#МОНООКСИД УГЛЕРОДА
Монооксид углерода (угарный газ), CO, — газ без цвета и запаха, ядовит, плохо растворим в воде.
В молекуле CO углерод имеет степень окисления +2, а валентность его равна III (одна связь образована по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода).
#Получение монооксида углерода
Оксид углерода(II) образуется как второй продукт при получении водорода газификацией твердого топлива или конверсией метана, а также при восстановлении диоксида углерода раскаленным углем:
- C + CO2 t ◦ → 2CO↑
В лаборатории СО получают разложением муравьиной кислоты:
- HCOOH H2SO4, t ◦ → CO↑ + H2O
#Химические свойства монооксида углерода
В обычных условиях CO — несолеобразующий оксид, сильный восстановитель:
- 2CO + O2 t ◦ → 2CO2
- CuO + CO t ◦ → Cu + CO2↑
- CO + Cl2 t ◦ → COCl2
Проникая с воздухом в легкие, CO растворяется в плазме крови, диффундирует в эритроциты и вступает в обратимое химическое взаимодействие как с окисленным, так и с восстановленным гемоглобином Hb:
- HbO2 + CO ⇄ HbCO + O2
- Hb + CO ⇄ HbCO
Образующийся карбонилгемоглобин, HbCO, более прочный, чем оксигемоглобин HbO2, и не способен присоединять к себе кислород, вследствие чего невозможен перенос кислорода от легких к тканям.
Молекула CO может выступать в качестве лиганда в комплексных соединениях с d-элементами, так как является донором электронной пары (основанием Льюиса):
- Fe + 5CO t ◦, p → [Fe(CO)5] (пентакарбонилжелезо)
- Ni + 4CO t ◦, p → [Ni(CO)4] (тетракарбонилникель)
#ДИОКСИД УГЛЕРОДА
Диоксид углерода (углекислый газ), CO2, — газ без цвета и запаха, плохо растворим в воде, не поддерживает горения, легко сжижается.
При быстром расширении сжатого газа образуется твердый углекислый газ — так называемый «сухой лед».
#Получение диоксида углерода
В промышленности углекислый газ является побочным продуктом многих химических производств.
Диоксид углерода образуется:
1) при термическом разложении карбонатов:
- CaCO3 t ◦ → CaO + CO2↑
2) как продукт сгорания органических веществ:
- CH4 + 2O2 t ◦ −→ 2H2O + CO2↑
3) при вытеснении из карбонатов более сильными кислотами:
- CaCO3 + 2HCl → CO2↑ + H2O + CaCl2
#Химические свойства диоксида углерода
1. CO2 растворяется в воде с образованием гидратной формы (угольной кислоты):
- CO2 + H2O ⇄ H2CO3
2. Реагирует с основными оксидами и щелочами:
- Na2O + CO2 → Na2CO3
- NaOH + CO2 (изб.) → NaHCO3
- 2NaOH(изб.) + CO2 → Na2CO3 + H2O
3. При пропускании CO2 через раствор Ca(OH)2 (известковую воду) наблюдается выпадение осадка, который в ходе процесса постепенно растворяется, так как происходит образование растворимого в воде гидрокарбоната кальция (качественная реакция на CO2):
- Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O (выпадение белого осадка)
- CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (растворение осадка)
4. С аммиаком диоксид углерода образует мочевину:
- CO2 + 2NH3 t ◦, p → CO(NH2)2 + H2O
5. В окислительно-восстановительных реакциях CO2 проявляет свойства окислителя:
- 2Mg + CO2 t ◦ → C + 2MgO
#СУБОКСИД УГЛЕРОДА
Субоксид углерода (диоксид триуглерода, недокись углерода), С3О2, — кислородное соединение углерода, в котором атомы углерода соединены между собой (О=С=С=С=О).
Субоксид углерода образуется при дегидратации малоновой кислоты нагреванием ее в присутствии оксида фосфора(V):
- CH2(COOH)2 P2O5, t ◦→ C3O2↑ + 2H2O
С3О2 — бесцветный ядовитый газ с удушливым запахом.
При комнатной температуре С3О2 легко полимеризуется с образованием нерастворимого в воде продукта желтого, красного или фиолетового цвета, вновь образует малоновую кислоту при взаимодействии с водой.
Диоксид триуглерода может образовываться в малых количествах как побочный продукт в некоторых биохимических процессах. Показано, что в организме диоксид триуглерода способен полимеризоваться в макроциклические структуры (C3O2)n — в основном (C3O2)6 и (C3O2)8.
Этим макроциклическим соединениям диоксида триуглерода приписывают способность защищать клетки от свободнорадикального повреждения и окислительного стресса, а также роль эндогенной противоопухолевой защиты, в частности, подвергающихся высокой степени воздействия светочувствительных клеток сетчатки глаза.