چگونه اتم های غیر مشابه (مولکول های دی اکسید کربن) به هم متصل می شوند. دی اکسید کربن دی اکسید کربن از مولکول ها یا اتم ها تشکیل شده است

تعریف

مونوکسید کربن (IV) (دی اکسید کربن)در شرایط عادی، گازی بی رنگ، سنگین تر از هوا، از نظر حرارتی پایدار است و هنگامی که فشرده و سرد شود به راحتی به حالت مایع و جامد ("یخ خشک") تبدیل می شود.

ساختار مولکول در شکل نشان داده شده است. 1. چگالی - 1.997 گرم در لیتر. در آب کم محلول است و تا حدی با آن واکنش نشان می دهد. خاصیت اسیدی را نشان می دهد. توسط فلزات فعال، هیدروژن و کربن کاهش می یابد.

برنج. 1. ساختار مولکول دی اکسید کربن.

فرمول ناخالص دی اکسید کربن CO 2 است. همانطور که مشخص است، جرم مولکولی یک مولکول برابر است با مجموع جرم های اتمی نسبی اتم های سازنده مولکول (مقادیر جرم های اتمی نسبی گرفته شده از جدول تناوبی DI. مندلیف، گرد به اعداد کامل).

Mr(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO 2) = 12 + 2×16 = 12 + 32 = 44.

تعریف

جرم مولی (M)جرم 1 مول یک ماده است.

نشان دادن آن آسان است مقادیر عددیجرم مولی M و جرم مولکولی نسبی M r برابر هستند، با این حال، کمیت اول دارای بعد [M] = g/mol است و کمیت دوم بدون بعد است:

M = N A × m (1 مولکول) = N A × M r × 1 amu = (N A × 1 amu) × M r = × M r .

این به آن معنا است جرم مولیدی اکسید کربن 44 گرم در مول است.

جرم مولی یک ماده در حالت گازیرا می توان با استفاده از مفهوم حجم مولی آن تعیین کرد. برای انجام این کار، حجم اشغال شده در شرایط عادی توسط جرم معینی از یک ماده را پیدا کنید و سپس جرم 22.4 لیتری این ماده را در همان شرایط محاسبه کنید.

برای رسیدن به این هدف (محاسبه جرم مولی) می توان از معادله حالت استفاده کرد گاز ایده آل(معادله مندلیف-کلاپیرون):

جایی که p فشار گاز (Pa)، V حجم گاز (m 3)، m جرم ماده (g)، M جرم مولی ماده (g/mol)، T دمای مطلق است. (K)، R ثابت گاز جهانی برابر با 8.314 J/(mol×K) است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش

اگر نسبت جرمی عناصر موجود در آن m(Cu) باشد: m(O) = 4:1 برای ترکیب مس و اکسیژن فرمولی بنویسید.

راه حل

بیایید جرم مولی مس و اکسیژن را پیدا کنیم (مقادیر جرم اتمی نسبی گرفته شده از جدول تناوبی مندلیف را به اعداد کامل گرد می کنیم). معلوم است که M = Mr، که به معنای M(Cu) = 64 g/mol و M(O) = 16 g/mol است.

n (Cu) = m (مس) / M (مس).

n (Cu) = 4 / 64 = 0.0625 مول.

n (O) = m (O) / M (O);

n(O) = 1/16 = 0.0625 مول.

بیایید نسبت مولی را پیدا کنیم:

n(Cu):n(O) = 0.0625: 0.0625 = 1:1،

آن ها فرمول ترکیب مس و اکسیژن CuO است. این اکسید مس (II) است.

پاسخ

CuO

مثال 2

ورزش

اگر نسبت جرمی عناصر موجود در آن m(Fe):m(S) = 7:4 باشد، برای ترکیب آهن و گوگرد فرمولی بنویسید.

راه حل

برای اینکه بفهمیم عناصر شیمیایی در مولکول در چه روابطی قرار دارند، باید مقدار ماده آنها را پیدا کرد. مشخص است که برای یافتن مقدار یک ماده باید از فرمول استفاده کرد:

بیایید جرم مولی آهن و گوگرد را پیدا کنیم (مقادیر جرم اتمی نسبی گرفته شده از جدول تناوبی D.I. مندلیف را به اعداد کامل گرد می کنیم). معلوم است که M = Mr به معنای M(S) = 32 g/mol و M(Fe) = 56 g/mol.

