Sifat fisik dan kimia karbon. Karbon - sifat kimia dan fisik Senyawa karbon dengan halogen

Tipe karbon Tipe karbonik adalah yang paling umum terjadi pada pasien, dan hal ini bukanlah suatu kebetulan. Karbon merupakan unsur sentral kehidupan organik, dan semua zat dibagi menjadi organik dan anorganik tergantung ada tidaknya karbon dalam komposisinya.

2. Elektrokimia karbon

2. Elektrokimia karbon Saat ini, karbon, karena strukturnya yang berlapis dalam bentuk grafit, banyak digunakan untuk sintesis senyawa interstisial grafit, yang kemudian diterapkan pada sumber arus litium (baterai), yang digunakan dalam sains,

hal. Semuanya milik R-elemen, karena sedang diselesaikan R-kulit elektronik lapisan luar (Tabel 15).

Ketika muatan inti meningkat, jari-jari atom meningkat dan keelektronegatifan menurun secara nyata. Dalam hal ini, sifat logam meningkat secara nyata dari karbon menjadi timbal. Oleh karena itu, ia memiliki sifat logam yang terdefinisi dengan baik, sementara ia dianggap sebagai non-logam.
Lapisan luar empat elektron dan jari-jari atom kecil karbon dan silikon mendorong pembentukan ikatan kovalen yang merupakan ciri khas unsur-unsur ini. Ciri karbon dan silikon adalah kemampuannya untuk membentuk rantai panjang atom dengan nama yang sama, yang menghasilkan berbagai macam zat organik dan organosilikon. Karbon dan dapat membentuk dua atau empat ikatan valensi. Bilangan oksidasi maksimum unsur-unsur subkelompok utama golongan IV adalah +4. Hal ini menunjukkan bahwa atom-atomnya secara kondisional mungkin melepaskan 4 elektron, dan mereka juga hanya mampu menerima tidak lebih dari elektron di lapisan terluar. Dalam reaksi redoks mereka berperilaku sebagai agen pereduksi.

Semakin tinggi unsur tersebut menunjukkan sifat asam. Mereka berhubungan dengan asam, yang merupakan elektrolit yang sangat lemah. Hal ini menunjukkan bahwa di antara subkelompok utama golongan IV-VII, subkelompok karbon menggabungkan unsur-unsur dengan sifat non-logam yang paling sedikit menonjol. Kekuatan hidrida yang mudah menguap menurun secara nyata dari karbon CH4 menjadi timbal PbH4. Perlu diperhatikan sifat sifat oksida di mana unsur-unsurnya menunjukkan bilangan oksidasi +2. Jika karbon membentuk oksida CO yang tidak membentuk garam, oksida timbal PbO memiliki sifat amfoter.

■ 1. Di antara unsur-unsur golongan karbon, sebutkan:
a) unsur dengan jari-jari atom terkecil;
b) suatu unsur dengan sifat logam yang paling menonjol;
c) rumus oksida yang lebih tinggi dari unsur-unsur golongan karbon;
d) rumus asam oksigen yang lebih tinggi sesuai dengan oksida yang disebutkan;
e) rumus oksida rendah;
f) perubahan kestabilan senyawa hidrogen yang mudah menguap (tulis rangkaian rumus dan gunakan tanda panah untuk menunjukkan arah penurunan kestabilan).

Karbon

Berat atom karbon adalah 12,011. Lapisan elektron terluar atom karbon memiliki 4 elektron, konfigurasi elektroniknya 2s 2 2p 2, distribusi elektron antar orbital.

Di antara unsur-unsur subkelompok, karbon memiliki nilai keelektronegatifan tertinggi.
Karbon memiliki tiga modifikasi alotropik - dan karbon amorf. dan ditemukan di alam, dan karbon amorf hanya dapat diperoleh secara artifisial.
- zat kristal padat, tahan api dan tidak aktif secara kimia. Berlian murni adalah kristal transparan tidak berwarna. Di antara mineral, intan memiliki kekerasan tertinggi, yaitu 10, dan kepadatannya 3,514. Kekerasan yang tinggi tersebut dijelaskan oleh struktur kisi kristal tipe atomnya, di mana atom karbon terletak pada jarak yang sama satu sama lain (lihat Gambar 11).
Karena kekerasannya, intan banyak digunakan untuk memotong kaca, mengebor batuan keras, pada mesin penarik kawat, cakram gerinda, dll. Untuk tujuan ini, intan yang terkontaminasi berbagai kotoran digunakan.
Kristal murni tidak berwarna dipotong dan dipoles dengan bubuk berlian dan diubah menjadi berlian. Semakin banyak segi, semakin baik “bermain” berlian. Berlian seringkali berukuran kecil, beratnya diukur dalam karat (1 karat sama dengan 0,2 g). Namun ada juga berlian yang berukuran besar.
- mineral kristal halus, dalam kisi kristal yang jarak antar atomnya sama hanya dalam dua arah, dan pada arah ketiga jauh lebih besar. Hal ini membuat kristal grafit menjadi rapuh dan mineralnya sendiri menjadi lunak. Kekerasan grafit adalah 1, kepadatannya 2,22, dan titik lelehnya sekitar 3000°. Grafit memiliki konduktivitas listrik yang baik, sehingga digunakan untuk pembuatan elektroda dan pelat rendaman elektrolit. Bubuk grafit yang dicampur dengan minyak mineral merupakan pelumas yang baik. Karena grafit lebih lembut dari kertas dan dapat meninggalkan bekas, grafit digunakan untuk membuat ujung pensil, tinta, tinta cetak, dan kertas fotokopi. Ketahanan panas yang tinggi dari grafit memungkinkannya digunakan untuk membuat cawan lebur tahan api. Grafit dapat diperoleh secara artifisial - dengan memanaskan kokas hingga 2500-3000°.

■ 2. Jenis kisi kristal apa yang dimiliki intan dan grafit?

3. Jelaskan konfigurasi elektronik lapisan elektron mengapa karbon dapat membentuk dua atau empat ikatan valensi.

Ada pendapat bahwa karbon amorf (jelaga, arang) yang diproduksi secara artifisial bukanlah modifikasi alotropik yang independen, karena struktur mikrokristalinnya sama dengan grafit.
Karbon amorf dalam bentuk arang diperoleh dengan penyulingan kering kayu dalam bentuk massa yang sangat ringan, rapuh, dan berpori. Struktur karbon amorf sangat mirip dengan struktur grafit, namun kristal di dalamnya tersusun secara acak.
Permukaan arang yang besar menyebabkan fenomena adsorpsi yang khas. Molekul karbon yang terletak di permukaan sebongkah batubara menarik molekul zat dari lingkungannya, mengatasi energi gerak termal molekul tersebut. Jelas bahwa semakin besar permukaannya, semakin kuat daya rekatnya, sehingga adsorben yang dihancurkan akan terserap lebih baik. Jika Anda menggiling arang secara menyeluruh dan kemudian meletakkannya di bawah tudung yang berisi uap brom, Anda akan melihat bagaimana warna brom secara bertahap melemah dan akhirnya menghilang.

