტური ბმა გაცვლის მექანიზმის გამოყენებით და ერთი დონორი-მიმღები ბმა თავისუფალი ორბიტალის გამოყენებით. თუმცა ნაერთების უმეტესობაში ნახშირბადის ატომები აღგზნებულ მდგომარეობაშია და ავლენენ IV ვალენტობას.
ნახშირბადის ყველაზე დამახასიათებელი დაჟანგვის მდგომარეობებია: ნაერთებში მეტი ელექტროუარყოფითი ელემენტებით +4 (ნაკლებად ხშირად +2); ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტების მქონე ნაერთებში -4.
ბუნებაში ყოფნა
ნახშირბადის შემცველობა დედამიწის ქერქში არის 0,48% მასის მიხედვით. თავისუფალი ნახშირბადი გვხვდება ალმასის და გრაფიტის სახით. ნახშირბადის ძირითადი ნაწილი გვხვდება როგორც ბუნებრივი კარბონატების სახით, ასევე წიაღისეული საწვავში: ტორფი, ქვანახშირი, ნავთობი, ბუნებრივი აირი (მეთანისა და მისი უახლოესი ჰომოლოგების ნარევი). ატმოსფეროში და ჰიდროსფეროში ნახშირბადი გვხვდება ნახშირორჟანგის CO 2 სახით (ჰაერში 0,046% მასის მიხედვით).
CaCO 3 - კირქვა, ცარცი, მარმარილო, ისლანდიური სპარი
CaCO 3 ∙MgCO 3 - დოლომიტი
SiC - კარბორუნდი
CuCO 3 ∙Cu(OH) 2 - მალაქიტი
ფიზიკური თვისებები
ბრილიანტიაქვს ატომური კრისტალური ბადე, ატომების ოთხკუთხედი განლაგება სივრცეში (ბმის კუთხე არის 109°), ძალიან მყარი, ცეცხლგამძლე, დიელექტრიკული, უფერო, გამჭვირვალე, ცუდად ატარებს სითბოს.
გრაფიტიაქვს ატომური კრისტალური ბადე, მისი ატომები განლაგებულია ფენებად რეგულარული ექვსკუთხედების წვეროებზე (შეკავშირების კუთხე 120°), მუქი ნაცრისფერი, გაუმჭვირვალე, მეტალის ბზინვარებით, რბილი, ცხიმიანი შეხებით, ატარებს სითბოს და ელექტრულ დენს, ალმასის მსგავსად. აქვს ძალიან მაღალი დნობის წერტილები (3700°C) და დუღილის (4500°C). ალმასში ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის სიგრძე (0,537 ნმ) უფრო გრძელია, ვიდრე გრაფიტში (0,142 ნმ). ალმასის სიმკვრივე უფრო დიდია ვიდრე გრაფიტის.
კარბინი – წრფივი პოლიმერი, შედგება ორი ტიპის ჯაჭვისგან: –C≡C–C≡C– ან =C=C=C=C=, კავშირის კუთხე არის 180°, შავი ფხვნილი, ნახევარგამტარი.
ფულერენები– შავი ფერის კრისტალური ნივთიერებები მეტალის ბზინვარებით, შედგება ღრუ სფერული მოლეკულებისგან (აქვს მოლეკულური სტრუქტურა) შემადგენლობის C 60, C 70 და ა.შ.
ალმასის გრაფიტის ფულერენი
ქიმიური თვისებები
ნახშირბადი არააქტიურია და სიცივეში რეაგირებს მხოლოდ ფტორთან; ქიმიური აქტივობა ხდება მაღალ ტემპერატურაზე.
ნახშირბადის ოქსიდები
ნახშირბადი აყალიბებს არამარილების წარმომქმნელ ოქსიდს CO და მარილიან ოქსიდს CO 2.
ნახშირბადის მონოქსიდი (II) CO, ნახშირბადის მონოქსიდი, ნახშირბადის მონოქსიდი– უფერო და უსუნო გაზი, წყალში ოდნავ ხსნადი, შხამიანი. მოლეკულაში კავშირი სამმაგი და ძალიან ძლიერია. ნახშირბადის მონოქსიდს ახასიათებს შემცირების თვისებები მარტივ და რთულ ნივთიერებებთან რეაქციაში.
CuO + CO = Cu + CO 2
Fe 2 O 3 + 3CO = 2FeO + 3CO 3
2CO + O 2 = 2CO 2
CO + Cl 2 = COCl 2
CO + H 2 O = H 2 + CO 2
ნახშირბადის მონოქსიდი (II) რეაგირებს H2, NaOH და მეთანოლთან:
CO + 2H 2 = CH 3 OH
CO + NaOH = HCOONa
CO + CH 3 OH = CH 3 COOH
ნახშირბადის მონოქსიდის წარმოება
1) ინდუსტრიაში (გაზის გენერატორებში):
C + O 2 = CO 2 + 402 კჯ, შემდეგ CO 2 + C = 2CO - 175 კჯ
C + H 2 O = CO + H 2 - Q,
2) ლაბორატორიაში- ფორმულის ან ოქსილის მჟავის თერმული დაშლა H2SO4-ის თანდასწრებით (კონს.):
HCOOH → H2O + CO
H 2 C 2 O 4 → CO + CO 2 + H2O
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) CO 2, ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი- წყალში ხსნადი უფერო, უსუნო და უგემური აირი დიდი რაოდენობით იწვევს დახრჩობას, ზეწოლის ქვეშ გადაიქცევა თეთრ მყარ მასად - „მშრალ ყინულში“, რომელსაც იყენებენ მალფუჭებადი საკვების გასაგრილებლად.