سپس مقدار ماده این عناصر برابر است با:

n(S) = m(S)/M(S);

n(S) = 4 / 32 = 0.125 مول.

n (Fe) = m (Fe) / M (Fe)؛

n (Fe) = 7 / 56 = 0.125 مول.

بیایید نسبت مولی را پیدا کنیم:

n(Fe) :n(S) = 0.125: 0.125 = 1:1،

آن ها فرمول ترکیب مس و اکسیژن FeS است. سولفید آهن (II) است.

پاسخ

FeS

درجه سانتیگراد تا پایان قرن و مگر اینکه جریان کربن در خاک افزایش یابد. مطابق با داده های به دست آمده، محققان به این نتیجه رسیدند که برای جبران انتشار گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن گازاز خاک لازم است مقدار زیست توده جنگل را دو تا سه برابر افزایش دهیم و نه 70-80٪ همانطور که قبلاً گفته شد. این مطالعه توسط موسسه محیط زیست فنلاند انجام شده است...

https://www.site/journal/123925

دی اکسید کربن گاز دی اکسید کربن گاز

https://www.site/journal/116900

از جانب دانشگاه پنسیلوانیا(ایالات متحده آمریکا) در مقاله ای که در مجله Nano Letters منتشر شده است. مقدار عالی دی اکسید کربن گازدانشمندان معتقدند که توسط صنعت و حمل و نقل در جو منتشر می شود گرم شدن کره زمین. روش های زیادی مورد بحث قرار گرفته است... و پلاتین. نصب مونتاژ شده با استفاده از این نانومواد امکان تبدیل مخلوط را تحت تأثیر نور خورشید فراهم کرد دی اکسید کربن گازو بخار آب تبدیل به متان، اتان و پروپان 20 برابر موثرتر از استفاده از ...

https://www.site/journal/116932

هدف تحریک فعالیت فتوسنتزی جلبک ها و فیتوپلانکتون ها یا تزریق CO2 مایع در زیر زمین است. تبدیل دی اکسید کربن گازدر حال حاضر توسط دانشمندان به عنوان روش دیگری برای حل مس و پلاتین به هیدروکربن ها با استفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم پیشنهاد شده است. نصب مونتاژ شده با استفاده از این نانومواد امکان تبدیل مخلوط را تحت تأثیر نور خورشید فراهم کرد دی اکسید کربن گازو بخار آب به متان، اتان و پروپان 20 برابر کارآمدتر از استفاده از کاتالیزورهای معمولی است.

https://www.site/journal/122591

به نقل از سرویس مطبوعاتی این موسسه علمی، ایالات متحده آمریکا. دانشمندان متوجه این جذب توسط گیاهان شده اند دی اکسید کربن گازو تبخیر آب از سطح برگهای آنها از طریق همان منافذ به نام روزنه اتفاق می افتد. این ... بیش از حد CO2 در هوا است، روزنه های برگ ها باریک می شود، احتمالا برای محدود کردن مقدار ورودی دی اکسید کربن گاز، توسط گیاهان برای رشد استفاده می شود. این منجر به تبخیر کندتر و کاهش اثربخشی "طبیعی...

https://www.site/journal/126120

کریستال ها با استفاده از یک روش ساده که به سه روش موجود متکی است، توسعه یافتند مواد شیمیایی. طبیعی گازاغلب حاوی کربنی گازو سایر ناخالصی هایی که باعث کاهش راندمان این سوخت می شود. صنایع به ماده ای نیاز دارند که حذف شود کربنی گاز. متریال ایده آلباید در دسترس، انتخابی و با ظرفیت بالا باشد و قابل شارژ مجدد باشد. مواد قابل شارژ...