Jika bubuk batubara dikocok dalam tabung reaksi dengan larutan kalium permanganat, fuchsin atau larutan teh, maka larutan tersebut akan segera berubah warna. Jika Anda merebus adsorben bersama dengan zat yang teradsorpsi pada permukaannya dalam air bersih, warna larutan muncul kembali, karena pergerakan termal molekul meningkat dan mereka terlepas dari permukaan adsorben - terjadi desorpsi.
Perlu diketahui juga bahwa fenomena katalisis yang telah dibahas di atas berkaitan erat dengan fenomena adsorpsi.

■ 4. Fenomena apa yang disebut adsorpsi?
5. Di manakah lagi terjadinya fenomena adsorpsi, selain proses yang berhubungan dengan arang?
6. Memberikan penjelasan tentang fenomena desorpsi dan menunjukkan penyebab terjadinya fenomena tersebut.

Ketika diolah dengan uap air super panas, kotoran asing yang kadang-kadang ada di sana akan dikeluarkan dari pori-pori batubara, dan porositas batubara meningkat. Karbon jenis ini disebut karbon aktif.

Karbon aktif sangat banyak digunakan, khususnya pada masker gas, pertama kali diusulkan oleh Akademisi. N. D. Zelinsky untuk melindungi saluran pernapasan dari gas beracun di udara. Untuk pertama kalinya masker gas seperti itu digunakan selama Perang Dunia Pertama (Gbr. 64). Masker gas terdiri dari masker karet atau helm yang dipasang erat di sekitar wajah dan kepala, tabung karet bergelombang yang menghubungkan masker ke kotak berisi bahan pemurni udara.

Sistem katup memungkinkan udara yang dihirup masuk ke dalam masker hanya melalui kotak, dan udara yang dihembuskan langsung ke ruang sekitarnya. Kotak masker gas berisi filter anti asap yang disusun berlapis-lapis yang memerangkap partikel padat dan tetesan, penyerap kimia yang secara kimia mengikat zat beracun yang masuk ke dalam kotak, dan karbon aktif.
Karbon aktif kadang-kadang diberikan sebagai suspensi dalam air secara oral jika ada zat beracun yang masuk ke lambung. Arang juga digunakan untuk membuat bubuk hitam.
Karbon amorf dalam bentuk kokas digunakan dalam metalurgi. Kokas diproduksi dalam oven kokas dari batu bara. Ini adalah zat padat berpori yang hampir merupakan karbon murni. Coke adalah bahan bakar yang sangat baik dan zat pereduksi yang baik.

Beras. 64. Perangkat masker gas oleh N.D. Zelinsky. 1-helm; 2 - tabung bergelombang; 3 - katup pernafasan; 4 - kotak filter; 5 - karbon aktif; 6 - penyerap bahan kimia; 7 - filter anti-asap.

Jelaga dihasilkan dari pembakaran zat gas dengan persentase kandungan karbon yang tinggi. Dalam bentuk jelaga, karbon amorf banyak digunakan dalam industri karet dan industri percetakan untuk produksi tinta cetak. Jelaga dengan kualitas terbaik dihasilkan dari pembakaran bahan bakar gas seperti asetilena.

■ 7. Buatlah dan isi tabel berikut:

Sifat kimia karbon

Perlu dicatat bahwa sifat utama karbon adalah kemampuan mereduksinya. Karbon adalah salah satu agen pereduksi terbaik. Ini dengan mudah mengurangi oksida mereka ketika dipanaskan:

dan mudah terbakar dalam oksigen membentuk karbon monoksida atau karbon dioksida
2C + O2 = 2CO —

C + O2 = CO2
Ketika dicampur dengan logam, karbon membentuk karbida, yang memiliki struktur molekul yang sangat unik. Misalnya, kalsium karbida CaC2, yang banyak digunakan dalam teknologi, memiliki struktur sebagai berikut:

Karbon bergabung dengan hidrogen hanya pada suhu sekitar 1200°, membentuk senyawa organik metana CH4:
C + 2H2 = CH4

■ 8. Hitung berapa banyak tembaga yang dapat direduksi dari oksida CuO-nya dengan menggunakan 24 kg karbon jika kehilangan tembaga adalah 5%.

Ketika uap air super panas dilewatkan melalui batubara panas, batubara tersebut tereduksi dari air, menghasilkan pembentukan gas air:
C + H2O = CO + Na
gas air
Meskipun karbon mempunyai kemampuan mereduksi yang tinggi, penggunaannya sebagai zat pereduksi tidak selalu mudah, karena karbon merupakan zat padat. Jauh lebih mudah menggunakan zat pereduksi gas. Kemudian kontak antara zat pereduksi dengan zat yang direduksi menjadi lebih sempurna. Dalam hal ini, disarankan untuk mengubah karbon menjadi karbon monoksida, yang mempertahankan sifat pereduksinya dan pada saat yang sama merupakan zat gas.

■ 9. Berapa volume gas air (kondisi normal) yang dapat diperoleh dengan melewatkan uap air melalui 5 gram atom karbon?
10. Tembaga nitrat dikalsinasi sampai pelepasan gas coklat benar-benar berhenti, setelah itu dicampur dengan batu bara yang dihancurkan dan dikalsinasi kembali. Apa yang terjadi akibat reaksi tersebut? Berikan jawaban Anda, pembenarannya dengan persamaan reaksi.

Karbon oksida

Ada dua oksida karbon yang diketahui menunjukkan bilangan oksidasi berbeda: CO dan CO2.
Karbon monoksida (II) CO, atau disebut karbon monoksida, adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Titik didih -191,5º. Ini sedikit lebih ringan dari udara dan sangat beracun. Toksisitas karbon monoksida dijelaskan oleh fakta bahwa dalam kombinasi dengan hemoglobin dalam darah, yang bersentuhan dengannya ketika memasuki paru-paru, ia membentuk karboksihemoglobin, yaitu senyawa kuat yang tidak memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan oksigen. . Dengan demikian, hemoglobin dalam darah hancur, dan jika terjadi keracunan parah, seseorang bisa meninggal karena kekurangan oksigen. Karbon monoksida dapat masuk ke ruangan yang dipanaskan oleh kompor jika cerobong asap ditutup terlalu dini dan karbon monoksida yang tidak terbakar masuk ke ruang tamu.

Sifat kimia karbon monoksida sangat beragam. Ini adalah gas yang mudah terbakar yang mudah terbakar dengan nyala biru di oksigen dan udara untuk membentuk karbon dioksida:
2CO + O2 = 2CO2
Karbon dalam reaksi ini teroksidasi, berpindah dari C +2 ke C +4, yaitu menunjukkan sifat pereduksi. Oleh karena itu, karbon monoksida dapat digunakan sebagai zat pereduksi. Memang, karbon monoksida dapat direduksi dari oksida:
FeO + CO = CO2 + Fe

Perlu juga dicatat bahwa karbon monoksida adalah oksida yang tidak membentuk garam.

