Aké atómy tvoria molekulu oxidu uhličitého? Oxid uhličitý. Porovnávacie grafy potenciálov a síl

DEFINÍCIA

Oxid uhoľnatý (IV) (oxid uhličitý) za normálnych podmienok je to bezfarebný plyn, ťažší ako vzduch, tepelne stabilný a po stlačení a ochladení ľahko prechádza do kvapalného a pevného ("suchého ľadu") skupenstva.

Štruktúra molekuly je znázornená na obr. 1. Hustota - 1,997 g / l. Zle rozpustný vo vode, čiastočne s ňou reaguje. Vykazuje kyslé vlastnosti. Obnovujú ho aktívne kovy, vodík a uhlík.

Ryža. 1. Štruktúra molekuly oxid uhličitý.

Hrubý vzorec oxidu uhličitého je CO 2 . Ako je známe, molekulová hmotnosť molekuly sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností atómov, ktoré tvoria molekulu (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z periodickej tabuľky D.I. Mendeleeva sú zaokrúhlené na celé čísla ).

Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO 2) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44.

DEFINÍCIA

Molová hmotnosť (M) je hmotnosť 1 mólu látky.

Je ľahké ukázať, že číselné hodnoty molárnej hmotnosti M a relatívnej molekulovej hmotnosti M r sú rovnaké, avšak prvá hodnota má rozmer [M] = g/mol a druhá je bezrozmerná:

M = NA × m (1 molekula) = NA × M r × 1 am.u. = (NA × 1 amu) × M r = × M r.

Znamená to, že molárna hmota oxidu uhličitého je 44 g/mol.

Molárnu hmotnosť látky v plynnom stave možno určiť pomocou koncepcie jej molárneho objemu. Ak to chcete urobiť, nájdite objem obsadený normálnych podmienkach určitú hmotnosť danej látky a potom vypočítajte hmotnosť 22,4 litra tejto látky za rovnakých podmienok.

Na dosiahnutie tohto cieľa (výpočet molárnej hmotnosti) je možné použiť stavovú rovnicu ideálneho plynu (Mendelejevova-Clapeyronova rovnica):

kde p je tlak plynu (Pa), V je objem plynu (m 3), m je hmotnosť látky (g), M je molárna hmotnosť látky (g / mol), T je absolútna teplota (K), R je univerzálna plynová konštanta rovná 8,314 J / (mol × K).

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Vytvorte vzorec na zlúčenie medi s kyslíkom, ak je pomer hmotností prvkov v nej m (Cu) : m (O) = 4: 1.
Riešenie	Nájdite molárne hmotnosti medi a kyslíka (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z periodickej tabuľky D.I. Mendelejeva budú zaokrúhlené na celé čísla nahor). Je známe, že M = Mr, čo znamená M(Cu) = 64 g/mol a M(O) = 16 g/mol. n (Cu) = m (Cu) / M (Cu); n (Cu) \u003d 4/64 \u003d 0,0625 mol. n (0) \u003d m (0) / M (0); n (O) \u003d 1/16 \u003d 0,0625 mol. Nájdite molárny pomer: n(Cu):n(O) = 0,0625: 0,0625 = 1:1, tie. vzorec na kombinovanie medi s kyslíkom je CuO. Je to oxid meďnatý (II).
Odpoveď	CuO

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Vytvorte vzorec pre zlúčeninu železa so sírou, ak je pomer hmotností prvkov v nej m (Fe): m (S) \u003d 7: 4.
Riešenie	Aby sme zistili, v akom vzťahu sú chemické prvky v zložení molekuly, je potrebné nájsť ich látkové množstvo. Je známe, že na zistenie množstva látky by sa mal použiť vzorec: Nájdite molárne hmotnosti železa a síry (hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z periodickej tabuľky D.I. Mendelejeva budú zaokrúhlené na celé čísla nahor). Je známe, že M = Mr, čo znamená M(S) = 32 g/mol, a M(Fe) = 56 g/mol. Potom sa látkové množstvo týchto prvkov rovná: n(S) = m(S)/M(S); n (S) \u003d 4/32 \u003d 0,125 mol. n (Fe) = m (Fe) / M (Fe); n (Fe) \u003d 7/56 \u003d 0,125 mol. Nájdite molárny pomer: n(Fe):n(S) = 0,125: 0,125 = 1:1, tie. vzorec na kombinovanie medi s kyslíkom je FeS. Je to sulfid železitý.
Odpoveď	FeS

