(IV) (CO2, dioxyde de carbone, dioxyde de carbone) est un gaz incolore, insipide et inodore, plus lourd que l'air et soluble dans l'eau.
DANS conditions normales le dioxyde de carbone solide passe directement à l’état gazeux, contournant l’état liquide.
Lorsqu’il y a une grande quantité de monoxyde de carbone, les gens commencent à suffoquer. Des concentrations supérieures à 3 % entraînent une respiration rapide et au-dessus de 10 %, une perte de conscience et la mort.
Propriétés chimiques du monoxyde de carbone.
Monoxyde de carbone - c'est de l'anhydride carbonique H2CO3.
Si le monoxyde de carbone passe à travers l'hydroxyde de calcium (eau de chaux), un précipité blanc se forme :
Californie(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 Ô,
Si le dioxyde de carbone est absorbé en excès, on observe alors la formation de bicarbonates qui se dissolvent dans l'eau :
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2,
Qui se désintègrent ensuite lorsqu'ils sont chauffés :
2KNCO 3 = K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Application de monoxyde de carbone.
Le dioxyde de carbone est utilisé dans diverses industries. DANS production chimique- comme réfrigérant.
Dans l'industrie alimentaire, il est utilisé comme conservateur E290. Bien qu’il ait été classé comme « en sécurité sous condition », ce n’est en réalité pas le cas. Les médecins ont prouvé qu'une consommation fréquente d'E290 entraîne l'accumulation d'un composé toxique et toxique. Par conséquent, vous devez lire plus attentivement les étiquettes des produits.
Carbone (C)– non métallique typique ; V tableau périodique est en 2ème période du groupe IV, le sous-groupe principal. Numéro de série 6, Ar = 12,011 amu, charge nucléaire +6.Propriétés physiques: le carbone forme de nombreuses modifications allotropiques : diamant- une des substances les plus dures graphite, charbon, suie.
Un atome de carbone possède 6 électrons : 1s 2 2s 2 2p 2 . Les deux derniers électrons sont situés sur des orbitales p distinctes et ne sont pas appariés. En principe, cette paire pourrait occuper la même orbitale, mais dans ce cas la répulsion interélectronique augmente considérablement. Pour cette raison, l'un d'eux prend 2p x, et l'autre, soit 2p y , ou 2p z orbitales.
La différence d'énergie entre les sous-niveaux s et p de la couche externe est faible, de sorte que l'atome passe assez facilement dans un état excité, dans lequel l'un des deux électrons de l'orbitale 2s passe à un état libre. 2 frotter. Un état de valence apparaît avec la configuration 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . C’est précisément l’état de l’atome de carbone qui est caractéristique du réseau de diamant : disposition spatiale tétraédrique des orbitales hybrides, longueur de liaison et énergie identiques.
Ce phénomène est connu sous le nom de sp 3 -hybridation, et les fonctions émergentes sont sp 3 -hybrides . La formation de quatre liaisons sp 3 confère à l'atome de carbone un état plus stable que trois r-r- et une connexion SS. En plus de l'hybridation sp 3, une hybridation sp 2 et sp est également observée au niveau de l'atome de carbone. . Dans le premier cas, un chevauchement mutuel se produit s- et deux orbitales p. Trois orbitales hybrides sp 2 équivalentes sont formées, situées dans le même plan à un angle de 120° l'une par rapport à l'autre. La troisième orbitale p est inchangée et dirigée perpendiculairement au plan sp2.
Lors de l'hybridation sp, les orbitales s et p se chevauchent. Un angle de 180° apparaît entre les deux orbitales hybrides équivalentes qui se forment, tandis que les deux orbitales p de chaque atome restent inchangées.
Allotropie du carbone. Diamant et graphite
Dans un cristal de graphite, les atomes de carbone sont situés dans des plans parallèles occupant les sommets d'hexagones réguliers. Chaque atome de carbone est connecté à trois liaisons hybrides sp 2 voisines. La connexion entre plans parallèles est réalisée grâce aux forces de Van der Waals. Les orbitales p libres de chaque atome sont dirigées perpendiculairement aux plans des liaisons covalentes. Leur chevauchement explique la liaison π supplémentaire entre les atomes de carbone. Ainsi, à partir de L'état de valence dans lequel se trouvent les atomes de carbone d'une substance détermine les propriétés de cette substance..
Propriétés chimiques du carbone
Les états d'oxydation les plus caractéristiques : +4, +2.
À basse température, le carbone est inerte, mais lorsqu'il est chauffé, son activité augmente.
Le carbone comme agent réducteur :
- avec de l'oxygène
C 0 + O 2 – t° = CO 2 dioxyde de carbone
avec un manque d'oxygène - combustion incomplète :
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O monoxyde de carbone
- avec du fluor
C + 2F 2 = CF 4
- à la vapeur d'eau
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 eau gazeuse
- avec des oxydes métalliques. C'est ainsi que le métal est fondu à partir du minerai.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2
- avec des acides - des agents oxydants :
C 0 + 2H 2 SO 4 (conc.) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (conc.) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
- forme du sulfure de carbone avec le soufre :
C + 2S 2 = CS 2.
Le carbone comme agent oxydant :
- forme des carbures avec certains métaux
4Al + 3C0 = Al4C3
Ca + 2C 0 = CaC 2 -4
- avec de l'hydrogène - du méthane (et aussi grande quantité composés organiques)
C0 + 2H2 = CH4
— avec le silicium, forme du carborundum (à 2000 °C dans un four électrique):
Trouver du carbone dans la nature
Le carbone libre se présente sous forme de diamant et de graphite. Sous forme de composés, le carbone se trouve dans les minéraux : craie, marbre, calcaire - CaCO 3, dolomite - MgCO 3 *CaCO 3 ; hydrocarbonates - Mg(HCO 3) 2 et Ca(HCO 3) 2, le CO 2 fait partie de l'air ; le carbone est le principal composant des composés organiques naturels - gaz, pétrole, charbon, la tourbe, fait partie des substances organiques, protéines, graisses, glucides, acides aminés qui composent les organismes vivants.