https://www.site/journal/126326

و آنها به این نتیجه رسیدند که، به نظر می رسد، مردان سالانه دو تن را به جو "پرتاب" می کنند دی اکسید کربن گازبیشتر از زنان محققان این موضوع را با این واقعیت توضیح می‌دهند که مردان بیشتر از خودرو استفاده می‌کنند و بر این اساس، تفاوت‌های جنسیتی، نویسندگان این مطالعه روشی کمی متفاوت برای تعیین منابع پیشنهاد می‌کنند. دی اکسید کربن گاز(یکی از گازهاتأثیرگذار بر گرمایش زمین) و به ویژه عادات و درآمدهای مصرف کننده که در رسمی...

https://www.site/journal/126887

در سازندهای زمین شناسی زغال سنگ در لوئیزیانا. محققان دریافته اند که باکتری های گسترده ای که استفاده می کنند کربنی گازو خود زغال سنگ به عنوان غذا، در حضور آب، علاوه بر این می تواند CO2 را فرآوری کرده و متان را به درون... آزاد کند. دی اکسید کربن گازو زغال سنگ به مواد مغذی اضافی نیاز دارد - هیدروژن، نمک اسید استیک و مهمتر از همه، ...

تعریف

دی اکسید کربن (منوکسید کربن (IV)، دی اکسید کربن، دی اکسید کربن) در شرایط عادی گازی بی رنگ، سنگین تر از هوا، از نظر حرارتی پایدار است و هنگامی که فشرده و سرد شود به راحتی به حالت مایع و جامد ("یخ خشک") تبدیل می شود.

در آب کم محلول است و تا حدی با آن واکنش نشان می دهد.

ثابت های اصلی دی اکسید کربن در جدول زیر آورده شده است.

جدول 1. خواص فیزیکی و چگالی دی اکسید کربن.

دی اکسید کربن نقش مهمی در فرآیندهای بیولوژیکی (فتوسنتز)، طبیعی (اثر گلخانه ای) و ژئوشیمیایی (انحلال در اقیانوس ها و تشکیل کربنات) دارد. به مقدار زیاد وارد می شود محیطدر نتیجه سوزاندن سوخت آلی، ضایعات پوسیده و غیره.

ترکیب شیمیایی و ساختار مولکول دی اکسید کربن

ترکیب شیمیایی مولکول دی اکسید کربن با فرمول تجربی CO 2 بیان می شود. مولکول دی اکسید کربن (شکل 1) خطی است که مربوط به حداقل دافعه جفت الکترون های پیوندی است، طول پیوند C=N 0.116 نانومتر و انرژی متوسط آن 806 کیلوژول بر مول است. در داخل روش اوراق قرضه ظرفیتدو σ - اتصالات S-Oتوسط اوربیتال هیبرید شده ی sp اتم کربن و اوربیتال های 2p z اتم های اکسیژن تشکیل شده است. اوربیتال های 2p x و 2p y اتم کربن که در هیبریداسیون sp شرکت نمی کنند با اوربیتال های مشابه اتم های اکسیژن همپوشانی دارند. در این حالت، دو اوربیتال π تشکیل می شوند که در صفحات متقابل عمود بر هم قرار دارند.

برنج. 1. ساختار مولکول دی اکسید کربن.

به دلیل آرایش متقارن اتم های اکسیژن، مولکول CO 2 غیر قطبی است، بنابراین دی اکسید کمی در آب محلول است (یک حجم CO 2 در یک حجم H 2 O در 1 atm و 15 o C). غیر قطبی بودن مولکول منجر به برهمکنش های بین مولکولی ضعیف و دمای نقطه سه گانه پایین می شود: t = -57.2 o C و P = 5.2 atm.

شرح مختصری از خواص شیمیایی و چگالی دی اکسید کربن

از نظر شیمیایی دی اکسید کربن بی اثر است که به دلیل انرژی بالای پیوندهای O=C=O است. با عوامل احیا کننده قوی در دماهای بالا، دی اکسید کربن خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان می دهد. با زغال سنگ به CO مونوکسید کربن کاهش می یابد:

C + CO 2 = 2CO (t = 1000 o C).

منیزیم که در هوا مشتعل می شود، در فضایی از دی اکسید کربن به سوختن ادامه می دهد:

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C.

مونوکسید کربن (IV) تا حدی با آب واکنش می دهد:

CO 2 (l) + H 2 O = CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l).

