Химические свойства углерода и некоторых его соединений. Некоторые физические и химические свойства углерода приведены в статье ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ. Реакционная способность углерода зависит от его модификации, температуры и дисперсности. При низких температурах все формы углерода достаточно инертны, но при нагревании окисляются кислородом воздуха, образуя оксиды:

Мелкодисперсный углерод в избытке кислорода способен взрываться при нагревании или от искры. Кроме прямого окисления существуют более современные методы получения оксидов.

Субоксид углерода C₃O₂ образуется при дегидратации малоновой кислоты над P₄O₁₀:

C₃O₂ имеет неприятный запах, легко гидролизуется, вновь образуя малоновую кислоту.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ УГЛЕРОДА
	CO	CO2	C3O2
Молекулярная масса	28,010	44,010	68,030
Температура кипения, ° С	–192	–56,6	–7
Температура замерзания, ° С	–199	–78,5	–111,3
Плотность, г/л (при 0° С)	1,250	1,977	1,114
Растворимость, объем/объем воды (при 0° С)	0,03	1,7	Реагирует с водой

Монооксид углерода(II) СО образуется при окислении любой модификации углерода в условиях недостатка кислорода. Реакция экзотермична, выделяется 111,6 кДж/моль. Кокс при температуре белого каления реагирует с водой: C + H₂O = CO + H₂; образующаяся газовая смесь называется «водяной газ» и является газообразным топливом. СO образуется также при неполном сгорании нефтепродуктов, в заметных количествах содержится в автомобильных выхлопах, получается при термической диссоциации муравьиной кислоты:

Степень окисления углерода в СО равна +2, а поскольку углерод более устойчив в степени окисления +4, то СО легко окисляется кислородом до CO₂: CO + O₂ ® CO₂, эта реакция сильно экзотермична (283 кДж/моль). СО применяют в промышленности в смеси с H₂ и другими горючими газами в качестве топлива или газообразного восстановителя. При нагревании до 500° C CO в заметной степени образует С и CO₂, но при 1000° C равновесие устанавливается при малых концентрациях СO₂. CO реагирует с хлором, образуя фосген – COCl₂, аналогично протекают реакции с другими галогенами, в реакции с серой получается сульфид карбонила COS, с металлами (M) СO образует карбонилы различного состава M(CO)_x, являющиеся комплексными соединениями. Карбонил железа образуется при взаимодействии гемоглобина крови с CO, препятствуя реакции гемоглобина с кислородом, так как карбонил железа – более прочное соединение. В результате блокируется функция гемоглобина как переносчика кислорода к клеткам, которые при этом погибают (и в первую очередь поражаются клетки мозга). (Отсюда еще одно название СО – «угарный газ»). Уже 1% (об.) СO в воздухе опасен для человека, если он находится в такой атмосфере более 10 мин. Некоторые физические свойства СО приведены в таблице.

назад   дальше