CO 2 მოლეკულა არაპოლარულია და აქვს წრფივი სტრუქტურა O=C=O.
ქვითარი
1. ნახშირმჟავას მარილების (კარბონატების) თერმული დაშლა. კირქვის წვა - ინდუსტრიაში:
CaCO 3 → CaO + CO 2
2. ძლიერი მჟავების მოქმედება კარბონატებზე და ბიკარბონატებზე - ლაბორატორიაში:
CaCO 3 (მარმარილო) + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2
NaHCO 3 + HCl → NaCl + H 2 O + CO 2
შეგროვების მეთოდები
ჰაერის გადაადგილება
3. ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების წვა:
CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2
4. ბიოქიმიურ პროცესებში ნელი დაჟანგვით (სუნთქვა, გახრწნა, დუღილი)
ქიმიური თვისებები
1) წყალთან ერთად იძლევა სუსტ ნახშირმჟავას:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
2) რეაგირებს ძირითად ოქსიდებთან და ფუძეებთან, წარმოქმნის ნახშირმჟავას მარილებს
Na 2 O + CO 2 → Na 2 CO 3
2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 (ჭარბი) → NaHCO 3
3) ამაღლებულ ტემპერატურაზე მას შეუძლია გამოავლინოს ჟანგვის თვისებები - აჟანგებს ლითონებს
CO 2 + 2 მგ → 2 MgO + C
4) რეაგირებს პეროქსიდებთან და სუპეროქსიდებთან:
2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
4KO 2 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 2O 2
თვისებრივი რეაქცია ნახშირორჟანგზე
კირის წყლის Ca(OH) 2 სიმღვრივე თეთრი ნალექის წარმოქმნის გამო - უხსნადი მარილი CaCO 3:
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓+ H 2 O
ნახშირბადის მჟავა
H 2 CO 3 არსებობს მხოლოდ ხსნარებში, არის არასტაბილური, სუსტი, ორფუძიანი, იშლება ეტაპობრივად, ქმნის საშუალო (კარბონატები) და მჟავე (ჰიდროკარბონატები) მარილებს, წყალში CO 2 ხსნარი იქცევა ლაკმუსის არა წითლად, არამედ ვარდისფერად.
ქიმიური თვისებები
1) აქტიური ლითონებით
H 2 CO 3 + Ca = CaCO 3 + H 2
2) ძირითადი ოქსიდებით
H 2 CO 3 + CaO = CaCO 3 + H 2 O
3) ბაზებით
H 2 CO 3 (g) + NaOH = NaHCO 3 + H 2 O
H 2 CO 3 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + 2H 2 O
4) ძალიან სუსტი მჟავა - იშლება
H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2
ნახშირმჟავას მარილები მზადდება CO 2-ის გამოყენებით:
CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
CO 2 + KOH = KHCO 3
ან გაცვლის რეაქციით:
K 2 CO 3 + BaCl 2 = 2 KCl + BaCO 3
წყალხსნარში CO 2-თან ურთიერთობისას კარბონატები გარდაიქმნება ბიკარბონატებად:
Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2 NaHCO 3
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2
პირიქით, გაცხელებისას (ან ტუტეების გავლენის ქვეშ), ბიკარბონატები გარდაიქმნება ბიკარბონატებად:
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
KHCO 3 + KOH = K 2 CO 3 + H 2 O
ტუტე ლითონების კარბონატები (გარდა ლითიუმის) მდგრადია გათბობის მიმართ, სხვა ლითონების კარბონატები გაცხელებისას იშლება:
MgCO = MgO + CO 2
ნახშირმჟავას ამონიუმის მარილები განსაკუთრებით ადვილად იშლება:
(NH 4) 2 CO 3 = 2NH 3 + CO 2 + H 2 O
NH 4 HCO 3 = NH 3 + CO 2 + H 2 O
განაცხადი
Ნახშირბადისგამოიყენება მადნებიდან ჭვარტლის, კოქსის, ლითონების მოსაპოვებლად, საპოხი მასალებიდან, მედიცინაში, როგორც გაზის შთანთქმა, საბურღი წვერების (ბრილიანტის) დასამზადებლად.
Na 2 CO 3 ∙10H 2 O - კრისტალური სოდა (სოდა ნაცარი); გამოიყენება საპნის, მინის, საღებავების, ნატრიუმის ნაერთების დასამზადებლად;
NaHCO 3 - საცხობი სოდა; გამოიყენება კვების მრეწველობაში;
CaCO 3 გამოიყენება მშენებლობაში CO 2, CaO-ს წარმოებისთვის;
K 2 CO 3 – კალიუმი;გამოიყენება მინის, საპნის, სასუქების დასამზადებლად;
CO – როგორც შემცირების საშუალება, საწვავი;
CO 2 - საკვების შესანახად, გაზიანი წყლის, სოდის, შაქრის წარმოებისთვის.
გაგრძელება. იხილეთ 21, 22, 23, 24, 25-26, 27-28, 29/2003
6. ნახშირბადის ქვეჯგუფი
Ვიცი: ნახშირბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები, მათი თვისებების დამოკიდებულება ბროლის ბადის სტრუქტურაზე; ნახშირბადის, ნახშირბადის ოქსიდების, ნახშირმჟავას, კარბონატების, სილიციუმის, სილიციუმის ოქსიდების, სილიციუმის მჟავის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები და გამოყენება; სამშენებლო მასალების შემადგენლობა და წარმოება - მინა, ცემენტი, ბეტონი, კერამიკა, მათი რაციონალური შენახვისა და გამოყენების პირობები; ხარისხობრივი რეაქცია კარბონატულ იონზე; ნახშირორჟანგის გამოვლენის მეთოდები.
