ولكن إذا كانت الجزيئات من نفس الذرات تختلف كثيرًا ، فما هو التنوع الموجود بين الجزيئات من الذرات المختلفة! دعنا ننظر مرة أخرى في الهواء - ربما سنجد مثل هذه الجزيئات هناك أيضًا؟ طبعا سنفعل!
هل تعرف ما هي الجزيئات التي تزفرها في الهواء؟ (بالطبع ، لست وحدك - كل الناس وجميع الحيوانات.) جزيئات صديقك القديم - ثاني أكسيد الكربون! تسبب فقاعات ثاني أكسيد الكربون ارتعاشًا في لسانك عند شرب الماء الفوار أو عصير الليمون. قطع الثلج الجاف التي توضع في علب الآيس كريم مصنوعة أيضًا من هذه الجزيئات ؛ الجليد الجاف هو ثاني أكسيد الكربون الصلب.
في جزيء ثاني أكسيد الكربون ، يتم ربط ذرتين من الأكسجين من جانبين متقابلين إلى ذرة كربون واحدة. "الكربون" يعني "الشخص الذي يلد الفحم". لكن الكربون يولد أكثر من مجرد الفحم. عندما ترسم بقلم رصاص بسيط ، تبقى رقائق صغيرة من الجرافيت على الورق - وتتكون أيضًا من ذرات الكربون. الماس والسخام العادي "مصنوعة" منهم. مرة أخرى نفس الذرات - والمواد غير المتشابهة تمامًا!
عندما تتحد ذرات الكربون ليس فقط مع بعضها البعض ، ولكن أيضًا مع الذرات "الأجنبية" ، عندها تولد العديد من المواد المختلفة بحيث يصعب حسابها! تولد على وجه الخصوص العديد من المواد عندما تتحد ذرات الكربون مع ذرات أخف غاز في العالم - الهيدروجين ، وتسمى جميع هذه المواد بالاسم الشائع - الهيدروكربونات ، لكن لكل هيدروكربون اسمها الخاص.
أبسط الهيدروكربونات تحدث عنها الآيات التي تعرفها: "لكن لدينا غاز في شقتنا - هذا هو!" اسم الغاز الذي يحترق في المطبخ الميثان. يحتوي جزيء الميثان على ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين. في شعلة موقد المطبخ ، يتم تدمير جزيئات الميثان ، وتتحد ذرة الكربون مع ذرتين من الأكسجين ، وتحصل على جزيء ثاني أكسيد الكربون المألوف بالفعل. تتحد ذرات الهيدروجين أيضًا مع ذرات الأكسجين ، ونتيجة لذلك يتم الحصول على جزيئات من أهم مادة وضرورية في العالم!
توجد جزيئات هذه المادة أيضًا في الهواء - وهناك الكثير منها هناك. بالمناسبة ، أنت أيضًا مشترك في هذا إلى حد ما ، لأنك تزفر هذه الجزيئات في الهواء جنبًا إلى جنب مع جزيئات ثاني أكسيد الكربون. ما هذه المادة؟ إذا لم تخمن ، فتنفس من الزجاج البارد ، وها هو أمامك - الماء!
مثير للاهتمام:
الجزيء صغير جدًا لدرجة أننا إذا صنفنا مائة مليون جزيء ماء واحدًا تلو الآخر ، فسيكون هذا الخط بأكمله مناسبًا بسهولة بين مسطرتين متجاورتين في دفتر ملاحظاتك. لكن العلماء تمكنوا من معرفة شكل جزيء الماء. ها هي صورتها. صحيح ، يبدو وكأنه رأس شبل الدب ويني ذا بوه! انظر كيف وخزت اذنيك! بالطبع ، هذه ليست آذان ، ولكن ذرتان هيدروجين متصلتان بـ "الرأس" - ذرة الأكسجين. لكن النكات عبارة عن نكات ، لكن في الحقيقة - هل هذه "الآذان في الأعلى" لها أي علاقة بالخصائص غير العادية للمياه؟
تعريف
نشبع(أول أكسيد الكربون (IV) ، وثاني أكسيد الكربون ، وثاني أكسيد الكربون) في الظروف العادية هو غاز عديم اللون ، أثقل من الهواء ، ومستقر حرارياً ، وعند ضغطه وتبريده ، يتحول بسهولة إلى حالة سائلة وصلبة ("جليد جاف").
إنه ضعيف الذوبان في الماء ، ويتفاعل معه جزئيًا.
الثوابت الرئيسية لثاني أكسيد الكربون موضحة في الجدول أدناه.