■ 11. Unsur timbal Pb, yang juga termasuk dalam subkelompok utama golongan IV, dapat membentuk oksida yang menunjukkan bilangan oksidasi +2; karbon juga dapat membentuk oksida, yang menunjukkan bilangan oksidasi yang sama. Bandingkan sifat kimia kedua oksida ini dan ilustrasikan dengan persamaan reaksi.

Sifat mudah terbakar karbon monoksida, serta sifat pereduksinya, menjadikannya bahan bakar dan zat pereduksi yang sangat berharga dalam banyak proses industri, terutama dalam metalurgi, itulah sebabnya karbon monoksida diproduksi secara khusus dalam tungku yang disebut gasifier (Gbr. 65).

Beras. 65. Rangkaian pembangkit gas

Generator gas adalah tungku tempat kokas dituangkan di atasnya. Kokas dibakar dari bawah, dan udara disuplai dari bawah untuk menjaga pembakaran kokas. Ketika oksigen di udara bersentuhan dengan batu bara panas, batu bara panas akan terbakar membentuk karbon dioksida:
C + O2 = CO2
Melewati garam batubara berikutnya, karbon dioksida direduksi menjadi karbon monoksida: CO2 + C = 2CO
Akibatnya keluar gas generator dengan komposisi sebagai berikut: CO + CO2 + N2 (udara). Gas ini disebut udara. Gas udara hanya mengandung satu zat yang mudah terbakar, CO, dan karbon dioksida, CO2, adalah pemberat. Untuk memastikan tidak ada pemberat dalam gas, uap air super panas dialirkan melalui generator, yang bereaksi dengan karbon membentuk gas air:
C + H2O ⇄ CO + H2

Gas air tidak memiliki pemberat, karena karbon monoksida terbakar dan merupakan zat pereduksi yang baik, tetapi ketika uap air dilewatkan melalui batu bara untuk waktu yang lama, batu bara mendingin dan berhenti bekerja. Untuk mencegah hal ini terjadi, udara dan uap air dialirkan secara bergantian melalui generator gas sehingga menghasilkan gas yang tercampur.
Gas produsen banyak digunakan dalam teknologi.

Beras. 66. Skema gasifikasi batubara bawah tanah.

■ 12. Berapa volume gas air yang dihasilkan dengan melewatkan uap air melalui 36 kg batubara?
13. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi pada reduksi besi (III) oksida dengan gas air.
14. Bagaimana cara memisahkan gas-gas yang menyusun gas pembangkit udara?
15. Gas pembangkit udara dilewatkan melalui larutan kalsium. Bagaimana komposisi campuran gas berubah? Konfirmasikan dengan persamaan reaksi.
16. Apa perbedaan gas campuran dengan gas udara? Tunjukkan komposisi komponen gas campuran.

Pada tahun 1888, D.I.Mendeleev mengusulkan metode gasifikasi batubara bawah tanah. Ini terdiri dari yang berikut ini. Pada lapisan batubara (Gbr. 66), dua sumur dibor dari permukaan ke bawah pada jarak 25-30 m satu sama lain. Dengan menggunakan pemanas listrik, lapisan batubara di bawahnya dibakar. Ketika udara dialirkan ke dalam sumur hembusan, sebuah saluran dibakar antara sumur tersebut dan sumur keluar gas, di mana gas mengalir ke sumur keluar gas dan naik ke permukaan melaluinya. Di bagian terendah lapisan, seperti pada generator gas, batu bara dibakar menjadi karbon dioksida. Sedikit lebih tinggi, karbon dioksida direduksi menjadi karbon monoksida, dan bahkan lebih tinggi lagi, di bawah pengaruh panas lapisan batubara yang dipanaskan, distilasi kering dilakukan, produk-produknya juga dikeluarkan melalui sumur saluran keluar gas. Produk penyulingan kering sangat berharga. Selanjutnya, gas yang keluar dipisahkan darinya, setelah itu dapat digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan.

Gas produser digunakan dalam metalurgi, produksi kaca dan keramik, turbin gas dan mesin pembakaran internal, dan dalam kehidupan sehari-hari.
Karbon monoksida banyak digunakan dalam industri sintesis organik - dalam produksi amonia, hidrogen klorida, bahan bakar buatan, deterjen, dll.

■ 17. Hitung konsumsi batubara pada generator gas jika hasilnya adalah 112 liter gas air.

Karbon dioksida CO2 adalah karbon oksida tertinggi, 44 cu. e.(lebih dari satu setengah kali lebih berat dari udara). Titik didih (sublimasi) -78,5°.
Ketika sangat dingin, karbon dioksida berubah menjadi massa padat seperti salju - "es kering", yang pada tekanan normal tidak berubah menjadi cairan, tetapi menyublim, yang sangat memudahkan saat menyimpan produk yang mudah rusak: pertama, tidak ada uap air , dan kedua, atmosfer Karbon dioksida menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur. Karbon dioksida adalah oksida asam khas yang memiliki semua sifat khas.

■ 18. Tuliskan persamaan reaksi kimia yang mencirikan sifat karbon dioksida sebagai oksida asam.

Karbon dioksida cukup larut dalam air: satu volume CO2 larut dalam satu volume air. Dalam hal ini, ia berinteraksi dengan air membentuk asam karbonat yang sangat tidak stabil: H2O + CO2 ⇄ H2CO3
Ketika tekanan meningkat, karbon dioksida meningkat tajam. Hal inilah yang menjadi dasar penggunaan CO2 dalam produksi minuman bersoda.

■ 19. Mengetahui pola pergeseran kesetimbangan, tunjukkan ke arah mana kesetimbangan dapat bergeser dalam suatu reaksi
CO2+ H2O ⇄ H2CO3
a) peningkatan tekanan darah; b) menaikkan suhu.

Karbon dioksida tidak mendukung pembakaran atau respirasi, dan di atmosfernya, hewan mati bukan karena keracunan, tetapi karena kekurangan oksigen. Hanya pembakaran pada suhu yang sangat tinggi yang dapat membakar karbon dioksida, menguraikannya dan dengan demikian mengurangi karbon:
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Pada saat yang sama, karbon dioksida diperlukan tanaman hijau untuk proses fotosintesis. Memperkaya atmosfer dengan karbon dioksida di rumah kaca meningkatkan pembentukan bahan organik oleh tanaman.
Atmosfer bumi mengandung 0,04% karbon dioksida. Sejumlah kecil karbon dioksida di udara merangsang aktivitas pusat pernapasan.
Karbon dioksida biasanya dihasilkan dengan mereaksikan garam asam karbonat dengan asam yang lebih kuat:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3
Proses ini dilakukan di laboratorium dalam peralatan Kipp, diisi dengan marmer dan asam klorida.