Შეძლებს: ელემენტების ქვეჯგუფის დახასიათება ატომების აგებულებისა და ელემენტების პოზიციის მიხედვით პერიოდულ სისტემაში; რეაქციის განტოლებების გამოყენებით აღწერეთ შესწავლილი ნივთიერებების ქიმიური თვისებები; კარბონატული იონის და ნახშირორჟანგის პრაქტიკაში განსაზღვრა; კომბინირებული პრობლემების გადაჭრა.
Ძირითადი ცნებები:ადსორბცია, დეზორბცია, ადსორბენტი, კირის წყალი, კირის რძე, კარბიდები, სილიციდები, სილიციუმის ანჰიდრიდი, კერამიკა.
საკონტროლო კითხვები
1. როგორია ნახშირბადის ვალენტობა ნაერთებში? რატომ?
2. რა ალოტროპული ფორმები წარმოიქმნება ნახშირბადი?
3. რა განსხვავებაა გრაფიტისა და ალმასის თვისებებს შორის? რატომ არის ამ ნივთიერებების თვისებები ასე განსხვავებული?
4. რატომ აქვს გააქტიურებულ ნახშირბადს ადსორბციის უნარი?
5. რას ჰქვია ადსორბცია? სად გამოიყენება ეს ქონება?
6. რა რეაქციები შეიძლება განიცადოს ნახშირბადმა? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
7. რა ოქსიდებს წარმოქმნის ნახშირბადი?
8. როგორ არის აგებული ნახშირბადის მონოქსიდის მოლეკულა, რა სახის ქიმიური ბმა აქვს მას?
9. როგორ შეიძლება მივიღოთ ნახშირბადის(II) მონოქსიდი? მიეცით ქიმიური რეაქციის განტოლება.
10. როგორია ნახშირბადის მონოქსიდის ფიზიკური თვისებები?
11. რა რეაქციები შეიძლება განიცადოს ნახშირბადის მონოქსიდმა? მიეცით ქიმიური რეაქციების განტოლებები.
12. სად გამოიყენება ნახშირბადის(II) მონოქსიდი?
13. როგორ მოქმედებს ნახშირბადის მონოქსიდი ცოცხალ ორგანიზმზე? როგორ დავიცვათ თავი ამით მოწამვლისგან?
14. როგორ არის აგებული ნახშირორჟანგის მოლეკულა, რა სახის ქიმიური ბმა აქვს მას?
15. როგორ შეგიძლიათ მიიღოთ CO 2? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
16. რა ფიზიკური თვისებები აქვს ნახშირორჟანგს?
17. რა რეაქციებია შესაძლებელი ნახშირორჟანგზე? მიეცით შესაბამისი რეაქციის განტოლებები.
18. როგორ წარმოიქმნება საშუალო და მჟავე მარილები CO 2-ის ტუტეებთან რეაქციაში? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
19. როგორ ამოვიცნოთ ნახშირორჟანგი? დაწერეთ განტოლება CO 2-ზე ხარისხობრივი რეაქციისთვის.
20. რატომ არ უწყობს CO 2 წვას და სუნთქვას?
21. როგორია ატომების განლაგება ნახშირმჟავას მოლეკულაში?
22. რა სახის ქიმიური კავშირია ატომებს შორის ნახშირმჟავას მოლეკულაში?
23. როგორ შეგიძლიათ მიიღოთ ნახშირმჟავა? მიეცით რეაქციის განტოლება.
24. როგორ იშლება ნახშირმჟავა? ძლიერი ელექტროლიტია?
25. როგორ ჰიდროლიზდება ნატრიუმის კარბონატი ხსნარში? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
26. როგორია ლაკმუსის ფერი ნახშირმჟავას ხსნარში? რატომ?
27. რა მარილები შეიძლება წარმოქმნას ნახშირმჟავას? მიეცით ნივთიერებების ფორმულების მაგალითები.
28. ნახშირმჟავას რა მარილები გვხვდება ბუნებაში და რა ჰქვია მათ?
29. რა კარბონატები იწარმოება მრეწველობაში?
30. როგორია ნახშირმჟავას მარილების ფიზიკური თვისებები?
31. როგორ იქცევიან კარბონატები გაცხელებისას? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
32. რა ემართება ბიკარბონატებს გაცხელებისას?
33. სხვა რა რეაქციები (გარდა დაშლისა) შესაძლებელია კარბონატებზე?
34. როგორია ხარისხობრივი რეაქცია კარბონატებზე? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
35. აღწერეთ სილიციუმის ატომის აგებულება.
36. როგორია სილიციუმის შესაძლო დაჟანგვის მდგომარეობები მის ნაერთებში?
37. რა ფიზიკური თვისებები აქვს სილიციუმს?
38. როგორ შეგიძლიათ მიიღოთ სუფთა სილიციუმი? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
39. რა რეაქციებია შესაძლებელი სილიკონისთვის? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
40. როგორ ურთიერთქმედებს სილიციუმი ტუტეებთან? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
41. სად გამოიყენება სილიციუმი?
42. რა ოქსიდს წარმოქმნის სილიციუმი? რა ფორმით გვხვდება სილიციუმის ოქსიდი ბუნებაში?
43. რატომ არის სილიციუმის დიოქსიდი მყარი და ცეცხლგამძლე?
44. როგორია სილიციუმის დიოქსიდის ქიმიური თვისებები? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
45. სად გამოიყენება სილიციუმის დიოქსიდი?
46. რომელია სილიციუმის მჟავას უმარტივესი ფორმულა?
47. როგორ მივიღოთ სილიციუმის მჟავა? მიეცით რეაქციის განტოლება.
48. როგორია სილიციუმის მჟავას ფიზიკური თვისებები?