الجدول 1. الخصائص الفيزيائية وكثافة ثاني أكسيد الكربون.
يلعب ثاني أكسيد الكربون دورًا مهمًا في العمليات البيولوجية (التمثيل الضوئي) والطبيعية (تأثير الاحتباس الحراري) والجيوكيميائية (الانحلال في المحيطات وتكوين الكربونات). بكميات كبيرة ، يدخل إلى البيئة نتيجة احتراق الوقود الأحفوري ، والنفايات المتعفنة ، وما إلى ذلك.
التركيب الكيميائي وهيكل جزيء ثاني أكسيد الكربون
يتم التعبير عن التركيب الكيميائي لجزيء ثاني أكسيد الكربون بالصيغة التجريبية CO 2. جزيء ثاني أكسيد الكربون (الشكل 1) خطي ، والذي يتوافق مع الحد الأدنى من التنافر لأزواج الإلكترون الملزمة ، وطول الرابطة C = H هو 0.116 نانومتر ، ومتوسط طاقته 806 كيلو جول / مول. في إطار طريقة روابط التكافؤ ، يتم تشكيل اثنين من الروابط С-بواسطة المدار المهجن sp لذرة الكربون و 2 p z - مدارات ذرات الأكسجين. تتداخل المدارات 2p x و 2p y لذرة الكربون التي لا تشارك في تهجين sp مع مدارات مماثلة من ذرات الأكسجين. في هذه الحالة ، يتم تشكيل مداريان π ، يقعان في طائرات متعامدة بشكل متبادل.
أرز. 1. هيكل جزيء ثاني أكسيد الكربون.
نظرًا للترتيب المتماثل لذرات الأكسجين ، فإن جزيء ثاني أكسيد الكربون غير قطبي ، وبالتالي فإن ثنائي أكسيد الكربون قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (حجم واحد من ثاني أكسيد الكربون في حجم واحد من H 2 O عند 1 ضغط جوي و 15 درجة مئوية). يؤدي عدم قطبية الجزيء إلى تفاعلات ضعيفة بين الجزيئات وانخفاض درجة حرارة النقطة الثلاثية: t = -57.2 o C و P = 5.2 atm.
وصف موجز للخصائص الكيميائية لثاني أكسيد الكربون وكثافته
كيميائيًا ، ثاني أكسيد الكربون خامل ، ويرجع ذلك إلى الطاقة العالية لروابط O = C = O. مع عوامل الاختزال القوية في درجات الحرارة العالية ، يُظهر ثاني أكسيد الكربون خصائص مؤكسدة. مع الفحم ، يتم اختزاله إلى أول أكسيد الكربون:
C + CO 2 \ u003d 2CO (t \ u003d 1000 درجة مئوية).
يستمر المغنيسيوم المشتعل في الهواء في الاحتراق في جو من ثاني أكسيد الكربون:
CO 2 + 2Mg \ u003d 2MgO + C.
يتفاعل أول أكسيد الكربون (IV) جزئيًا مع الماء:
CO 2 (ل) + H 2 O \ u003d CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l).
يظهر خصائص حمضية:
مخفف ثاني أكسيد الكربون + هيدروكسيد الصوديوم = NaHCO2 ؛
CO 2 + 2NaOH conc \ u003d Na 2 CO 3 + H 2 O ؛
CO 2 + Ba (OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O ؛
CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O \ u003d Ba (HCO 3) 2 (l).
عند التسخين إلى درجة حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية ، يتحلل ثاني أكسيد الكربون:
2CO 2 \ u003d 2CO + O 2.