Beras. 67. Alat pemadam api busa. 1 tangki dengan larutan soda encer; 2 - ampul dengan asam sulfat; 3 - pemain drum; 4 - jaring besi; 5 - saluran keluar; b - pegangan

Metode serupa untuk menghasilkan karbon dioksida juga digunakan dalam apa yang disebut alat pemadam api busa (Gbr. 67). Alat pemadam api ini berbentuk silinder baja yang diisi dengan larutan soda Na2CO3. Ampul kaca yang mengandung asam sulfat ditempatkan dalam larutan ini. Sebuah striker dipasang di atas ampul, yang jika perlu, dapat digunakan untuk memecahkan ampul, dan kemudian akan mulai berinteraksi dengan soda sesuai dengan persamaan:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3

Karbon dioksida yang dilepaskan dalam jumlah besar membentuk busa yang melimpah, yang dikeluarkan oleh tekanan gas melalui lubang di dinding samping dan, menutupi benda yang terbakar, menghentikan akses oksigen udara ke benda tersebut.

Untuk keperluan industri, karbon dioksida diperoleh dari penguraian batu kapur:
CaCO3 = CaO + CO2
Karbon dioksida dihasilkan ketika batu bara dibakar dan juga dilepaskan selama fermentasi gula dan proses lainnya.

■ 20. Apakah mungkin untuk mengisi alat pemadam api busa dengan larutan karbonat lain sebagai pengganti larutan soda, dan mengganti asam sulfat dengan asam lain. Berikan contoh.
21. Campuran gas yang terdiri dari karbon dioksida, hidrogen sulfida dan sulfur dioksida dilewatkan melalui air yodium. Bagaimana komposisi campuran gas pada saluran keluar? Apa yang ada dalam solusinya?
22. Berapa volume karbon dioksida yang dihasilkan dengan membakar 112 liter karbon monoksida?
23. Berapa volume karbon monoksida yang terbentuk selama oksidasi 4 mol karbon?

24. Berapa banyak karbon dioksida yang dapat diperoleh dari penguraian 250 g batu kapur yang mengandung 20% ​​pengotor, jika hasil CO2 80% dari teoritis?
25. Berapa berat 1 m 3 campuran gas yang terdiri dari 70% karbon monoksida dan 30% karbon dioksida?

Asam karbonat dan garamnya

Karbon dioksida adalah karbonat anhidrida. H2CO3 sendiri merupakan zat yang sangat rapuh. Itu hanya ada dalam larutan air. Saat Anda mencoba mengisolasinya dari larutan berikut, ia dengan mudah terurai menjadi air dan karbon dioksida:
H2CO3 ⇄ H2O + CO2
H2CO3 ⇄ H + + HCO - 3 ⇄ 2H + + CO 2 3 -
merupakan elektrolit yang sangat lemah; namun, karena bersifat dibasa, ia membentuk dua rangkaian garam: bikarbonat sedang dan asam. Garam karbon dioksida menarik karena ketika terkena asam, karbon dioksida dilepaskan:
K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2CO3

■ 26. Tulis persamaan di atas dalam bentuk ionik, dan berikan juga dua persamaan reaksi lagi yang menggambarkan pengaruh asam.
27. Tuliskan persamaan reaksi aksi asam klorida pada magnesium bikarbonat dalam bentuk molekul dan ion.

Ketika diolah dengan karbon dioksida dan air, mereka berubah menjadi bikarbonat. Ketika dipanaskan, transformasi sebaliknya terjadi:
kondisi normal
CaCO3 + CO2 + H2O ⇄ Ca(HCO3)2
Pemanasan
Transisi karbonat yang tidak larut menjadi bikarbonat yang larut menyebabkan pencucian karbonat dari kerak bumi, yang mengakibatkan terbentuknya rongga – gua. Karbonat sebagian besar tidak larut dalam air, kecuali logam alkali dan amonium karbonat. Bikarbonat lebih mudah larut.

Di antara karbonat, CaCO3 patut mendapat perhatian khusus, yang terdapat dalam tiga bentuk: marmer, batu kapur, dan kapur. Selain itu, dalam kombinasi dengan magnesium karbonat, ini merupakan bagian dari batuan dolomit MgCO3 · CaCO3. Meskipun komposisi kimianya sama, sifat fisik batuan ini sangat berbeda.
Marmer adalah zat kristal keras yang berasal dari batuan beku. Secara bertahap mengkristal di dalam magma yang mendingin. Marmer sering kali diwarnai dengan kotoran dalam berbagai warna. Marmer dipoles dengan sangat baik dan oleh karena itu banyak digunakan sebagai bahan finishing untuk pelapis struktur bangunan dan patung.

Batu kapur adalah batuan sedimen yang berasal dari organik. Seringkali di batu kapur Anda dapat menemukan sisa-sisa hewan purba, terutama moluska dalam cangkang berkapur. Terkadang ukurannya cukup besar, dan terkadang hanya terlihat di bawah mikroskop. Selama jutaan tahun, batu kapur telah memadat dan menjadi sangat keras sehingga digunakan sebagai bahan bangunan. Namun kini secara bertahap digantikan oleh bahan buatan yang lebih murah, ringan dan nyaman. Batu kapur digunakan terutama untuk menghasilkan kapur.

Kapur adalah batuan sedimen berwarna putih lembut. Digunakan dalam konstruksi untuk mengapur. Saat membuat bedak gigi, kapur terlebih dahulu dilarutkan dalam asam lalu diendapkan kembali, karena bahan alami tersebut mengandung partikel padat silika yang sangat kecil yang dapat menggores email gigi.
Kalsium bikarbonat Ca(HCO3)2 terdapat di alam dalam keadaan terlarut. Dibentuk oleh aksi air yang dikombinasikan dengan karbon dioksida pada batu kapur. Kehadiran garam ini membuat air menjadi keras sementara (karbonat).
Yang menarik adalah soda Na2CO3, yang terkadang terdapat secara alami di danau soda. Namun saat ini, ekstraksi soda dari sumber alami digantikan oleh produksi produk buatan yang lebih murah. Jika soda mengandung air kristalisasi maka disebut soda kristal Na2CО3 · 10Н2О, tetapi jika tidak mengandung air maka disebut soda abu. Soda sangat banyak digunakan dalam industri sabun, tekstil, kertas dan kaca.

Soda bikarbonat, atau natrium bikarbonat, atau soda kue, NaHCO3 digunakan dalam pembuatan produk kembang gula sebagai bahan ragi, serta dalam pengobatan keasaman lambung yang tinggi, mulas, diabetes, dll.
Kalium karbonat K2CO3, atau kalium, seperti soda, digunakan dalam industri sabun dan produksi kaca tahan api.
Perlu dicatat bahwa karbon membentuk apa yang disebut senyawa organik, yang jumlah dan variasinya jauh melebihi senyawa semua unsur lain jika digabungkan. Studi rinci tentang senyawa karbon dipisahkan menjadi bidang independen yang disebut kimia organik.