49. როგორ მიიღება სილიკატები? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
50. როგორია სილიკატების ქიმიური თვისებები? ჩაწერეთ რეაქციის განტოლებები.
51. სად გამოიყენება სილიციუმის მჟავა?
52. სად გამოიყენება სილიკატები?
53. რა მასალებს აწარმოებს სილიკატური მრეწველობა?
54. რა არის ნედლეული მინის წარმოებისთვის?
55. როგორ შეგიძლიათ შეცვალოთ მინის თვისებები?
56. სად გამოიყენება მინა?
57. სად გამოიყენება კერამიკული ნაწარმი?
58. რა არის ნედლეული ცემენტის წარმოებისთვის?
59. სად გამოიყენება ცემენტი?
60. რა ელემენტები ქმნიან ნახშირბადის ოჯახს?
61. როგორ იცვლება ნახშირბადის ქვეჯგუფის ელემენტების თვისებები ატომის ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად? რატომ?
62. სად გამოიყენება ნახშირბადის ოჯახის ელემენტები?
6.1. ამოცანების გადაჭრა თემაზე "ნახშირბადის ქვეჯგუფი"
დავალება 1.როდესაც 3,8 გ ნატრიუმის კარბონატისა და ნატრიუმის ბიკარბონატის ნარევი დამუშავდა მარილმჟავით, წარმოიქმნა 896 მლ გაზი.
(კარგად.). რა მოცულობის მარილმჟავა (მასური ფრაქცია - 20%, სიმკვრივე - 1,1 გ/სმ3) მოიხმარა და როგორი იყო საწყისი ნარევი?
გამოსავალი
1. ნივთიერების რაოდენობის გამოთვლა:
(CO 2) = 0,896 (ლ)/22,4 (ლ/მოლი) = 0,04 მოლი.
მოდით აღვნიშნოთ X CO 2 გაზის რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა Na 2 CO 3 ჰიდროქლორინის მჟავასთან რეაქციაში. მერე
(CO 2) გამოთავისუფლებული NaHCO 3-ის HCl-თან რეაქციის დროს უდრის (0.04 - X) მოლი. დავწეროთ რეაქციის განტოლებები:
2. გავაკეთოთ ჩანაწერი ნარევის რაოდენობრივი შემადგენლობის დასადგენად:
106X + 84 (0,04 – X) = 3.8, აქედან X= 0,02 მოლი;
მ(Na 2 CO 3) = 0.02 106 = 2.12 გ,
მ(NaHCO 3) = 0.02 84 = 1.68 გ.
3. გამოთვალეთ მჟავას მოცულობა. Na 2 CO 3-თან რეაქცია მოიხმარს 0,04 მოლ HCl-ს, ხოლო NaHCO 3-თან რეაქცია მოიხმარს 0,02 მოლ HCl-ს.
უპასუხე. 9,95 მლ HCl მჟავა; 2,12 გ Na 2 CO 3 და 1,68 გ NaHCO 3.
დავალება 2.რა მოცულობის ნახშირორჟანგი უნდა გაივლოს (არა.) 80 გ მასის ხსნარში 5%-ზე გახსნილი ბარიუმის ჰიდროქსიდის მასური ფრაქციის საშუალებით, რომ მივიღოთ ბარიუმის ბიკარბონატი?
გამოსავალი
1. შევქმნათ რეაქციის განტოლება:
2. გამოვთვალოთ ორიგინალური ნაერთების ნივთიერებების რაოდენობა, რომლებიც რეაგირებდნენ:
მ(Ba(OH) 2) = 80 0.05 = 4 გ,
(Ba(OH) 2) = 4/171 = 0.0234 მოლი;
(CO 2) = 2 (Ba(OH) 2) = 2 0,0234 = 0,0468 მოლი.
3. გამოთვალეთ გაზის მოცულობა:
ვ(CO 2) = 0,0468 22,4 = 1,05 ლ.
უპასუხე. 1,05 ლ CO 2.
დავალება 3. 1 ლიტრი ნახშირბადის ოქსიდების (II) და (IV) ნარევი გადაიტანეს კირწყალში. წარმოქმნილი ნალექი გაფილტრული და გამხმარი იყო, ნალექის მასა იყო 2,45 გ. დაადგინეთ საწყის ნარევში გაზის შემცველობა მოცულობის პროცენტულად.
(კარგად.).
გამოსავალი
1. ჩამოვწეროთ რეაქციის განტოლებები:
2. გამოთვალეთ CO 2 ნივთიერების რაოდენობა:
(CO 2) = (CaCO 3) = 2,45/100 = 0,0245 მოლი.
3. გამოთვალეთ ნარევში გაზების მოცულობა და მოცულობითი წილადები:
ვ(CO 2) = 22,4 0,0245 = 0,5488 ლ, (CO 2) = 54,88%;
ვ(SD) = 1 – 0.5488 = 0.4512 ლ, (SD) = 45.12%.
უპასუხე. მოცულობითი ფრაქციები (CO 2) = 54,88%; (SD) = 45,12%.
თვითკონტროლის ამოცანები
1. რა ნივთიერებებთან ურთიერთქმედებს ნახშირბადის(IV) მონოქსიდი: ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან, წყალთან, მაგნიუმის კარბონატთან, ნატრიუმის ქლორიდთან, კალციუმის ოქსიდთან, სპილენძის(II) ჰიდროქსიდთან, ნახშირთან, კირის წყალთან? დაწერეთ განტოლებები შესაძლო რეაქციებისთვის.