خواص اسیدی را نشان می دهد:

CO 2 + NaOH رقیق = NaHCO 2 ;

CO 2 + 2NaOH conc = 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 = Ba(HCO 3) 2 (l).

هنگامی که تا دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد گرم می شود، دی اکسید کربن تجزیه می شود:

2CO 2 = 2CO + O 2.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش

با احتراق 0.77 گرم ماده آلی متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن، 2.4 گرم دی اکسید کربن و 0.7 گرم آب تولید شد. چگالی بخار ماده برای اکسیژن 1.34 است. فرمول مولکولی ماده را تعیین کنید.

راه حل

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C);

m(C) = × 12 = 0.65 گرم؛

m(H) = 2 × 0.7 / 18 × 1 = 0.08 گرم.

m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 0.77 - 0.65- 0.08 = 0.04 گرم.

x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);

x:y:z = 0.65/12:0.08/1: 0.04/16;

x:y:z = 0.054: 0.08: 0.0025 = 22: 32: 1.

این بدان معناست که ساده ترین فرمول ترکیب C 22 H 32 O و جرم مولی آن 46 گرم بر مول است.

جرم مولی یک ماده آلی را می توان با استفاده از چگالی اکسیژن آن تعیین کرد:

ماده M = M(O 2) × D(O 2) ;

ماده M = 32 × 1.34 = 43 گرم در مول.

ماده M / M(C 22 H 32 O) = 43 / 312 = 0.13.

این بدان معنی است که تمام ضرایب در فرمول باید در 0.13 ضرب شوند. این بدان معناست که فرمول مولکولی ماده C 3 H 4 O خواهد بود.

پاسخ

فرمول مولکولیمواد C 3 H 4 O

مثال 2

ورزش

هنگام سوزاندن مواد آلی با وزن 10.5 گرم، 16.8 لیتر دی اکسید کربن (NC) و 13.5 گرم آب به دست آمد. چگالی بخار این ماده در هوا 2.9 است. فرمول مولکولی ماده را بدست آورید.

راه حل

بیایید نموداری از واکنش احتراق رسم کنیم ترکیب آلیتعداد اتم های کربن، هیدروژن و اکسیژن را به ترتیب به صورت "x"، "y" و "z" نشان می دهد:

C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O.

اجازه دهید جرم عناصر تشکیل دهنده این ماده را تعیین کنیم. مقادیر جرم اتمی نسبی برگرفته از جدول تناوبی D.I. مندلیف، گرد به اعداد کامل: Ar(C) = 12 amu، Ar(H) = 1 amu، Ar(O) = 16 amu.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = ×M(H);

بیایید جرم مولی دی اکسید کربن و آب را محاسبه کنیم. همانطور که مشخص است، جرم مولی یک مولکول برابر است با مجموع جرم اتمی نسبی اتم هایی که مولکول را تشکیل می دهند (M = Mr):

M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 گرم بر مول؛

M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 گرم بر مول.

m(C) = × 12 = 9 گرم.

m(H) = 2 × 13.5 / 18 × 1 = 1.5 گرم.

m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 10.5 - 9 - 1.5 = 0 گرم.

بیایید تعریف کنیم فرمول شیمیاییاتصالات:

x:y = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H);

x:y = 9/12: 1.5/1;

x:y = 0.75: 1.5 = 1: 2.

این به این معنی است که ساده ترین فرمول ترکیب CH 2 و جرم مولی آن 14 گرم در مول است.

جرم مولی یک ماده آلی را می توان با استفاده از چگالی هوای آن تعیین کرد:

M ماده = M(هوا) × D(هوا) ;

ماده M = 29 × 2.9 = 84 گرم در مول.

برای یافتن فرمول واقعی یک ترکیب آلی، نسبت جرم مولی حاصل را می یابیم:

ماده M / M(CH 2) = 84 / 14 = 6.

این بدان معنی است که شاخص های اتم های کربن و هیدروژن باید 6 برابر بیشتر باشد، یعنی. فرمول ماده C 6 H 12 خواهد بود.