■ 28. Bagaimana membedakan natrium karbonat yang berbentuk padat satu sama lain?
29. Mereka menempatkan kalium nitrat di satu cangkir porselen, kalium nitrat di cangkir lain, dan mulai mengapurnya di cangkir ketiga, lupa mencatat cangkir mana yang berisi garam apa. Bagaimana cara mengenali garam yang diambil dengan mengamati proses kalsinasi dan mempelajari produk reaksi?
30. Cara melakukan rangkaian transformasi:

31. Bagaimana transformasi kalsium karbonat menjadi bikarbonat terjadi di alam?
32. 2 kg kalsium karbonat dikalsinasi. Berat residu setelah kalsinasi ternyata 1 kg 800 g Berapa persen karbonat yang terurai?
33. Bagaimana cara menghilangkan kotoran kalsium nitrat?
34. Bagaimana, dengan hanya menggunakan asam klorida, Anda dapat mengenali barium karbonat, barium sulfit, dan barium sulfat?
35. Besi (III) oksida direduksi dengan karbon monoksida yang diperoleh dari 5 kg batubara. Berapa banyak zat besi yang diperoleh?

Karbon merupakan elemen penting bagi hewan dan tumbuhan. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dari udara dan energi dari matahari untuk menghasilkan bahan organik. Herbivora yang memakan tumbuhan, menggunakan zat-zat siap pakai ini, pada gilirannya melayani

Beras. 68. Siklus karbon di alam

makanan bagi predator. Tumbuhan dan hewan, mati, membusuk, teroksidasi dan sebagian berubah menjadi karbon dioksida, yang kembali dikonsumsi oleh tumbuhan, dan sebagian lagi secara bertahap terurai di dalam tanah, membentuk berbagai jenis bahan bakar. Ketika bahan bakar dibakar, karbon dioksida dilepaskan, yang memasuki atmosfer dan dikonsumsi oleh tanaman (Gbr. 68).
Siklus ini hanya dapat terjadi melalui proses fotosintesis.

Sifat kimia: Pada suhu biasa, karbon bersifat inert secara kimia; pada suhu yang cukup tinggi, karbon bergabung dengan banyak unsur dan menunjukkan sifat pereduksi yang kuat. Aktivitas kimia berbagai bentuk karbon menurun dengan urutan sebagai berikut: karbon amorf, grafit, intan; di udara mereka menyala pada suhu masing-masing di atas 300-500 °C, 600-700 °C dan 850-1000 °C Keadaan oksidasi +4 (misalnya CO 2), −4 (misalnya CH 4), jarang +2 (CO, karbonil logam), +3 (C 2 N 2); afinitas elektron 1,27 eV; Energi ionisasi selama transisi berurutan dari C 0 ke C 4+ masing-masing adalah 11,2604, 24,383, 47,871 dan 64,19 eV.

Yang paling terkenal adalah tiga karbon oksida:

1) Karbon monoksida BERSAMA(adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Mudah terbakar. Yang disebut “bau karbon monoksida” sebenarnya adalah bau kotoran organik.)

2) Karbon dioksida BERSAMA 2 (Tidak beracun, tetapi tidak mendukung pernapasan. Konsentrasi tinggi di udara menyebabkan mati lemas. Kekurangan karbon dioksida juga berbahaya. Karbon dioksida dalam tubuh hewan juga memiliki signifikansi fisiologis, misalnya terlibat dalam pengaturan tonus pembuluh darah)

3) Trikarbon dioksida C 3 HAI 2 (gas beracun berwarna dengan bau menyengat dan menyesakkan, yang mudah berpolimerisasi dalam kondisi normal untuk membentuk produk yang tidak larut dalam air, berwarna kuning, merah atau ungu.)

Senyawa dengan nonlogam punya nama sendiri - metana, tetrafluorometana.

Produk pembakaran karbon dalam oksigen adalah CO dan CO 2 (masing-masing karbon monoksida dan karbon dioksida). Juga dikenal tidak stabil kurang oksida karbon C 3 O 2 (titik leleh −111 ° C, titik didih 7 ° C) dan beberapa oksida lainnya (misalnya C 12 O 9, C 5 O 2, C 12 O 12). Grafit dan karbon amorf mulai bereaksi dengan hidrogen pada suhu 1200 °C, dengan fluorida pada suhu 900°C.

Karbon dioksida bereaksi dengan air, membentuk asam karbonat lemah - H 2 CO 3, yang membentuk garam - karbonat. Yang paling tersebar luas di Bumi adalah kalsium karbonat (bentuk mineral - kapur, marmer, kalsit, batu kapur, dll.) dan magnesium

43 Pertanyaan. Silikon

Silikon (Si) – berdiri pada periode ke-3, golongan IV dari subkelompok periodik utama. sistem.

Fis. orang suci: silikon ada dalam dua modifikasi: amorf dan kristal. Silikon amorf adalah bubuk coklat yang dilarutkan dalam lelehan logam. Kristalik. Silikon adalah kristal abu-abu gelap dengan kilau seperti baja, keras dan rapuh. Silikon terdiri dari tiga isotop.

kimia. orang suci: konfigurasi elektronik: 1 detik 2 2 detik 2 2p 6 3 S 2 3p 2 . Silikon adalah non-logam. Tentang energi eksternal. ur-non-silikon memiliki 4 e, yang menentukan bilangan oksidasinya: +4, -4, -2. Valensi – 2.4 Silikon amorf memiliki reaktivitas lebih besar daripada silikon kristal. Dalam kondisi normal, ia berinteraksi dengan fluor: Si + 2F 2 = SiF 4.

Silikon hanya bereaksi dengan campuran asam nitrat dan asam fluorida:

Ia berperilaku berbeda dalam hubungannya dengan logam: dalam lelehan Zn, Al, Sn, Pb ia larut dengan baik, tetapi tidak bereaksi dengannya; Silikon berinteraksi dengan lelehan logam lainnya - dengan Mg, Cu, Fe - membentuk silisida: Si + 2Mg = Mg2Si. Silikon terbakar dalam oksigen: Si + O2 = SiO2 (pasir).

Kuitansi: Bebas silikon dapat diperoleh dengan mengkalsinasi pasir putih halus dengan magnesium, yang menurut bahan kimia komposisinya hampir murni silikon oksida, SiO2+2Mg=2MgO+Si.