2. ერთი სინჯარა შეიცავს ნატრიუმის კარბონატის ხსნარს, ხოლო მეორე შეიცავს ნატრიუმის სულფატს. თითოეულ სინჯარას დაემატა ბარიუმის ქლორიდის ხსნარი და ორივე შემთხვევაში წარმოიქმნა თეთრი ნალექი. როგორ განვსაზღვროთ რომელი სინჯარა შეიცავს კარბონატს? დაწერეთ მოლეკულური და იონური რეაქციის განტოლებები.
3. ახსენით რედოქს პროცესები, აჩვენეთ ელექტრონების გადასვლები ელექტრონული ბალანსის მეთოდით:
4. ჩამოწერეთ შემდეგი გარდაქმნების რეაქციის განტოლებები:
5. დოლომიტის MgCO 3 CaCO 3 50 გ მასის ნიმუშზე ჭარბი მარილმჟავას ზემოქმედებისას გამოიყოფა 11,2 ლიტრი ნახშირორჟანგი (ნ.ე.). განსაზღვრეთ მინარევების მასობრივი წილი ამ დოლომიტის ნიმუშში.
უპასუხე. 8%.
6. ცნობილია, რომ ნახშირის წვისას გამოიყოფა 402 კჯ/მოლი, ხოლო კირქვის წვისას 180 კჯ/მოლი სითბო. ამ მონაცემების გამოყენებით დაადგინეთ ნახშირის მასა (ნახშირბადის 0,98 მასის ფრაქციის შემცველი), რომელიც საჭიროა 5% მინარევების შემცველი 1 კგ კირქვის დასაშლელად.
უპასუხე. '52
7. 1,68 ლ ნახშირბადის (II) და (IV) ოქსიდების ნარევი ოთახის ტემპერატურაზე გადაიტანეს 50 მლ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში 2 მოლ/ლ კონცენტრაციით, რის შემდეგაც ხსნარში ტუტის შემცველობა განახევრდა. განსაზღვრეთ გაზების საწყისი ნარევის შემადგენლობა მასის და მოცულობის პროცენტებში.
უპასუხე. (SD) = 33,3%, (SD) = 24,1%;
(CO 2) = 66,7%, (CO 2) = 75,9%.
8. 16 გ რკინის(III) ოქსიდის ნახშირბადის მონოქსიდით სრული შემცირების შედეგად მიღებული აირი გადის 98,2 მლ კალიუმის ჰიდროქსიდის 15%-იან ხსნარში (სიმკვრივე - 1,14 კგ/დმ3). რამდენი ლიტრი ნახშირბადის მონოქსიდი (II) მოიხმარა?
(კარგად.)? როგორია წარმოქმნილი მარილის შემადგენლობა და მასა?
უპასუხე. 6,72 ლ CO, 30 გ KHSO 3.
7. ლითონების ზოგადი თვისებები
Ვიცი: ლითონების პოზიცია ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში დ.ი.მენდელეევის მიერ; ლითონების სტრუქტურა და ფიზიკური თვისებები; ლითონების გამოჩენა ბუნებაში; ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები; კოროზიის სახეები და მისგან დაცვის მეთოდები; ელექტროლიზი, როგორც რედოქს პროცესი და მისი გამოყენება; შენადნობების კლასიფიკაცია, ზოგიერთი შენადნობის შემადგენლობა, მათი თვისებები და გამოყენება; ლითონის ძაბვების ელექტროქიმიური სერიის არსი და მნიშვნელობა.
Შეძლებს: ახასიათებს ლითონებს პერიოდულ სისტემაში ელემენტების პოზიციისა და ატომების აგებულების მიხედვით; ახასიათებს ლითონების ფიზიკურ თვისებებს; ლითონების ზოგადი თვისებების ამსახველი რეაქციის განტოლებების შედგენა; მარილებისა და ტუტეების დნობისა და ხსნარების ელექტროლიზის დიაგრამებისა და განტოლებების შედგენა; სტანდარტული და კომბინირებული პრობლემების გადაჭრა.
Ძირითადი ცნებები: ლითონის ბმა, ლითონის კრისტალური გისოსი, გალვანური უჯრედი, ელექტროქიმიური უჯრედი, კოროზია, ელექტროლიზი, ელექტრომოპოვება, ლითონების ელექტროლიტური დამუშავება, ელექტრული მოპირკეთება, ელექტრული დალაგება, შენადნობები.
ლითონების რეაქცია მჟავებთან
აქტიურ ლითონებს შეუძლიათ რეაგირება მჟავებთან წყალბადის გამოყოფისთვის (ჩანაცვლების რეაქციები).
დაბალაქტიური ლითონები არ ანაცვლებენ წყალბადს მჟავებისგან.
საკონტროლო კითხვები
1. რა მნიშვნელობა აქვს ლითონებს ადამიანის ცხოვრებაში?
2. როგორია ლითონის ატომების სტრუქტურული თავისებურებები?
3. სად მდებარეობს ლითონები დ.ი.მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში?
4. რამდენი გარე ელექტრონი აქვს ძირითადი და მეორადი ქვეჯგუფების ლითონის ატომებს?
5. რა ფორმით შეიძლება აღმოჩნდეს ლითონები ბუნებაში?
6. როგორ შეიძლება ლითონების მიღება მათი ნაერთებისგან?
7. როგორ არის აგებული ლითონების ბროლის ბადე?
8. როგორია ლითონების ფიზიკური თვისებები?
9. როგორ იქცევიან ლითონის ატომები ქიმიურ რეაქციებში და რატომ?
10. რა თვისებებს ავლენენ ლითონები ქიმიურ რეაქციებში - ჟანგვის აგენტები თუ აღმდგენი საშუალებები?
11. გვიამბეთ ლითონების ელექტროქიმიური ძაბვის სერიის შესახებ.