DEFINÍCIA

Oxid uhličitý(oxid uhoľnatý (IV), oxid uhličitý, oxid uhličitý) je za normálnych podmienok bezfarebný plyn, ťažší ako vzduch, tepelne stabilný a po stlačení a ochladení ľahko prechádza do kvapalného a tuhého stavu („suchý ľad“).

Je zle rozpustný vo vode, čiastočne s ňou reaguje.

Hlavné konštanty oxidu uhličitého sú uvedené v tabuľke nižšie.

Stôl 1. Fyzikálne vlastnosti a hustota oxidu uhličitého.

Oxid uhličitý hrá dôležitú úlohu v biologických (fotosyntéza), prírodných ( Skleníkový efekt) a geochemické (rozpúšťanie v oceánoch a tvorba uhličitanov) procesy. Vo veľkom množstve sa dostáva do životného prostredia v dôsledku spaľovania fosílnych palív, hnijúceho odpadu atď.

Chemické zloženie a štruktúra molekuly oxidu uhličitého

Chemické zloženie molekuly oxidu uhličitého je vyjadrené empirickým vzorcom CO 2 . Molekula oxidu uhličitého (obr. 1) je lineárna, čo zodpovedá minimálnemu odpudzovaniu väzbových elektrónových párov, dĺžka väzby C=H je 0,116 nm a jej priemerná energia je 806 kJ/mol. V rámci metódy valenčných väzieb sú dva σ -C-O spojenia vytvorený sp-hybridizovaný orbitál atómu uhlíka a 2p z - orbitály atómov kyslíka. Orbitály 2p x a 2p y atómu uhlíka, ktoré sa nezúčastňujú hybridizácie sp, sa prekrývajú s podobnými orbitálmi atómov kyslíka. V tomto prípade sa vytvoria dva π-orbitály umiestnené vo vzájomne kolmých rovinách.

Ryža. 1. Štruktúra molekuly oxidu uhličitého.

V dôsledku symetrického usporiadania atómov kyslíka je molekula CO 2 nepolárna, preto je oxid vo vode málo rozpustný (jeden objem CO 2 v jednom objeme H 2 O pri 1 atm a 15 o C). Nepolarita molekuly vedie k slabým medzimolekulovým interakciám a nízkej teplote trojného bodu: t = -57,2 o C a P = 5,2 atm.

Stručný popis chemických vlastností a hustoty oxidu uhličitého

Chemicky je oxid uhličitý inertný, čo je spôsobené vysokou energiou väzieb O=C=O. So silnými redukčnými činidlami pri vysokých teplotách oxid uhličitý vykazuje oxidačné vlastnosti. S uhlím sa redukuje na oxid uhoľnatý CO:

C + CO2 \u003d 2CO (t \u003d 1000 °C).

Horčík, zapálený na vzduchu, ďalej horí v atmosfére oxidu uhličitého:

CO2 + 2Mg \u003d 2MgO + C.

Oxid uhoľnatý (IV) čiastočne reaguje s vodou:

CO2 (1) + H20 \u003d CO2 x H20 (1) ↔ H2C03 (1).

Vykazuje kyslé vlastnosti:

CO2 + NaOH zriedený = NaHC02;

CO2 + 2NaOH konc \u003d Na2C03 + H20;

C02 + Ba(OH)2 = BaC03↓ + H20;

C02 + BaC03 (s) + H20 \u003d Ba (HC03)2 (1).