Silikon(II)OksidaSiO- zat amorf seperti resin, dalam kondisi normal tahan terhadap oksigen. Mengacu pada oksida yang tidak membentuk garam. SiO tidak terjadi di alam. Gas silikon monoksida telah ditemukan di awan gas dan debu di media antarbintang dan di bintik matahari. Kuitansi: Silikon monoksida dapat diperoleh dengan memanaskan silikon dalam keadaan kekurangan oksigen pada suhu 2Si + O 2 minggu → 2SiO. Ketika dipanaskan dalam oksigen berlebih, silikon(IV) oksida SiO2 terbentuk: Si + O 2 g → SiO 2 .

SiO juga terbentuk ketika SiO2 direduksi oleh silikon pada suhu tinggi: SiO 2 + Si → 2SiO.

Silikon oksida (IV)SiO2 - kristal tidak berwarna, memiliki kekerasan dan kekuatan yang tinggi. Orang Suci: Milik kelompok asam. oksida Ketika dipanaskan, ia berinteraksi dengan basa. oksida dan basa.Ditemukan dalam kelompok asam fluorida.SiO2 termasuk dalam kelompok oksida pembentuk kaca, yaitu. rentan terhadap pembentukan lelehan superdingin - kaca Salah satu dielektrik terbaik (tidak menghantarkan listrik) Memiliki kisi kristal atom.

Nitrida adalah anorganik biner. senyawa kimia yang merupakan senyawa silikon dan nitrogen Si 3 N 4 . Orang Suci: Silikon nitrida memiliki sifat mekanik dan fisik-kimia yang baik. Suci kamu. Berkat ikatan silikon nitrida. sifat kinerja refraktori berdasarkan silikon karbida, periklas, forsterit, dll ditingkatkan Refraktori berdasarkan pengikat nitrida memiliki ketahanan termal dan aus yang tinggi, memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap retak, serta efek senyawa, alkali, lelehan agresif dan uap logam.

Silikon(IV) klorida tetraklorida silikon - zat tidak berwarna, kimia. rumus kucing SiCl 4.Digunakan dalam produksi silikon organik. koneksi; digunakan untuk membuat tabir asap. Teknis Silikon tetraklorida dimaksudkan untuk produksi etil silikat dan aerosil.

Silikon karbida- biner anorganik kimia. senyawa silikon dengan karbon SiC. Itu terjadi di alam dalam bentuk mineral yang sangat langka - moissanite.

Silikon dioksida atau silika– koneksi stabil Ya, tersebar luas di alam. Bereaksi dengan menggabungkannya dengan alkali dan oksida basa, membentuk garam asam silikat - silikat. Kuitansi: dalam industri, silikon dalam bentuk murni diperoleh dengan mereduksi silikon dioksida dengan kokas dalam tungku listrik: SiO 2 + 2C = Si + 2CO 2.

Di laboratorium, silikon diperoleh dengan kalsinasi pasir putih dengan magnesium atau aluminium:

SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si.

3SiO 2 + 4Al = Al 2 O 3 + 3Si.

Bentuk silikon sebagai berikut: jam 2 SiO 3 – asam meta-silikon; jam 2 Ya 2 HAI 5 – silikon dua logam.

Menemukan di alam: mineral kuarsa – SiO2. Kristal kuarsa berbentuk prisma heksagonal, tidak berwarna dan transparan, disebut kristal batu. Batu kecubung adalah kristal batu berwarna ungu dengan kotoran; topas berasap berwarna kecoklatan; batu akik dan jasper - kristal. varietas kuarsa. Silika amorf kurang umum dan ada sebagai mineral opal. Diatomite, tripoli atau kieselguhr (ciliate earth) adalah bentuk silikon amorf yang bersifat tanah. rumus silikon - N SiO2?M H2O. Di alam, ditemukan terutama dalam bentuk garam, bebas. Beberapa bentuk telah diidentifikasi, misalnya HSiO (ortosilikon) dan H 2 SiO 3 (silikon atau metasilikon).

Persiapan asam silikat:

1) interaksi silikat dengan alkali. logam dengan senyawa: Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl;

2) bahan batu api. tidak stabil secara termal: H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2.

H 2 SiO 3 membentuk larutan lewat jenuh, dimana Sebagai hasil polimerisasi, terbentuk koloid. Dengan menggunakan zat penstabil, koloid (sol) yang stabil dapat diperoleh. Mereka digunakan dalam produksi. Tanpa zat penstabil, gel terbentuk dari larutan silikon, setelah dikeringkan dapat diperoleh silika gel (digunakan sebagai adsorben).

Silikat– garam silikon. Silikat umum ditemukan di alam; kerak bumi sebagian besar terdiri dari silika dan silikat (feldspar, mika, tanah liat, bedak, dll.). Granit, basal dan batuan lainnya mengandung silikat. Zamrud, topas, aquamarine adalah kristal silikat. Hanya natrium dan kalium silikat yang larut, sisanya tidak larut. Silikat itu kompleks. kimia. menggabungkan: Kaolin Al 2 HAI 3 ; 2SiO 2 ; 2 jam 2 HAI atau H 4 Al 2 SiO 9 .

Asbes CaO; 3MgO; 4SiO 2 atau CaMgSi 4 HAI 12 .

Kuitansi: fusi silikon oksida dengan alkali atau karbonat.

Kaca larut– natrium dan kalium silikat. Gelas cair– aku. larutan kalium dan natrium silikat. Penggunaannya untuk produksi semen dan beton tahan asam, plester tahan minyak tanah, cat tahan api. Aluminosilikat– silikat yang mengandung aluminium ( feldspar, mika). Feldspar Selain silikon dan aluminium oksida, mereka terdiri dari kalium, natrium, dan kalsium oksida. Mika Selain silikon dan aluminium, mereka juga mengandung hidrogen, natrium atau kalium, dan lebih jarang kalsium, magnesium, dan zat besi. Granit dan gneisses (batuan)– komp. dari kuarsa, feldspar dan mika. Klakson. batuan dan mineral yang terletak di permukaan bumi berinteraksi dengan air dan udara, yang menyebabkan perubahan dan kehancurannya. Proses ini disebut. pelapukan.

Aplikasi: penggunaan batuan silikat (granit). sebagai bahan bangunan, silikat - sebagai bahan baku dalam produksi semen, kaca, keramik, bahan pengisi; mika dan asbes - sebagai isolasi listrik dan termal.

Institusi pendidikan kota "Sekolah menengah Nikiforovsky No. 1"

Karbon dan senyawa anorganik utamanya

Karangan

Diselesaikan oleh: siswa kelas 9B

Sidorov Alexander

Guru: Sakharova L.N.

Dmitrievka 2009

Perkenalan

Bab I. Semua tentang karbon

1.1. Karbon di alam

1.2. Modifikasi karbon alotropik

1.3. Sifat kimia karbon

1.4. Penerapan karbon

Bab II. Senyawa karbon anorganik

Kesimpulan

literatur

Perkenalan

Karbon (lat. Carboneum) C adalah unsur kimia golongan IV sistem periodik Mendeleev: nomor atom 6, massa atom 12.011(1). Mari kita perhatikan struktur atom karbon. Tingkat energi terluar atom karbon mengandung empat elektron. Mari kita gambarkan secara grafis:

Karbon telah dikenal sejak zaman dahulu, dan belum diketahui nama penemu unsur ini.