12. ჩამოთვალეთ რეაქციები, რომლებიც შეიძლება განიცადონ ლითონებმა.
13. როგორ არის დაკავშირებული ლითონის ატომებისა და ლითონის იონების ქიმიური აქტივობები?
14. ორთქლი სრომელი მეტალია მომაკვდინებელი? აღწერეთ მოწამვლის ნიშნები.
15. რა არის ლითონის კოროზია და როგორ დავიცვათ ლითონი მისგან?
16. ჩამოთვალეთ ტუტე ლითონები. რატომ ეძახიან ასე?
17. როგორია ტუტე ლითონის ატომების სტრუქტურული მახასიათებლები?
18. როგორ შეიძლება მივიღოთ ტუტე ლითონები?
19. როგორია ტუტე ლითონების ფიზიკური თვისებები?
20. რა ოქსიდები და პეროქსიდები მიიღება ტუტე ლითონების დაჟანგვის შედეგად?
21. როგორია ნაერთში ტუტე ლითონის ჟანგვის მდგომარეობა? რატომ?
22. როგორ წარმოიქმნება ტუტე ლითონის ჰიდრიდი? როგორია მასში წყალბადის დაჟანგვის მდგომარეობა?
23. როგორ რეაგირებს ტუტე მეტალი მარილის ხსნართან?
24. როგორ აფერადებენ ალი ტუტე ლითონის ატომები და იონები?
25. რა რეაქციებია დამახასიათებელი ტუტე ლითონებისთვის?
26. რა ქიმიურ ბმებს ქმნიან ტუტე ლითონები არალითონებთან?
27. როგორ ურთიერთქმედებს ნატრიუმის პეროქსიდი ნახშირორჟანგთან?
28. სად გამოიყენება ტუტე ლითონები?
29. რომელი ტუტე მეტალია ყველაზე აქტიური და რატომ?
30. როგორ ურთიერთქმედებს სუპეროქსიდი CO 2 CO 2-თან? დაწერეთ რეაქციის განტოლება.
7.1. დნობის ელექტროლიზი
კათოდი
– აღმდგენი აგენტი, მასზე ხდება ლითონის კათიონებით ელექტრონების მიღების პროცესი.
ანოდი
– ჟანგვის აგენტი, მასზე ხდება ელექტრონების დონაციის პროცესი მჟავე ნარჩენების ან ჰიდროქსიდის იონების მიერ.
OH – იონების დაჟანგვის შემთხვევაში დგება დიაგრამა:
4OH – – 4e = 2H 2 O + O 2.
გამდნარი მარილების ელექტროლიზი.
(ალგორითმი 30.)
სავარჯიშო 1. შეადგინეთ გამდნარი ნატრიუმის ბრომიდის ელექტროლიზის სქემა.
დავალება 2.შეადგინეთ გამდნარი ნატრიუმის სულფატის ელექტროლიზის სქემა.
ტუტეების დნობის ელექტროლიზი.
(ალგორითმი 31.)
სავარჯიშო 1. შეადგინეთ გამდნარი ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ელექტროლიზის სქემა.
7.2. ხსნარების ელექტროლიზი
ელექტროლიზი არის რედოქსის პროცესი, რომელიც ხდება ელექტროდებზე, როდესაც ელექტროლიტში ელექტრო დენი გადის. ელექტროლიზის დროს კათოდი არის აღმდგენი აგენტი, რადგან ის თმობს ელექტრონებს, ხოლო ანოდი არის ჟანგვის აგენტი, რადგან ის იღებს ელექტრონებს ანიონებიდან.
ინერტული (უხსნადი) ანოდის (მაგალითად, გრაფიტი, ქვანახშირი, პლატინა, ირიდიუმი) გამოყენებით ხსნარების ელექტროლიზის დროს კათოდსა და ანოდზე ყველაზე სავარაუდო პროცესის შესარჩევად, გამოიყენეთ შემდეგი წესები.
1. ანოდზე წარმოიქმნება შემდეგი:
ა) F – ანიონების შემცველი ხსნარების ელექტროლიზის დროს, –
, , , OH – , – O 2 ;
ბ) Cl – , Br – , I – – Cl 2 , Br 2 , I 2 ანიონების დაჟანგვის დროს.
2. კათოდზე წარმოიქმნება შემდეგი:
ა) Al 3+-ის მარცხნივ ძაბვის სერიაში მდებარე იონების შემცველი ხსნარების ელექტროლიზის დროს – H 2;
ბ) თუ იონები განლაგებულია წყალბადის – ლითონების მარჯვნივ ძაბვის სერიაში;
გ) თუ იონები განლაგებულია ძაბვის დიაპაზონში Al 3+-სა და H+-ს შორის, მაშინ კათოდზე შეიძლება მოხდეს კონკურენტული პროცესები - როგორც ლითონების, ასევე წყალბადის შემცირება;
დ) თუ წყალხსნარი შეიცავს სხვადასხვა ლითონის კათიონებს, მაშინ მათი შემცირება ხდება სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის მნიშვნელობის შემცირების მიზნით (მარჯვნიდან მარცხნივ ლითონის ძაბვების სერიის გასწვრივ).
აქტიური (ხსნადი) ანოდის (სპილენძის, ვერცხლის, თუთიის, ნიკელის, კადმიუმის) გამოყენების შემთხვევაში ანოდი თავად განიცდის დაჟანგვას (იხსნება) და კათოდზე, ლითონის კათიონების გარდა, მარილებისა და წყალბადის იონების გარდა. მცირდება ანოდის გახსნით მიღებული კათიონები.