Pri zahriatí na teplotu nad 2000 o C sa oxid uhličitý rozkladá:

2CO2 \u003d 2CO + O2.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Pri spaľovaní 0,77 g organickej hmoty, pozostávajúcej z uhlíka, vodíka a kyslíka, vzniklo 2,4 g oxidu uhličitého a 0,7 g vody. Hustota pár látky, pokiaľ ide o kyslík, je 1,34. Určite molekulový vzorec látky.
Riešenie	m(C) = n(C)xM(C) = n(C02)xM(C) = xM(C); m(C) = x 12 = 0,65 g; m (H) \u003d 2 × 0,7 / 18 × 1 \u003d 0,08 g. m(O) \u003d m (C x HyOz) - m (C) - m (H) \u003d 0,77 - 0,65 - 0,08 \u003d 0,04 g. x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H): m(0)/Ar(0); x:y:z = 0,65/12:0,08/1: 0,04/16; x:y:z = 0,054: 0,08: 0,0025 = 22:32:1. To znamená, že najjednoduchší vzorec zlúčeniny je C22H32O a jej molárna hmotnosť je 46 g/mol. Hodnota molárnej hmotnosti organickej látky sa môže určiť pomocou jej hustoty kyslíka: M látka = M(02) x D(02); M látka \u003d 32 × 1,34 \u003d 43 g / mol. M látka / M (C22H32O) \u003d 43/312 \u003d 0,13. Takže všetky koeficienty vo vzorci musia byť vynásobené 0,13. Takže molekulový vzorec látky bude vyzerať ako C 3 H 4 O.
Odpoveď	Molekulový vzorec látky C3H4O

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Pri spaľovaní organickej hmoty s hmotnosťou 10,5 g sa získalo 16,8 litra oxidu uhličitého (N.O.) a 13,5 g vody. Hustota pár látky vo vzduchu je 2,9. Odvoďte molekulárny vzorec látky.
Riešenie	Urobme schému spaľovacej reakcie organická zlúčenina označujúci počet atómov uhlíka, vodíka a kyslíka ako „x“, „y“ a „z“, v tomto poradí: CxHyOz + Oz ->C02 + H20. Určme hmotnosti prvkov, ktoré tvoria túto látku. Hodnoty relatívnych atómových hmotností prevzaté z periodickej tabuľky D.I. Mendelejev, zaokrúhlené na celé čísla nahor: Ar(C) = 12 am.u., Ar(H) = 1 a.m.u., Ar(O) = 16 a.m.u. m(C) = n(C)xM(C) = n(C02)xM(C) = xM(C); m(H) = n(H)xM(H) = 2xn(H20)xM(H)=xM(H); Vypočítajte molárne hmotnosti oxidu uhličitého a vody. Ako je známe, molárna hmotnosť molekuly sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností atómov, ktoré tvoria molekulu (M = Mr): M(C02) \u003d Ar (C) + 2 x Ar (O) \u003d 12+ 2 x 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44 g/mol; M(H20) \u003d 2 x Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 x 1 + 16 \u003d 2 + 16 \u003d 18 g/mol. m(C) = x12 = 9 g; m(H) \u003d 2 x 13,5 / 18 x 1 \u003d 1,5 g. m (O) \u003d m (C x Hy Oz) - m (C) - m (H) \u003d 10,5 - 9 - 1,5 \u003d 0 g. Definujme chemický vzorec zlúčeniny: 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. To znamená, že najjednoduchší vzorec zlúčeniny je CH2 a jej molárna hmotnosť je 14 g / mol. Hodnota molárnej hmotnosti organickej látky sa môže určiť pomocou jej hustoty vo vzduchu: Mlátka = M(vzduch) × D(vzduch) ; M látka \u003d 29 × 2,9 \u003d 84 g / mol. Aby sme našli skutočný vzorec organickej zlúčeniny, nájdeme pomer získaných molárnych hmotností: M látka / M (CH 2) \u003d 84/14 \u003d 6. To znamená, že indexy atómov uhlíka a vodíka by mali byť 6-krát vyššie, t.j. vzorec látky bude vyzerať ako C 6 H 12.
Odpoveď	Molekulový vzorec látky C 6 H 12

stupňov Celzia do konca storočia a ak nedôjde k zvýšeniu prílevu uhlíka do pôdy. V súlade so získanými údajmi vedci dospeli k záveru, že s cieľom kompenzovať emisie oxid uhličitý plynu z pôdy je potrebné zvýšiť množstvo lesnej biomasy dvakrát až trikrát, a nie o 70–80 %, ako bolo uvedené vyššie. Štúdiu vykonal Fínsky inštitút životné prostredie, fínsky...