Pada akhir abad ke-17. Ilmuwan Florentine Averani dan Tardgioni mencoba menggabungkan beberapa berlian kecil menjadi satu berlian besar dan memanaskannya dengan kaca yang terbakar menggunakan sinar matahari. Berliannya menghilang, terbakar di udara. Pada tahun 1772, ahli kimia Perancis A. Lavoisier menunjukkan bahwa ketika berlian dibakar, CO 2 terbentuk. Baru pada tahun 1797 ilmuwan Inggris S. Tennant membuktikan identitas sifat grafit dan batubara. Setelah pembakaran batu bara dan intan dalam jumlah yang sama, volume karbon monoksida (IV) ternyata sama.

Keanekaragaman senyawa karbon, yang dijelaskan oleh kemampuan atom-atomnya untuk bergabung satu sama lain dan atom-atom unsur lain dengan berbagai cara, menentukan kedudukan khusus karbon di antara unsur-unsur lainnya.

Bab SAYA . Semua tentang karbon

1.1. Karbon di alam

Karbon terdapat di alam, baik dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawa.

Karbon bebas terjadi dalam bentuk intan, grafit, dan karbina.

Berlian sangat langka. Berlian terbesar yang diketahui, Cullinan, ditemukan pada tahun 1905 di Afrika Selatan, memiliki berat 621,2 g dan berukuran 10x6,5x5 cm. Diamond Fund di Moskow menampung salah satu berlian terbesar dan terindah di dunia – “Orlov” (37,92 g) .

Berlian mendapatkan namanya dari bahasa Yunani. "adamas" - tak terkalahkan, tidak bisa dihancurkan. Deposit berlian paling signifikan terletak di Afrika Selatan, Brasil, dan Yakutia.

Deposit besar grafit berlokasi di Jerman, Sri Lanka, Siberia, dan Altai.

Mineral utama yang mengandung karbon adalah: magnesit MgCO 3, kalsit (kapur, batu kapur, marmer, kapur) CaCO 3, dolomit CaMg(CO 3) 2, dll.

Semua bahan bakar fosil - minyak, gas, gambut, batu bara dan batu bara coklat, serpih - dibuat berdasarkan karbon. Beberapa batubara fosil, yang mengandung hingga 99% C, memiliki komposisi yang mirip dengan karbon.

Karbon menyumbang 0,1% dari kerak bumi.

Dalam bentuk karbon monoksida (IV) CO 2, karbon masuk ke atmosfer. Sejumlah besar CO 2 terlarut dalam hidrosfer.

1.2. Modifikasi karbon alotropik

Karbon dasar membentuk tiga modifikasi alotropik: intan, grafit, karabin.

1. Intan adalah zat kristal transparan tidak berwarna yang membiaskan sinar cahaya dengan sangat kuat. Atom karbon dalam intan berada dalam keadaan hibridisasi sp3. Dalam keadaan tereksitasi, elektron valensi pada atom karbon berpasangan dan terbentuk empat elektron tidak berpasangan. Ketika ikatan kimia terbentuk, awan elektron memperoleh bentuk memanjang yang sama dan terletak di ruang angkasa sehingga sumbunya diarahkan ke simpul tetrahedron. Ketika puncak awan ini tumpang tindih dengan awan atom karbon lainnya, ikatan kovalen terjadi pada sudut 109°28", dan terbentuk kisi kristal atom yang merupakan karakteristik berlian.

Setiap atom karbon dalam berlian dikelilingi oleh empat atom karbon lainnya, yang terletak dari pusat tetrahedron ke simpul. Jarak antar atom pada tetrahedra adalah 0,154 nm. Kekuatan semua koneksi adalah sama. Dengan demikian, atom-atom dalam berlian “dikemas” dengan sangat rapat. Pada suhu 20°C, massa jenis intan adalah 3,515 g/cm 3 . Hal ini menjelaskan kekerasannya yang luar biasa. Berlian adalah konduktor listrik yang buruk.

Pada tahun 1961, Uni Soviet memulai produksi industri berlian sintetis dari grafit.

Dalam sintesis industri berlian, tekanan ribuan MPa dan suhu dari 1500 hingga 3000°C digunakan. Proses tersebut dilakukan dengan adanya katalis, yang dapat berupa beberapa logam, misalnya Ni. Sebagian besar berlian yang terbentuk adalah kristal kecil dan debu berlian.

Ketika dipanaskan tanpa akses udara di atas 1000°C, berlian berubah menjadi grafit. Pada suhu 1750°C, transformasi intan menjadi grafit terjadi dengan cepat.

Struktur berlian

2. Grafit adalah zat kristal berwarna abu-abu kehitaman dengan kilau metalik, berminyak saat disentuh, dan kekerasannya lebih rendah bahkan dibandingkan kertas.

Atom karbon dalam kristal grafit berada dalam keadaan hibridisasi sp 2: masing-masing membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom tetangga. Sudut antara arah ikatan adalah 120°. Hasilnya adalah kotak yang terdiri dari segi enam beraturan. Jarak antara inti atom karbon yang berdekatan di dalam lapisan adalah 0,142 nm. Elektron keempat di lapisan terluar setiap atom karbon dalam grafit menempati orbital p yang tidak ikut serta dalam hibridisasi.

Awan elektron non-hibrid dari atom karbon berorientasi tegak lurus terhadap bidang lapisan dan, saling tumpang tindih, membentuk ikatan terdelokalisasi. Lapisan-lapisan yang berdekatan dalam kristal grafit terletak pada jarak 0,335 nm satu sama lain dan terhubung secara lemah satu sama lain, terutama oleh gaya van der Waals. Oleh karena itu, grafit memiliki kekuatan mekanik yang rendah dan mudah terpecah menjadi serpihan, yang sangat kuat. Ikatan antar lapisan atom karbon pada grafit sebagian bersifat logam. Hal ini menjelaskan fakta bahwa grafit menghantarkan listrik dengan baik, tetapi tidak sebaik logam.

Struktur grafit

Sifat fisik grafit sangat bervariasi arahnya - tegak lurus dan sejajar dengan lapisan atom karbon.

Ketika dipanaskan tanpa akses udara, grafit tidak mengalami perubahan apa pun hingga 3700°C. Pada suhu tertentu, ia menyublim tanpa meleleh.

Grafit buatan dihasilkan dari batubara kualitas terbaik pada suhu 3000°C dalam tungku listrik tanpa akses udara.

Grafit stabil secara termodinamika pada rentang suhu dan tekanan yang luas, sehingga diterima sebagai keadaan standar karbon. Massa jenis grafit adalah 2,265 g/cm3.