أمثلة على حل المشكلات
مثال 1
| يمارس | أثناء احتراق 0.77 جم من المواد العضوية ، تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين ، تم تكوين 2.4 جم من ثاني أكسيد الكربون و 0.7 جم من الماء. كثافة بخار المادة من حيث الأكسجين 1.34. حدد الصيغة الجزيئية للمادة. |
| قرار |
م (ج) = ن (ج) × م (ج) = ن (ثاني أكسيد الكربون 2) × م (ج) = × م (ج) ؛ م (ج) = × 12 = 0.65 جم ؛ م (ح) = 2 × 0.7 / 18 × 1 = 0.08 جم. م (O) \ u003d م (C × H y O z) - م (C) - م (ح) \ u003d 0.77 - 0.65 - 0.08 = 0.04 جم. x: y: z = m (C) / Ar (C): m (H) / Ar (H): m (O) / Ar (O) ؛ س: ص: ض = 0.65 / 12: 0.08 / 1: 0.04 / 16 ؛ س: ص: ض = 0.054: 0.08: 0.0025 = 22: 32: 1. هذا يعني أن أبسط صيغة للمركب هي C 22 H 32 O ، والكتلة المولية هي 46 جم / مول. يمكن تحديد قيمة الكتلة المولية لمادة عضوية باستخدام كثافة الأكسجين فيها: مادة M = M (O 2) × D (O 2) ؛ مادة M = 32 × 1.34 = 43 جم / مول. مادة M / M (C 22 H 32 O) = 43/312 = 0.13. لذلك يجب ضرب جميع المعاملات في الصيغة في 0.13. لذا فإن الصيغة الجزيئية للمادة ستبدو مثل C 3 H 4 O. |
| إجابه | الصيغة الجزيئية للمادة C 3 H 4 O |
مثال 2
| يمارس | عند حرق مادة عضوية بوزن 10.5 جم ، تم الحصول على 16.8 لترًا من ثاني أكسيد الكربون (NO) و 13.5 جم من الماء. تبلغ كثافة بخار المادة في الهواء 2.9. اشتق الصيغة الجزيئية للمادة. |
| قرار | لنرسم مخططًا لتفاعل الاحتراق لمركب عضوي ، مع الإشارة إلى عدد ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين كـ "x" و "y" و "z" على التوالي: C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O. دعونا نحدد كتل العناصر التي تتكون منها هذه المادة. قيم الكتل الذرية النسبية مأخوذة من الجدول الدوري لـ D.I. Mendeleev ، مقربًا إلى الأعداد الصحيحة: Ar (C) = 12 a.m.u. ، Ar (H) = 1 amu. ، Ar (O) = 16 a.m.u. م (ج) = ن (ج) × م (ج) = ن (ثاني أكسيد الكربون 2) × م (ج) = × م (ج) ؛ م (ح) = ن (ح) × م (ح) = 2 × ن (ح 2 س) × م (ح) = × م (ح) ؛ احسب الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون والماء. كما هو معروف ، الكتلة المولية للجزيء تساوي مجموع الكتل الذرية النسبية للذرات التي يتكون منها الجزيء (M = Mr): M (CO 2) \ u003d Ar (C) + 2 × Ar (O) \ u003d 12+ 2 × 16 \ u003d 12 + 32 \ u003d 44 جم / مول ؛ M (H 2 O) \ u003d 2 × Ar (H) + Ar (O) \ u003d 2 × 1 + 16 \ u003d 2 + 16 \ u003d 18 جم / مول. م (ج) = × 12 = 9 جم ؛ م (ح) = 2 × 13.5 / 18 × 1 \ u003d 1.5 جم. م (O) \ u003d م (C × H y O z) - م (C) - م (ح) \ u003d 10.5 - 9 - 1.5 \ u003d 0 جم. دعنا نحدد الصيغة الكيميائية للمركب: x: y = m (C) / Ar (C): m (H) / Ar (H) ؛ س: ص = 9/12: 1.5 / 1 ؛ س: ص = 0.75: 1.5 = 1: 2. هذا يعني أن أبسط صيغة للمركب هي CH 2 ، والكتلة المولية هي 14 جم / مول. يمكن تحديد قيمة الكتلة المولية لمادة عضوية باستخدام كثافتها في الهواء: Msubstance = M (هواء) × D (هواء) ؛ مادة M = 29 × 2.9 = 84 جم / مول. لإيجاد الصيغة الحقيقية لمركب عضوي ، نجد نسبة الكتل المولية التي تم الحصول عليها: مادة M / M (CH 2) = 84/14 \ u003d 6. هذا يعني أن مؤشرات ذرات الكربون والهيدروجين يجب أن تكون أعلى بستة أضعاف ، أي ستبدو صيغة المادة مثل C 6 H 12. |
| إجابه | الصيغة الجزيئية للمادة C 6 H 12 |
ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون كلها أسماء لنفس المادة التي نعرفها باسم ثاني أكسيد الكربون. فما هي خواص هذا الغاز وما هي تطبيقاته؟
ثاني أكسيد الكربون وخصائصه الفيزيائية
يتكون ثاني أكسيد الكربون من الكربون والأكسجين. صيغة ثاني أكسيد الكربون هي CO₂. في الطبيعة ، تتشكل أثناء احتراق أو تحلل المواد العضوية. في الهواء والينابيع المعدنية ، يكون محتوى الغاز مرتفعًا أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يطلق البشر والحيوانات أيضًا ثاني أكسيد الكربون عند الزفير.
أرز. 1. جزيء ثاني أكسيد الكربون.
