1. Оксид углерода (II)

Оксид уг­ле­ро­да (II), или, как его еще можно на­звать, мо­но­ок­сид уг­ле­ро­да, а также угар­ный газ – это несо­ле­об­ра­зу­ю­щий оксид. По своим фи­зи­че­ским свой­ствам оксид уг­ле­ро­да (II) – бес­цвет­ный газ, без за­па­ха, плохо рас­тво­ри­мый в воде. Угар­ным газом это ве­ще­ство на­зы­ва­ют по­то­му, что оно очень ядо­ви­то.

Мо­но­ок­сид уг­ле­ро­да об­ра­зу­ет­ся при непол­ном сго­ра­нии угля или ор­га­ни­че­ских ве­ществ:

2С + О₂ = 2СО.

В ла­бо­ра­то­рии его легче всего по­лу­чить, дей­ствуя на му­ра­вьи­ную кис­ло­ту кон­цен­три­ро­ван­ной сер­ной кис­ло­той, ко­то­рая свя­зы­ва­ет воду:

H₂SO₄, t

НСООН     →      СО↑ + Н₂О

Оксид уг­ле­ро­да (II) – силь­ный вос­ста­но­ви­тель, его ши­ро­ко ис­поль­зу­ют в ме­тал­лур­гии для вос­ста­нов­ле­ния ме­тал­лов из их ок­си­дов:

СО + CuO = Cu + CO₂

В кис­ло­ро­де и на воз­ду­хе оксид уг­ле­ро­да (II) горит го­лу­бо­ва­тым пла­ме­нем, вы­де­ляя много теп­ло­ты, при этом об­ра­зу­ет­ся оксид уг­ле­ро­да (IV):

2СО + О₂ = 2СО₂ + 577 кДж

2. Оксид углерода (IV)

Оксид уг­ле­ро­да (IV), или ди­ок­сид уг­ле­ро­да, а также уг­ле­кис­лый газ яв­ля­ет­ся ти­пич­но кис­лот­ным ок­си­дом, в ко­то­ром уг­ле­род на­хо­дит­ся в сте­пе­ни окис­ле­ния +4. Этот оксид спо­со­бен вза­и­мо­дей­ство­вать с водой с об­ра­зо­ва­ни­ем уголь­ной кис­ло­ты, с ос­нов­ны­ми ок­си­да­ми и ще­ло­ча­ми.

Уг­ле­кис­лый газ не имеет цвета и за­па­ха, в 1,5 раза тя­же­лее воз­ду­ха и непло­хо рас­тво­рим в воде. Всем из­вест­ная га­зи­ро­ван­ная вода – это рас­твор ок­си­да уг­ле­ро­да (IV) в воде. При обыч­ной тем­пе­ра­ту­ре и вы­со­ком дав­ле­нии ди­ок­сид уг­ле­ро­да сжи­жа­ет­ся. При его ис­па­ре­нии по­гло­ща­ет­ся так много теп­ло­ты, что часть ок­си­да уг­ле­ро­да (IV)пре­вра­ща­ет­ся в сне­го­об­раз­ную массу – «сухой лед» (Рис. 1).

Рис. 1. Сухой лед

Бла­го­да­ря тому, что оксид уг­ле­ро­да (IV) не под­дер­жи­ва­ет го­ре­ния, им за­пол­ня­ют ог­не­ту­ши­те­ли.

3. Угольная кислота

При рас­тво­ре­нии ок­си­да уг­ле­ро­да (IV) в воде об­ра­зу­ет­ся уголь­ная кис­ло­та:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃

Эта кис­ло­та от­но­сит­ся к сла­бым кис­ло­там и в вод­ном рас­тво­ре под­вер­га­ет­ся сту­пен­ча­той дис­со­ци­а­ции:

Для уголь­ной кис­ло­ты ха­рак­тер­но об­ра­зо­ва­ние кис­лых солей.

ОПЫТ 1. Про­пу­стим через рас­твор гид­рок­си­да каль­ция уг­ле­кис­лый газ, по­лу­ча­ем нерас­тво­ри­мый кар­бо­нат каль­ция (Рис. 2).

Ca(OH)₂  + CO₂  = CaCO₃ ↓ + H₂O

Рис. 2. Кар­бо­нат каль­ция

4. Карбонаты и гидрокарбонаты

Кар­бо­на­ты – соли уголь­ной кис­ло­ты, в ко­то­рых за­ме­ще­ны оба иона во­до­ро­да. Когда за­ме­щен толь­ко один ион во­до­ро­да, по­лу­ча­ют­ся гид­ро­кар­бо­на­ты. Боль­шин­ство кар­бо­на­тов – нерас­тво­ри­мые со­еди­не­ния, все гид­ро­кар­бо­на­ты – рас­тво­ри­мые. Нерас­тво­ри­мый кар­бо­нат пре­вра­ща­ет­ся в рас­тво­ри­мый гид­ро­кар­бо­нат при про­пус­ка­нии через рас­твор с осад­ком уг­ле­кис­ло­го газа.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ↔ Ca(HCO₃)₂

При на­гре­ва­нии рас­тво­ра гид­ро­кар­бо­на­та вы­де­ля­ет­ся уг­ле­кис­лый газ, и вновь об­ра­зу­ет­ся нерас­тво­ри­мый кар­бо­нат каль­ция.

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O

Раз­ло­же­ние гид­ро­кар­бо­на­тов при неболь­шом на­гре­ва­нии нашло свое при­ме­не­ние. На­при­мер, гид­ро­кар­бо­нат на­трия (в быту он на­зы­ва­ет­ся пи­ще­вой содой) на­чи­на­ет раз­ла­гать­ся уже при 50°С:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

Пи­ще­вую соду ис­поль­зу­ют, на­при­мер, при вы­печ­ке хлеба. При на­гре­ва­нии она раз­ла­га­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем ди­ок­си­да уг­ле­ро­да, бла­го­да­ря чему хлеб ста­но­вит­ся пыш­ным.

Для всех солей уголь­ной кис­ло­ты ха­рак­тер­на об­мен­ная ре­ак­ция с кис­ло­та­ми, при­зна­ком ко­то­рой яв­ля­ет­ся вы­де­ле­ние уг­ле­кис­ло­го газа, так как в ре­зуль­та­те этой ре­ак­ции об­ра­зу­ет­ся уголь­ная кис­ло­та, ко­то­рая сразу раз­ла­га­ет­ся на воду и уг­ле­кис­лый газ. На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии кар­бо­на­та каль­ция с со­ля­ной кис­ло­той об­ра­зу­ют­ся хло­рид каль­ция, вода и уг­ле­кис­лый газ:

СаСО₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