پاسخ

فرمول مولکولی ماده C 6 H 12

اکنون به اختصار با ساختار مولکولها یعنی ذراتی که چندین اتم در آنها ترکیب شده اند آشنا می شویم. اساساً دو راه برای تشکیل مولکول از اتم وجود دارد.

اولین مورد از این روش ها بر اساس ظهور یک ذره باردار الکتریکی از یک اتم خنثی است. قبلاً اشاره کردیم که یک اتم خنثی است، یعنی تعداد بارهای مثبت در هسته آن (تعداد پروتون ها) با تعداد بارهای منفی متعادل می شود، یعنی تعداد الکترون هایی که به دور هسته می چرخند.

اگر به دلایلی یک اتم یک یا چند الکترون را از دست بدهد، در هسته آن مقدار زیادی بارهای مثبت ظاهر می شود که توسط الکترون های دارای بار منفی متعادل نمی شوند و چنین اتمی به ذره ای با بار مثبت تبدیل می شود.

چنین ذرات باردار الکتریکی یون نامیده می شوند. آنها به تشکیل مولکول از اتم ها کمک می کنند.

مطالعه خواص عناصر شیمیایی مختلف نشان می دهد که در همه موارد پایدارترین آنها آنهایی هستند که مدار بیرونی الکترون آنها کاملاً پر شده است یا دارای پایدارترین تعداد الکترون - 8 است.

این به خوبی توسط جدول تناوبی تأیید می شود، جایی که بی اثرترین (یعنی پایدارترین و وارد واکنش نمی شوند) در گروه صفر قرار دارند. واکنش های شیمیاییبا سایر مواد) عناصر.

اینها اولاً هلیم است که دارای یک مدار پر از دو الکترون است و گازهای نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون که دارای هشت الکترون در مدار بیرونی هستند.

برعکس، اگر مدار بیرونی اتم‌ها فقط یک یا دو الکترون داشته باشد، چنین اتم‌هایی تمایل دارند این الکترون‌ها را به اتم‌های دیگری بدهند که 1-2 الکترون در مدار بیرونی به عدد هشت از دست داده است. چنین اتم هایی در تعامل با یکدیگر فعال ترین هستند.

به عنوان مثال در نظر بگیریم مولکول نمک سفره ، در شیمی کلرید سدیم نامیده می شود و همانطور که از نامش پیداست از اتم های سدیم و کلر تشکیل شده است. اتم سدیم دارای یک الکترون در مدار بیرونی خود و اتم کلر دارای هفت الکترون است.

اگر این دو اتم به یکدیگر نزدیک شوند، آنگاه یک الکترون سدیم که در مدار بیرونی قرار دارد و ضعیف به اتم آن متصل است، می‌تواند از آن جدا شده و به اتم کلر برود که در آن هشتمین الکترون در بیرون خواهد بود. مدار (شکل 4، A).

در نتیجه این انتقال، دو یون تشکیل می‌شود: یک یون سدیم مثبت و یک یون کلر منفی (شکل 4، b) که یکدیگر را جذب می‌کنند و یک مولکول کلرید سدیم را تشکیل می‌دهند که می‌توان آن را به صورت دو گلوله تصور کرد که توسط یک توپ به هم کشیده شده‌اند. فنر (شکل 4، ج).

روش دوم تشکیل مولکول‌ها از اتم‌ها این است که وقتی دو یا چند اتم به هم می‌رسند، الکترون‌های موجود در مدار بیرونی این اتم‌ها به‌گونه‌ای بازآرایی می‌شوند که با دو یا چند اتم مرتبط می‌شوند. الکترون های واقع در مدارهای داخلی همچنان تنها با این اتم مرتبط باقی می مانند.

در این مورد، دوباره، تمایل به تشکیل پایدارترین مدارهای هشت الکترون وجود دارد.

اجازه دهید چند نمونه از این مولکول ها را ذکر کنیم.

بیایید یک مولکول دی اکسید کربن متشکل از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن را در نظر بگیریم. هنگامی که این مولکول تشکیل می شود، بازآرایی زیر الکترون ها در مدارهای بیرونی این اتم ها رخ می دهد (شکل 5).