3. Carbin adalah bubuk hitam kristal halus. Dalam struktur kristalnya, atom karbon dihubungkan melalui ikatan tunggal dan rangkap tiga secara bergantian dalam rantai linier:

−С≡С−С≡С−С≡С−

Zat ini pertama kali diperoleh oleh V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin, Yu.P. Kudryavtsev di awal tahun 60an abad XX.

Selanjutnya ditunjukkan bahwa karbina dapat ada dalam berbagai bentuk dan mengandung rantai poliasetilen dan polikumulena yang atom karbonnya dihubungkan melalui ikatan rangkap:

C=C=C=C=C=C=

Belakangan, carbyne ditemukan di alam - dalam materi meteorit.

Carbyne memiliki sifat semikonduktor; ketika terkena cahaya, konduktivitasnya meningkat pesat. Karena adanya berbagai jenis ikatan dan cara yang berbeda dalam meletakkan rantai atom karbon dalam kisi kristal, sifat fisik karbina dapat sangat bervariasi. Ketika dipanaskan tanpa akses ke udara di atas 2000°C, karabin stabil; pada suhu sekitar 2300°C, transisinya menjadi grafit diamati.

Karbon alami terdiri dari dua isotop

Sebelumnya, diyakini bahwa arang, jelaga, dan kokas memiliki komposisi yang mirip dengan karbon murni dan berbeda sifat dari intan dan grafit, yang mewakili modifikasi karbon alotropik independen (“karbon amorf”). Namun, ditemukan bahwa zat ini terdiri dari partikel kristal kecil yang atom karbonnya terikat dengan cara yang sama seperti pada grafit.

4. Batubara – grafit yang digiling halus. Ini terbentuk selama dekomposisi termal senyawa yang mengandung karbon tanpa akses udara. Sifat-sifat batubara sangat bervariasi tergantung pada bahan pembuatnya dan metode produksinya. Mereka selalu mengandung kotoran yang mempengaruhi sifat-sifatnya. Jenis batubara yang paling penting adalah kokas, arang, dan jelaga.

Kokas diproduksi dengan memanaskan batu bara tanpa akses ke udara.

Arang terbentuk ketika kayu dipanaskan tanpa akses udara.

Jelaga adalah bubuk kristal grafit yang sangat halus. Dibentuk oleh pembakaran hidrokarbon (gas alam, asetilena, terpentin, dll) dengan akses udara terbatas.

Karbon aktif adalah adsorben industri berpori yang sebagian besar terdiri dari karbon. Adsorpsi adalah penyerapan gas dan zat terlarut oleh permukaan padatan. Karbon aktif diperoleh dari bahan bakar padat (gambut, batubara coklat dan keras, antrasit), kayu dan hasil olahannya (arang, serbuk gergaji, limbah kertas), limbah industri kulit, dan bahan hewani seperti tulang. Batubara, yang memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, dihasilkan dari tempurung kelapa dan kacang-kacangan lainnya, serta dari biji buah-buahan. Struktur batubara diwakili oleh pori-pori dengan berbagai ukuran, namun kapasitas adsorpsi dan laju adsorpsi ditentukan oleh kandungan mikropori per satuan massa atau volume butiran. Saat memproduksi karbon aktif, bahan awal pertama-tama mengalami perlakuan panas tanpa akses ke udara, akibatnya uap air dan sebagian resin dihilangkan darinya. Dalam hal ini, struktur batubara berpori besar terbentuk. Untuk mendapatkan struktur mikropori, aktivasi dilakukan melalui oksidasi dengan gas atau uap, atau dengan perlakuan dengan reagen kimia.

Karbon dalam keadaan bebas merupakan zat pereduksi yang khas. Ketika dioksidasi oleh oksigen di udara berlebih, ia berubah menjadi karbon monoksida (IV):

jika ada kekurangan - menjadi karbon monoksida (II):

Kedua reaksi tersebut sangat eksotermik.

Ketika karbon dipanaskan dalam atmosfer karbon monoksida (IV), karbon monoksida terbentuk:

Karbon mereduksi banyak logam dari oksidanya:

Beginilah reaksi terjadi dengan oksida kadmium, tembaga, dan timbal. Ketika karbon berinteraksi dengan oksida logam alkali tanah, aluminium dan beberapa logam lainnya, karbida terbentuk:

Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa logam aktif merupakan zat pereduksi yang lebih kuat daripada karbon, oleh karena itu, ketika dipanaskan, logam yang dihasilkan teroksidasi oleh karbon berlebih:

Karbon monoksida (II).

Dengan oksidasi karbon yang tidak sempurna, karbon monoksida (II) CO terbentuk - karbon monoksida. Ini sulit larut dalam air. Bilangan oksidasi formal karbon 2+ tidak mencerminkan struktur molekul CO.

Dalam molekul CO, selain ikatan rangkap yang dibentuk oleh penggunaan bersama elektron karbon dan oksigen, terdapat ikatan ketiga tambahan (digambarkan oleh panah), yang terbentuk sesuai dengan mekanisme donor-akseptor karena adanya pasangan elektron bebas oksigen.

Dalam hal ini, molekul CO sangat kuat. Karbon monoksida (II) tidak membentuk garam dan tidak bereaksi dalam kondisi normal dengan air, asam, dan basa. Pada suhu tinggi ia rentan terhadap reaksi adisi dan oksidasi-reduksi. Di udara, CO terbakar dengan nyala api biru:

Ini mereduksi logam dari oksidanya:

Di bawah pengaruh paparan sinar matahari langsung atau dengan adanya katalis, CO bergabung dengan fosgen, gas yang sangat beracun:

Dengan banyak logam, CO membentuk karbonil yang mudah menguap:

Ikatan kovalen pada molekul karbonil nikel dibentuk melalui mekanisme donor-akseptor, dengan pergeseran kerapatan elektron dari atom karbon ke atom nikel. Peningkatan muatan negatif pada atom logam dikompensasi oleh partisipasi elektron d dalam ikatan, sehingga bilangan oksidasi logam adalah 0. Ketika dipanaskan, karbonil logam terurai menjadi logam dan karbon oksida (II), yaitu digunakan untuk memperoleh logam dengan kemurnian tinggi.

Karbon monoksida (II) praktis tidak pernah ditemukan di alam. Ini dapat terbentuk selama dehidrasi asam format (metode pembuatan laboratorium):

Berdasarkan transformasi terakhir, secara formal murni, CO dapat dianggap sebagai asam format anhidrida. Hal ini dibuktikan dengan reaksi berikut, yang terjadi ketika CO dilewatkan ke dalam alkali cair pada tekanan tinggi:

Karbon monoksida (IV) dan asam karbonat. Karbon monoksida (IV) adalah karbonat anhidrida dan memiliki semua sifat oksida asam (lihat § 8).

Ketika dilarutkan dalam air, asam karbonat sebagian terbentuk, dan kesetimbangan berikut terjadi dalam larutan.