https://www.site/journal/123925

oxid uhličitý plynu oxid uhličitý plynu

https://www.site/journal/116900

Z University of Pennsylvania (USA) v článku publikovanom v Nano Letters. Veľké množstvo oxid uhličitý plynu, ktorý do atmosféry vypúšťa priemysel a doprava, sa podľa vedcov domnieva, že spôsobuje globálne otepľovanie. Diskutuje sa o mnohých metódach... a platine. Inštalácia zostavená pomocou tohto nanomateriálu povolená pod vplyvom slnečné svetlo konvertovať zmes oxid uhličitý plynu a vodnú paru na metán, etán a propán 20-krát účinnejšie ako pri...

https://www.site/journal/116932

Cieľom je stimulácia fotosyntetickej aktivity rias a fytoplanktónu, prípadne vstrekovanie skvapalneného CO2 do podzemia. Konverzia oxid uhličitý plynu na uhľovodíky pomocou nanočastíc oxidu titaničitého už vedci navrhli ako ďalší spôsob riešenia ... medi a platiny. Inštalácia zostavená pomocou tohto nanomateriálu umožnila pod vplyvom slnečného žiarenia premeniť zmes oxid uhličitý plynu a vodnú paru na metán, etán a propán 20-krát účinnejšie ako bežné katalyzátory...

https://www.site/journal/122591

Spojené štáty americké, ktorých slová cituje tlačová služba tejto vedeckej inštitúcie. Vedci upozornili na skutočnosť, že absorpcia rastlín oxid uhličitý plynu a k odparovaniu vody z povrchu ich listov dochádza cez rovnaké póry, ktoré sa nazývajú prieduchy. Toto je ... príliš veľa CO2 vo vzduchu, listy prieduchov sa zužujú, pravdepodobne preto, aby sa obmedzilo množstvo privádzaného vzduchu oxid uhličitý plynu používané rastlinami na rast. To vedie k spomaleniu odparovania a zníženiu účinnosti „prirodzeného ...

https://www.site/journal/126120

Kryštály boli vyvinuté pomocou jednoduchej metódy, ktorá sa spolieha na tri dostupné chemikálie. Prirodzené plynučasto obsahuje uhličitý plynu a iné nečistoty, ktoré znižujú účinnosť tohto paliva. Priemyselné odvetvia potrebujú materiál, ktorý odstraňuje uhličitý plynu. Ideálny materiál by mal byť cenovo dostupný, selektívny a vysokokapacitný a mohol by sa nabíjať. Nabíjateľný materiál...

https://www.site/journal/126326

A dospeli k záveru, že muži ročne „vyhadzujú“ do atmosféry dve tony oxid uhličitý plynu viac ako ženy. Vedci to vysvetľujú tým, že muži častejšie využívajú auto, a preto ... rodové rozdiely, autori štúdie preto navrhujú trochu iný spôsob určovania zdrojov oxid uhličitý plynu(jeden z plynov ktoré ovplyvňujú globálne otepľovanie) a najmä spotrebiteľské návyky a príjmy, ktoré nie sú zohľadnené v úradnom ...

https://www.site/journal/126887

V uhoľných geologických formáciách v Louisiane. Vedci zistili, že rozšírené baktérie, ktoré používajú uhličitý plynu a samotné uhlie ako potravu, za prítomnosti vody dokážu dodatočne spracovať CO2 a uvoľniť metán do ... výskumníci, aby tento proces fungoval, mikroorganizmy, ktoré CO2 spracúvajú na metán, okrem oxid uhličitý plynu a uhlie potrebné ďalšie živiny- vodík, soli octová kyselina a hlavne...

Oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý sú všetky názvy pre tú istú látku, ktorú poznáme ako oxid uhličitý. Aké sú teda vlastnosti tohto plynu a aké sú jeho aplikácie?