ثاني أكسيد الكربون غاز عديم اللون تمامًا ولا يمكن رؤيته. كما أنه ليس له رائحة. ومع ذلك ، مع تركيزه العالي ، قد يصاب الشخص بفرط ثنائي أكسيد الكربون ، أي الاختناق. يمكن أن يسبب نقص ثاني أكسيد الكربون أيضًا مشاكل صحية. نتيجة لنقص هذا الغاز ، يمكن أن تتطور الحالة العكسية للاختناق - hypocapnia.
إذا تم وضع ثاني أكسيد الكربون في ظروف منخفضة الحرارة ، عند درجة حرارة -72 درجة يتبلور ويصبح مثل الثلج. لذلك ، يسمى ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة "الثلج الجاف".
أرز. 2. الثلج الجاف هو ثاني أكسيد الكربون.
ثاني أكسيد الكربون أكثف 1.5 مرة من الهواء. كثافته 1.98 كجم / م 3 ، الرابطة الكيميائية في جزيء ثاني أكسيد الكربون قطبية تساهمية. إنه قطبي لأن الأكسجين له قيمة كهرسلبية أعلى.
مفهوم مهم في دراسة المواد هو الجزيئية والكتلة المولية. الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون هي 44. يتكون هذا العدد من مجموع الكتل الذرية النسبية للذرات التي يتكون منها الجزيء. تؤخذ قيم الكتل الذرية النسبية من جدول D.I. Mendeleev وتقريبها إلى أعداد صحيحة. وفقًا لذلك ، الكتلة المولية لـ CO₂ = 12 + 2 * 16.
لحساب الكسور الكتلية للعناصر في ثاني أكسيد الكربون ، من الضروري اتباع الصيغة لحساب الكسور الكتلية لكل عنصر كيميائي في مادة ما.
نهو عدد الذرات أو الجزيئات.
أ صهي الكتلة الذرية النسبية لعنصر كيميائي.
السيدهو الوزن الجزيئي النسبي للمادة.
احسب الوزن الجزيئي النسبي لثاني أكسيد الكربون.
السيد (CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w (C) = 1 * 12/44 = 0.27 أو 27٪ بما أن ثاني أكسيد الكربون يحتوي على ذرتين من الأكسجين ، n = 2 w (O) = 2 * 16/44 = 0.73 أو 73٪
الإجابة: w (C) = 0.27 أو 27٪ ؛ ث (O) = 0.73 أو 73٪
الخصائص الكيميائية والبيولوجية لثاني أكسيد الكربون
لثاني أكسيد الكربون خواص حمضية ، فهو أكسيد حمضي ، وعندما يذوب في الماء يتكون حمض الكربونيك:
CO₂ + H₂O = H₂CO₃
يتفاعل مع القلويات ، مما يؤدي إلى تكوين الكربونات والبيكربونات. هذا الغاز غير قابل للاشتعال. فقط بعض المعادن النشطة ، مثل المغنيسيوم ، تحترق فيه.
عند تسخينه ، يتحلل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون والأكسجين:
2CO₃ = 2CO + O₃.
مثل الأكاسيد الحمضية الأخرى ، يتفاعل هذا الغاز بسهولة مع الأكاسيد الأخرى:
СaO + Co₃ = CaCO₃.
ثاني أكسيد الكربون هو أحد مكونات جميع المواد العضوية. يتم تداول هذا الغاز في الطبيعة بمساعدة المنتجين والمستهلكين والمحللين. في عملية الحياة ، ينتج الإنسان حوالي 1 كجم من ثاني أكسيد الكربون يوميًا. عندما نستنشق ، نحصل على الأكسجين ، لكن في هذه اللحظة يتكون ثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية. عند هذه النقطة ، يحدث التبادل: يدخل الأكسجين إلى الدم ويخرج ثاني أكسيد الكربون.
ينتج ثاني أكسيد الكربون أثناء إنتاج الكحول. أيضًا ، هذا الغاز هو منتج ثانوي في إنتاج النيتروجين والأكسجين والأرجون. يعد استخدام ثاني أكسيد الكربون ضروريًا في صناعة الأغذية ، حيث يعمل ثاني أكسيد الكربون كمادة حافظة ، ويتم احتواء ثاني أكسيد الكربون على شكل سائل في طفايات الحريق.
أرز. 3. مطفأة الحريق.
ماذا تعلمنا؟
ثاني أكسيد الكربون مادة تكون عديمة اللون والرائحة في الظروف العادية. بالإضافة إلى اسمه الشائع ، ثاني أكسيد الكربون ، يُطلق عليه أيضًا أول أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون.