მოსახერხებელია ლითონების შემცირების თვისებების შედარება ელექტროქიმიური ძაბვის სერიის გამოყენებით, რომელიც მოიცავს წყალბადს. ამ სერიის ელემენტების შემცირების უნარი მცირდება მარცხნიდან მარჯვნივ, ხოლო შესაბამისი კათიონების ჟანგვის უნარი იმავე მიმართულებით იზრდება.
მარილის წყალხსნარის ელექტროლიზი.
(ალგორითმი 32.)
სავარჯიშო 1.შეადგინეთ ნატრიუმის ქლორიდის წყალხსნარის ელექტროლიზის სქემა ინერტული ელექტროდების გამოყენებით.
დავალება 2.შეადგინეთ სპილენძის(II) სულფატის წყალხსნარის ელექტროლიზის სქემა ინერტული ელექტროდების გამოყენებით.
ტუტე ხსნარის ელექტროლიზი.
(ალგორითმი 33.)
სავარჯიშო 1.შეადგინეთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარის ელექტროლიზის სქემა.
თვითკონტროლის ამოცანები
1. შეადგინეთ ელექტროლიზის სქემები:
ა) კალციუმის ქლორიდის, კალიუმის ჰიდროქსიდის, ლითიუმის სულფატის დნება;
ბ) მაგნიუმის ქლორიდის, კალიუმის სულფატის, ვერცხლისწყლის(II) ნიტრატის წყალხსნარები.
2. რა რეაქციებია პრაქტიკულად შესაძლებელი:
ა) Cu + HCl ... ;
ბ) Mg + H 2 SO 4 (განზავებული) ...;
გ) Zn + Pb(NO 3) 2 ...;
დ) Cu + ZnCl 2 ...;
ე) Ca + H 2 O ...;
ე) Fe + Cl 2 ... ?
3. ფოლადის საფარზე არის სპილენძის მოქლონი. რა გატყდება პირველი - საფარი თუ მოქლონი? რატომ?
4. არსებობს რკინის ნაწარმი, რომელიც დაფარულია თუნუქის დამცავი ფილმით (დაკონსერვებული რკინა). რა მოხდება, როდესაც ასეთი პროდუქტი ჰაერში გაცხელდება? დაწერეთ განტოლებები მომხდარი რეაქციებისთვის.
5. რა მოცულობის წყალბადი (n.u.) გამოიყოფა წყალში 1:1:2 ნატრიუმის, კალიუმის და სპილენძის შენადნობისგან დამზადებული პროდუქტის ჩაძირვისას?
უპასუხე. 3,86 ლ.
6. გამოთვალეთ გოგირდმჟავას 9,8%-იანი ხსნარის მასა, რომელიც საჭირო იქნება თუთიის ოთხი გრანულის დასაშლელად, თუ თითოეული გრანულის მასა არის 0,2 გ.
უპასუხე. 12,3 გ.
7. გამოთვალეთ რამდენი იქნება კალიუმის ჰიდროქსიდის მასური წილი ხსნარში, თუ 80 მლ წყალში ხსნიან 3,9 გ მასის კალიუმს.
უპასუხე. 6,68%.
8. გარკვეული ლითონის სულფატის ელექტროლიზის დროს ანოდზე გამოიყოფა 176 მლ ჟანგბადი (n.o.), ხოლო კათოდზე 1 გ ლითონი. რა ლითონის სულფატი აიღეს?
უპასუხე. CuSO4.
9. 18 გ მასის რკინის ფირფიტა ჩაეფლო სპილენძის(II) სულფატის ხსნარში. სპილენძით დაფარვისას მისი მასა გახდა 18,2 გ.რკინის რა მასა შევიდა ხსნარში?
უპასუხე. 1,4გრ.
10. 5გრ მასის რკინის ფირფიტა ჩაეფლო გარკვეული დროის განმავლობაში სპილენძის(II) სულფატის 15%-იან ხსნარში 50მლ, რომლის სიმკვრივეა 1,12გ/სმ 3. ფირფიტის ამოღების შემდეგ დადგინდა მისი მასა 5,16გრ რა არის სპილენძის(II) სულფატის მასა დარჩენილ ხსნარში?
უპასუხე. 5,2 გ.
პასუხები ამოცანებს თვითკონტროლისთვის
6.1. ამოცანების გადაჭრა თემაზე "ნახშირბადის ქვეჯგუფი"
სანამ ნახშირორჟანგის ქიმიურ თვისებებს განვიხილავთ, მოდით გავარკვიოთ ამ ნაერთის ზოგიერთი მახასიათებელი.
Ზოგადი ინფორმაცია
ეს არის ცქრიალა წყლის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი. სწორედ ეს ანიჭებს სასმელს სიახლეს და ცქრიალა ხარისხს. ეს ნაერთი არის მჟავე, მარილის წარმომქმნელი ოქსიდი. ნახშირორჟანგი არის 44 გ/მოლი. ეს გაზი ჰაერზე მძიმეა, ამიტომ გროვდება ოთახის ქვედა ნაწილში. ეს ნაერთი წყალში ცუდად ხსნადია.
ქიმიური თვისებები
მოკლედ განვიხილოთ ნახშირორჟანგის ქიმიური თვისებები. წყალთან ურთიერთობისას წარმოიქმნება სუსტი ნახშირბადის მჟავა. თითქმის მაშინვე ფორმირების შემდეგ, იგი იშლება წყალბადის კათიონებად და კარბონატულ ან ბიკარბონატულ ანიონებად. შედეგად მიღებული ნაერთი რეაგირებს აქტიურ ლითონებთან, ოქსიდებთან და ასევე ტუტეებთან.