اتم کربن دو الکترون مرتبط با هسته خود را در مدار داخلی باقی می گذارد و چهار الکترون واقع در مدار بیرونی آن دو الکترون به هر اتم اکسیژن توزیع می کنند که به نوبه خود هر کدام دو الکترون را برای پیوند مشترک اتم کربن اهدا می کنند.

بنابراین، در هر پیوند کربن و اکسیژن، دو جفت الکترون به طور متقابل شرکت می کنند، در نتیجه هر یک از سه اتم چنین مولکولی دارای یک مدار بیرونی پایدار است که در آن هشت الکترون می چرخند.

همانطور که مشخص است، مولکول هایی وجود دارد که نه تنها از عناصر مختلف، بلکه از اتم های یکسان نیز تشکیل شده اند.

تشکیل چنین مولکولی نیز با تمایل به پایدارترین عدد هشتم الکترون در مدار بیرونی توضیح داده می شود.

به عنوان مثال، یک اتم اکسیژن که دارای دو الکترون در مدار داخلی و شش الکترون در مدار بیرونی است، فاقد دو الکترون برای تشکیل یک محیط هشت برابر است.

بنابراین، این اتم ها دوتایی با هم ترکیب می شوند و یک مولکول اکسیژن O 2 را تشکیل می دهند که در آن دو الکترون از هر اتم تعمیم می یابد و پس از آن هشت الکترون در مدار بیرونی به دور آنها می چرخند.

وقتی مولکول‌ها طبق روش دوم تشکیل می‌شوند، زمانی که الکترون‌ها بین اتم‌ها رد و بدل می‌شوند، مراکز اتم‌ها باید نسبت به روش اول به هم نزدیک‌تر شوند، زمانی که تنها جذب متقابل یون‌های دارای بار مخالف رخ می‌دهد.

بنابراین، اگر در روش اول بتوان چنین مولکولی را به شکل دو توپ-یون لمس کننده تصور کرد (شکل 4، ج) که اندازه و شکل آنها تغییر نمی کند، در روش دوم اتم های کروی به نظر می رسد. مسطح شده

روش های مدرنمطالعات ساختار مواد نه تنها دانستن اینکه مولکول‌های مختلف از چه اتمی ساخته شده‌اند، بلکه نحوه قرارگیری اتم‌ها در مولکول‌ها، یعنی ساختار این مولکول‌ها تا فواصل بین هسته‌های اتم‌ها را ممکن می‌سازد. مولکول ها را تشکیل می دهند.

در شکل شکل 6 ساختار مولکول های اکسیژن و دی اکسید کربن و همچنین محل هسته های اتمی را در این مولکول ها نشان می دهد که نشان دهنده فواصل بین هسته ای در آنگستروم ها است.

یک مولکول اکسیژن، متشکل از دو اتم، به شکل دو توپ فشرده با فاصله بین هسته های اتمی 1.20 A است. مولکول دی اکسید کربن متشکل از سه اتم، شکلی مستطیل دارد که یک اتم کربن در وسط آن و دو اتم اکسیژن در دو طرف آن در یک خط مستقیم با فواصل بین هسته‌ای 15/1 آمپر قرار دارند.

برنج. 6. ساختار مولکولها: الف - آرایش اتمها; ب - محل هسته اتم. 1 - مولکول اکسیژن O 2; 2 - مولکول دی اکسید کربن CO 2.

دی اکسید کربن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن - همه اینها نام یک ماده است که برای ما به عنوان دی اکسید کربن شناخته می شود. بنابراین این گاز چه خواصی دارد و در چه زمینه هایی کاربرد دارد؟

دی اکسید کربن و خواص فیزیکی آن

دی اکسید کربن از کربن و اکسیژن تشکیل شده است. فرمول دی اکسید کربن به این صورت است - CO2. در طبیعت، در هنگام احتراق یا پوسیدگی تشکیل می شود مواد آلی. میزان گاز موجود در هوا و چشمه های معدنی نیز بسیار زیاد است. علاوه بر این، انسان و حیوانات نیز هنگام بازدم دی اکسید کربن منتشر می کنند.

برنج. 1. مولکول دی اکسید کربن.