Oxid uhličitý a jeho fyzikálne vlastnosti

Oxid uhličitý sa skladá z uhlíka a kyslíka. Vzorec pre oxid uhličitý je CO₂. V prírode vzniká spálením alebo hnilobou. organickej hmoty. Vo vzduchu a minerálnych prameňoch je tiež pomerne vysoký obsah plynov. ľudia a zvieratá navyše pri výdychu uvoľňujú oxid uhličitý.

Ryža. 1. Molekula oxidu uhličitého.

Oxid uhličitý je úplne bezfarebný plyn a nie je viditeľný. Tiež nemá žiadny zápach. Pri jeho vysokej koncentrácii sa však u človeka môže vyvinúť hyperkapnia, teda dusenie. Nedostatok oxidu uhličitého môže spôsobiť aj zdravotné problémy. V dôsledku nedostatku tohto plynu sa môže vyvinúť reverzný stav dusenia – hypokapnia.

Ak je oxid uhličitý umiestnený v podmienkach nízkej teploty, potom pri -72 stupňoch kryštalizuje a stáva sa ako sneh. Preto sa oxid uhličitý v pevnom stave nazýva „suchý sneh“.

Ryža. 2. Suchý sneh je oxid uhličitý.

Oxid uhličitý je 1,5-krát hustejší ako vzduch. Jeho hustota je 1,98 kg/m³ chemická väzba v molekule oxidu uhličitého, kovalentná polárna. Je polárny, pretože kyslík má väčšiu hodnotu elektronegativita.

Dôležitým pojmom pri štúdiu látok je molekulová a molárna hmotnosť. Molárna hmotnosť oxidu uhličitého je 44. Toto číslo je tvorené súčtom relatívnych atómových hmotností atómov, ktoré tvoria molekulu. Hodnoty relatívnych atómových hmotností sú prevzaté z tabuľky D.I. Mendelejeva a zaokrúhli na celé čísla nahor. V súlade s tým je molárna hmotnosť CO₂ = 12+2*16.

Na výpočet hmotnostných zlomkov prvkov v oxide uhličitom musíte postupovať podľa výpočtového vzorca hmotnostné zlomky všetci chemický prvok v podstate.

n je počet atómov alebo molekúl.
A r- príbuzný atómová hmotnosť chemický prvok.
Pán je relatívna molekulová hmotnosť látky.
Vypočítajte relatívnu molekulovú hmotnosť oxidu uhličitého.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 alebo 27 % Keďže oxid uhličitý obsahuje dva atómy kyslíka, n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 alebo 73 %

Odpoveď: w(C) = 0,27 alebo 27 %; w(O) = 0,73 alebo 73 %

Chemické a biologické vlastnosti oxidu uhličitého

Oxid uhličitý má kyslé vlastnosti keďže ide o kyslý oxid a po rozpustení vo vode tvorí kyselinu uhličitú:

CO2+H20=H2C03

Reaguje s alkáliami, čo vedie k tvorbe uhličitanov a hydrogénuhličitanov. Tento plyn je nehorľavý. Horia v ňom len niektoré aktívne kovy, napríklad horčík.

Pri zahrievaní sa oxid uhličitý rozkladá na oxid uhoľnatý a kyslík:

2CO3=2CO+03.

Ako iní kyslých oxidov Tento plyn ľahko reaguje s inými oxidmi:

СaO+Co3=CaCO3.

Oxid uhličitý je súčasťou všetkých organických látok. Obeh tohto plynu v prírode sa uskutočňuje pomocou výrobcov, spotrebiteľov a rozkladačov. V procese života človek vyprodukuje asi 1 kg oxidu uhličitého denne. Pri nádychu dostávame kyslík, no v alveolách sa v tomto momente tvorí oxid uhličitý. V tomto bode dochádza k výmene: kyslík vstupuje do krvi a oxid uhličitý odchádza von.