اختبار الموضوع
تقييم التقرير
متوسط تقييم: 4.3 مجموع التصنيفات المستلمة: 146.
درجة مئوية بنهاية القرن وإذا لم تحدث زيادة في تدفق الكربون إلى التربة. وفقًا للبيانات التي تم الحصول عليها ، خلص الباحثون إلى أنه من أجل التعويض عن الانبعاثات نشبع غازمن التربة ، من الضروري زيادة كمية الكتلة الحيوية للغابات بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات ، وليس بنسبة 70-80٪ ، كما ذُكر سابقًا. أجرى الدراسة معهد البيئة الفنلندي الفنلندي ...
https://www.site/journal/123925
نشبع غاز نشبع غاز
https://www.site/journal/116900
من جامعة بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) في مقال نشر في Nano Letters. كمية كبيرة نشبع غاز، المنبعثة في الغلاف الجوي عن طريق الصناعة والنقل ، يعتقد العلماء أنها تسبب الاحتباس الحراري. تمت مناقشة الكثير من الطرق ... والبلاتين. سمح التركيب الذي تم تجميعه باستخدام هذه المادة النانوية ، تحت تأثير أشعة الشمس ، بتحويل الخليط نشبع غازوبخار الماء إلى غاز الميثان والإيثان والبروبان 20 مرة أكثر كفاءة من ...
https://www.site/journal/116932
الهدف هو تحفيز نشاط التمثيل الضوئي للطحالب والعوالق النباتية ، أو حقن ثاني أكسيد الكربون المسال تحت الأرض. تحويلات نشبع غازفي الهيدروكربونات باستخدام جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية تم اقتراحها من قبل العلماء كطريقة أخرى لحل ... النحاس والبلاتين. سمح التركيب الذي تم تجميعه باستخدام هذه المادة النانوية ، تحت تأثير أشعة الشمس ، بتحويل الخليط نشبع غازوتحويل بخار الماء إلى ميثان وإيثان وبروبان كفاءة 20 مرة أكثر من المحفزات التقليدية ...
https://www.site/journal/122591
الولايات المتحدة ، ونقلت أقوالها في الدائرة الصحفية لهذه المؤسسة العلمية. لفت العلماء الانتباه إلى حقيقة أن امتصاص النباتات نشبع غازويحدث تبخر الماء من سطح أوراقها من خلال نفس المسام التي تسمى الثغور. هذا ... الكثير من ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، وتترك الثغور ضيقة ، ربما للحد من كمية الواردة نشبع غازتستخدم من قبل النباتات للنمو. هذا يؤدي إلى تباطؤ في التبخر وانخفاض في فعالية "الطبيعي ...
https://www.site/journal/126120
تم تطوير البلورات باستخدام طريقة بسيطة تعتمد على ثلاث مواد كيميائية متوفرة. طبيعي >> صفة غازغالبًا ما يحتوي على فحمي غازوغيرها من الشوائب التي تقلل من كفاءة هذا الوقود. تحتاج الصناعات إلى مادة تزيلها فحمي غاز. يجب أن تكون المواد المثالية ميسورة التكلفة وانتقائية وذات قدرة عالية ويمكن إعادة شحنها. مواد قابلة لإعادة الشحن ...
https://www.site/journal/126326
وخلصوا إلى أنه اتضح أن الرجال "يلقون" طنين سنويًا في الغلاف الجوي نشبع غازأكثر من النساء. يشرح الباحثون ذلك من خلال حقيقة أن الرجال يستخدمون السيارة في كثير من الأحيان ، وبالتالي ... الفروق بين الجنسين ، يقترح مؤلفو الدراسة ، بالتالي ، طريقة مختلفة قليلاً في تحديد المصادر نشبع غاز(واحد من غازاتالتي تؤثر على ظاهرة الاحتباس الحراري) ، وعلى وجه الخصوص ، عادات المستهلكين والدخول التي لا تؤخذ في الاعتبار في ...
https://www.site/journal/126887
في التكوينات الجيولوجية الحاملة للفحم في لويزيانا. وجد الباحثون أن البكتيريا منتشرة على نطاق واسع فحمي غازوالفحم نفسه كغذاء ، في وجود الماء ، يمكنهم أيضًا معالجة ثاني أكسيد الكربون وإطلاق غاز الميثان في ... الباحثين ، من أجل هذه العملية ، الكائنات الحية الدقيقة التي تعالج ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان ، بالإضافة إلى نشبع غازوالفحم بحاجة إلى مغذيات إضافية - الهيدروجين وأملاح حمض الأسيتيك والأهم من ذلك ...