دی اکسید کربن یک گاز کاملاً بی رنگ است و دیده نمی شود. همچنین بویی ندارد. با این حال، با غلظت های بالا، فرد ممکن است دچار هیپرکاپنی، یعنی خفگی شود. کمبود دی اکسید کربن نیز می تواند باعث مشکلات سلامتی شود. در نتیجه کمبود این گاز، شرایط مخالف خفگی ایجاد می شود - هیپوکاپنی.

اگر دی اکسید کربن را در شرایط دمای پایین قرار دهید، در دمای 72- درجه کریستال می شود و مانند برف می شود. بنابراین دی اکسید کربن در حالت جامد را "برف خشک" می نامند.

برنج. 2. برف خشک – دی اکسید کربن.

دی اکسید کربن 1.5 برابر چگالی هوا است. چگالی آن 1.98 کیلوگرم بر متر مکعب است پیوند شیمیاییدر یک مولکول دی اکسید کربن، کووالانسی قطبی است. قطبی است زیرا اکسیژن دارای ارزش الکترونگاتیوی بالاتری است.

یک مفهوم مهم در مطالعه مواد جرم مولکولی و مولی است. جرم مولی دی اکسید کربن 44 است. این عدد از مجموع جرم اتمی نسبی اتم های تشکیل دهنده مولکول به دست می آید. مقادیر جرم اتمی نسبی از جدول D.I گرفته شده است. مندلیف و به اعداد کامل گرد می شوند. بر این اساس، جرم مولی CO2 = 12 + 2 * 16.

برای محاسبه کسر جرمی عناصر در دی اکسید کربن، باید از فرمول محاسبه پیروی کنید کسرهای جرمیهر کس عنصر شیمیاییدر ماده

n- تعداد اتم ها یا مولکول ها
آ r- نسبت فامیلی جرم اتمیعنصر شیمیایی.
آقای- جرم مولکولی نسبی ماده
نسبی را محاسبه کنیم وزن مولکولیدی اکسید کربن.

Mr(CO2) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0.27 یا 27٪ از آنجایی که فرمول دی اکسید کربن شامل دو اتم اکسیژن است، پس n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0.73 یا 73٪

پاسخ: w(C) = 0.27 یا 27%؛ w(O) = 0.73 یا 73٪

خواص شیمیایی و بیولوژیکی دی اکسید کربن

دی اکسید کربن دارد خواص اسیدیاز آنجایی که یک اکسید اسیدی است و هنگامی که در آب حل می شود اسید کربنیک تشکیل می دهد:

CO2+H2O=H2CO3

با مواد قلیایی واکنش می دهد و در نتیجه کربنات ها و بی کربنات ها تشکیل می شود. این گاز نمی سوزد. فقط برخی از فلزات فعال مانند منیزیم در آن می سوزند.

هنگامی که گرم می شود، دی اکسید کربن تجزیه می شود مونوکسید کربنو اکسیژن:

2CO3=2CO+O3.

مثل دیگران اکسیدهای اسیدیاین گاز به راحتی با اکسیدهای دیگر واکنش می دهد:

СaO+Co₃=CaCO3.

دی اکسید کربن بخشی از تمام مواد آلی است. گردش این گاز در طبیعت با کمک تولیدکنندگان، مصرف کنندگان و تجزیه کننده ها انجام می شود. در فرآیند زندگی، یک فرد تقریباً 1 کیلوگرم دی اکسید کربن در روز تولید می کند. هنگام دم، اکسیژن دریافت می کنیم، اما در این لحظه دی اکسید کربن در آلوئول ها تشکیل می شود. در این لحظه، یک تبادل رخ می دهد: اکسیژن وارد خون می شود و دی اکسید کربن خارج می شود.

دی اکسید کربن در طی تولید الکل تولید می شود. این گاز همچنین یک محصول جانبی در تولید نیتروژن، اکسیژن و آرگون است. استفاده از دی اکسید کربن در صنایع غذایی ضروری است، جایی که دی اکسید کربن به عنوان یک نگهدارنده عمل می کند و دی اکسید کربن به شکل مایع در کپسول های آتش نشانی یافت می شود.