რა არის ნახშირორჟანგის ძირითადი ქიმიური თვისებები? რეაქციის განტოლებები ადასტურებს ამ ნაერთის მჟავე ბუნებას. (4) შეუძლია კარბონატების წარმოქმნა ძირითადი ოქსიდებით.
ფიზიკური თვისებები
ნორმალურ პირობებში ეს ნაერთი არის აირისებრ მდგომარეობაში. როდესაც წნევა იზრდება, ის შეიძლება გარდაიქმნას თხევად მდგომარეობაში. ეს გაზი არის უფერო, უსუნო და აქვს ოდნავ მომჟავო გემო. თხევადი ნახშირორჟანგი არის უფერო, გამჭვირვალე, ძალიან მოძრავი მჟავა, რომელიც თავისი გარე პარამეტრებით ჰგავს ეთერს ან ალკოჰოლს.
ნახშირორჟანგის ფარდობითი მოლეკულური წონაა 44 გ/მოლი. ეს თითქმის 1,5-ჯერ მეტია ვიდრე ჰაერი.
თუ ტემპერატურა დაეცემა -78,5 გრადუს ცელსიუსამდე წარმოიქმნება წარმოქმნა, სიხისტე ცარცის მსგავსია. როდესაც ეს ნივთიერება აორთქლდება, წარმოიქმნება ნახშირბადის მონოქსიდი აირი (4).
ხარისხობრივი რეაქცია
ნახშირორჟანგის ქიმიური თვისებების განხილვისას აუცილებელია გამოვყოთ მისი ხარისხობრივი რეაქცია. როდესაც ეს ქიმიური ნივთიერება ურთიერთქმედებს კირის წყალთან, წარმოიქმნება კალციუმის კარბონატის მოღრუბლული ნალექი.
კავენდიშმა შეძლო ნახშირბადის მონოქსიდის ისეთი დამახასიათებელი ფიზიკური თვისებების აღმოჩენა (4), როგორიცაა წყალში ხსნადობა, ასევე მაღალი სპეციფიკური სიმძიმე.
ლავუაზიემ ჩაატარა კვლევა, რომელშიც ის ცდილობდა სუფთა ლითონის იზოლირებას ტყვიის ოქსიდისგან.
ასეთი კვლევების შედეგად გამოვლენილი ნახშირორჟანგის ქიმიური თვისებები გახდა ამ ნაერთის შემცირების თვისებების დადასტურება. ლავუაზიემ მოახერხა ლითონის მიღება ტყვიის ოქსიდის ნახშირბადის მონოქსიდით კალცინით (4). იმის დასარწმუნებლად, რომ მეორე ნივთიერება ნახშირბადის მონოქსიდი იყო (4), მან აირში გადაიტანა კირის წყალი.
ნახშირორჟანგის ყველა ქიმიური თვისება ადასტურებს ამ ნაერთის მჟავე ბუნებას. ეს ნაერთი საკმარისი რაოდენობით გვხვდება დედამიწის ატმოსფეროში. დედამიწის ატმოსფეროში ამ ნაერთის სისტემატური ზრდით შესაძლებელია კლიმატის სერიოზული ცვლილება (გლობალური დათბობა).
ეს არის ნახშირორჟანგი, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცოცხალ ბუნებაში, რადგან ეს ქიმიკატი აქტიურ მონაწილეობას იღებს ცოცხალი უჯრედების მეტაბოლიზმში. სწორედ ეს ქიმიური ნაერთია ცოცხალი ორგანიზმების სუნთქვასთან დაკავშირებული სხვადასხვა ჟანგვითი პროცესის შედეგი.
დედამიწის ატმოსფეროში შემავალი ნახშირორჟანგი ცოცხალი მცენარეებისთვის ნახშირბადის მთავარი წყაროა. ფოტოსინთეზის პროცესში (სინათლეში) ხდება ფოტოსინთეზის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს გლუკოზის წარმოქმნა და ატმოსფეროში ჟანგბადის გამოყოფა.
ნახშირორჟანგი არ არის ტოქსიკური და არ უწყობს ხელს სუნთქვას. ატმოსფეროში ამ ნივთიერების გაზრდილი კონცენტრაციით, ადამიანს აღენიშნება სუნთქვის შეკავება და ძლიერი თავის ტკივილი. ცოცხალ ორგანიზმებში ნახშირორჟანგს მნიშვნელოვანი ფიზიოლოგიური მნიშვნელობა აქვს, მაგალითად, აუცილებელია სისხლძარღვთა ტონუსის რეგულირებისთვის.
მიღების მახასიათებლები
სამრეწველო მასშტაბით, ნახშირორჟანგი შეიძლება გამოიყოს გრიპის აირებისგან. გარდა ამისა, CO2 არის დოლომიტისა და კირქვის დაშლის გვერდითი პროდუქტი. ნახშირორჟანგის წარმოების თანამედროვე დანადგარები გულისხმობს ეთანამინის წყალხსნარის გამოყენებას, რომელიც შთანთქავს აირში შემავალ გაზს.
ლაბორატორიაში ნახშირორჟანგი გამოიყოფა კარბონატების ან ბიკარბონატების მჟავებთან რეაქციით.
ნახშირორჟანგის გამოყენება
ეს მჟავე ოქსიდი გამოიყენება ინდუსტრიაში, როგორც საფუარის აგენტი ან კონსერვანტი. პროდუქტის შეფუთვაზე ეს ნაერთი მითითებულია როგორც E290. თხევადი სახით ნახშირორჟანგი გამოიყენება ცეცხლმაქრებში ხანძრის ჩასაქრობად. ნახშირბადის მონოქსიდი (4) გამოიყენება გაზიანი წყლისა და ლიმონათიანი სასმელების დასამზადებლად.