Pri výrobe alkoholu vzniká oxid uhličitý. Tento plyn je tiež vedľajším produktom pri výrobe dusíka, kyslíka a argónu. Použitie oxidu uhličitého je nevyhnutné v Potravinársky priemysel, kde oxid uhličitý pôsobí ako konzervačná látka a oxid uhličitý vo forme kvapaliny je obsiahnutý v hasiacich prístrojoch.

Ryža. 3. Hasiaci prístroj.

Čo sme sa naučili?

Oxid uhličitý je látka, ktorá je za normálnych podmienok bez farby a bez zápachu. Okrem bežného názvu oxid uhličitý sa nazýva aj oxid uhoľnatý alebo oxid uhličitý.

Tématický kvíz

Hodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.3. Celkový počet získaných hodnotení: 146.

Ale ak sa molekuly z tých istých atómov tak líšia, aká rozmanitosť musí byť medzi molekulami z rôznych atómov! Pozrime sa znova do vzduchu – možno tam nájdeme aj takéto molekuly? Samozrejme, že budeme!
Viete, aké molekuly vydýchate do vzduchu? (Samozrejme, nielen vy - všetci ľudia a všetky zvieratá.) Molekuly vášho starého priateľa - oxid uhličitý! Bublinky oxidu uhličitého vám pri pití perlivej vody alebo limonády príjemne brnia na jazyku. Kúsky suchého ľadu, ktoré sa vkladajú do škatúľ na zmrzlinu, sú tiež vyrobené z takýchto molekúl; suchý ľad je pevný oxid uhličitý.
V molekule oxidu uhličitého sú dva atómy kyslíka pripojené z opačných strán k jednému atómu uhlíka. „Uhlík“ znamená „ten, kto rodí uhlie“. Z uhlíka sa však rodí viac ako len uhlie. Keď kreslíte jednoduchou ceruzkou, na papieri zostávajú malé vločky grafitu - pozostávajú tiež z atómov uhlíka. Diamant a obyčajné sadze sú z nich „vyrobené“. Opäť tie isté atómy – a úplne odlišné látky!
Keď sa atómy uhlíka spoja nielen medzi sebou, ale aj s „cudzími“ atómami, potom sa zrodí toľko rôznych látok, že je ťažké ich spočítať! Zvlášť veľa látok sa rodí, keď sa atómy uhlíka spoja s atómami najľahšieho plynu na svete - vodíka.Všetky tieto látky sa nazývajú spoločným názvom - uhľovodíky, ale každý uhľovodík má svoje vlastné meno.
O najjednoduchšom z uhľovodíkov sa hovorí vo veršoch, ktoré poznáte: „Ale v našom byte máme plyn - to je ono! Názov plynu, ktorý horí v kuchyni, je metán. Molekula metánu má jeden atóm uhlíka a štyri atómy vodíka. V plameni kuchynského horáka sa zničia molekuly metánu, atóm uhlíka sa spojí s dvoma atómami kyslíka a získate už známu molekulu oxidu uhličitého. Atómy vodíka sa tiež spájajú s atómami kyslíka a výsledkom sú molekuly najdôležitejšej a potrebnej látky na svete!
Molekuly tejto látky sú aj vo vzduchu – je ich tam veľa. Mimochodom, do istej miery sa na tom podieľate aj vy, pretože tieto molekuly vydýchate do vzduchu spolu s molekulami oxidu uhličitého. Čo je to za látku? Ak ste to neuhádli, dýchajte na studené sklo a tu je pred vami - voda!

zaujímavé:
Molekula je taká malá, že ak by sme zoradili sto miliónov molekúl vody jednu za druhou, potom by sa celý tento riadok ľahko zmestil medzi dve susedné pravítka vo vašom notebooku. Vedcom sa ale aj tak podarilo zistiť, ako vyzerá molekula vody. Tu je jej portrét. Je pravda, že vyzerá ako hlava medvedíka Medvedíka Pú! Pozri, ako si nastražil uši! Samozrejme, nie sú to uši, ale dva atómy vodíka pripojené k „hlave“ - atóm kyslíka. Ale vtipy sú vtipy, ale naozaj - majú tieto „uši na vrchole“ niečo spoločné s mimoriadnymi vlastnosťami vody?