Composés de carbone inorganiques
Ni les ions C 4+ ni C 4- ne se forment au cours d'un processus chimique conventionnel : les composés carbonés contiennent des liaisons covalentes de polarités différentes.
Monoxyde de carbone CO
Monoxyde de carbone; incolore, inodore, légèrement soluble dans l'eau, soluble dans les solvants organiques, toxique, point d'ébullition = -192°C ; t pl. = -205°C.
Reçu
1) Dans l'industrie (dans les générateurs de gaz) :
C + O 2 = CO 2
2) En laboratoire - décomposition thermique de l'acide formique ou oxalique en présence de H 2 SO 4 (conc.) :
HCOOH = H2O + CO
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
Propriétés chimiques
Dans des conditions normales, le CO est inerte ; lorsqu'il est chauffé - un agent réducteur; oxyde non salifiant.
1) avec de l'oxygène
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) avec des oxydes métalliques
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) avec du chlore (à la lumière)
CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (phosgène)
4) réagit avec les matières fondues alcalines (sous pression)
CO + NaOH = HCOONa (formiate de sodium)
5) forme des carbonyles avec les métaux de transition
Ni + 4CO – t° = Ni(CO)4
Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5
Monoxyde de carbone (IV) CO2
Dioxyde de carbone, incolore, inodore, solubilité dans l'eau - 0,9 V CO 2 se dissout dans 1 V H 2 O (à conditions normales); plus lourd que l'air; t°pl. = -78,5°C (le CO 2 solide est appelé « neige carbonique ») ; ne supporte pas la combustion.
Reçu
- Décomposition thermique des sels d'acide carbonique (carbonates). Cuisson du calcaire :
CaCO 3 – t° = CaO + CO 2
- Action acides forts pour les carbonates et bicarbonates :
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2
ChimiquepropriétésCO2
Oxyde d'acide : réagit avec les oxydes basiques et les bases pour former des sels d'acide carbonique
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
À température élevée peut présenter des propriétés oxydantes
C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0
Réaction qualitative
Trouble de l'eau de chaux :
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (précipité blanc) + H 2 O
Il disparaît lorsque le CO 2 passe longtemps dans l'eau de chaux, car le carbonate de calcium insoluble se transforme en bicarbonate soluble :
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2
L'acide carbonique et sessel
H2CO3 - Acide faible, il existe uniquement en solution aqueuse :
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
Dibasique :
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Sels d'acides - bicarbonates, bicarbonates
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Sels moyens - carbonates
Toutes les propriétés des acides sont caractéristiques.
Les carbonates et les bicarbonates peuvent se transformer les uns dans les autres :
2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3
Carbonates métalliques (sauf métaux alcalins) décarboxyler lorsqu'il est chauffé pour former un oxyde :
CuCO 3 – t° = CuO + CO 2
Réaction qualitative- « ébullition » sous l'influence d'un acide fort :
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
Carbures
Carbure de calcium :
CaO + 3 C = CaC 2 + CO
CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.
L'acétylène est libéré lorsque les carbures de zinc, de cadmium, de lanthane et de cérium réagissent avec l'eau :
2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.
Be 2 C et Al 4 C 3 se décomposent avec l'eau pour former du méthane :
Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4.
En technologie, on utilise des carbures de titane TiC, du tungstène W 2 C (alliages durs), du silicium SiC (carborundum - comme abrasif et matériau pour les appareils de chauffage).
Cyanure
obtenu en chauffant de la soude dans une atmosphère d'ammoniac et de monoxyde de carbone :
Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2
L'acide cyanhydrique HCN est un produit important de l'industrie chimique et est largement utilisé en synthèse organique. Sa production mondiale atteint 200 mille tonnes par an. La structure électronique de l'anion cyanure est similaire à celle du monoxyde de carbone (II) ; ces particules sont appelées isoélectroniques :
C = O : [:C = N:] –
Les cyanures (solution aqueuse à 0,1-0,2 %) sont utilisés dans l'extraction de l'or :
2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.
Lors de l'ébullition de solutions de cyanure avec du soufre ou des solides fondants, elles se forment thiocyanates:
KCN + S = KSCN.
Lorsque les cyanures de métaux peu actifs sont chauffés, le cyanure est obtenu : Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2. Les solutions de cyanure sont oxydées en cyanates:
2 KCN + O2 = 2 KOCN.
L'acide cyanique existe sous deux formes :
H-N=C=O; H-O-C = N :
En 1828, Friedrich Wöhler (1800-1882) obtenait de l'urée à partir du cyanate d'ammonium : NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 en évaporant une solution aqueuse.
Cet événement est généralement considéré comme la victoire de la chimie de synthèse sur la « théorie vitaliste ».
Il existe un isomère de l'acide cyanique - acide explosif
H-O-N=C.
Ses sels (fulminate mercurique Hg(ONC) 2) sont utilisés dans les allumeurs à impact.
La synthèse urée(urée):
CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. À 130 0 C et 100 atm.
L'urée est un amide d'acide carbonique ; il existe également son « analogue azoté » – la guanidine.
Carbonates
Les composés carbonés inorganiques les plus importants sont les sels d’acide carbonique (carbonates). H2CO3 – acide faible(K 1 =1,3.10 -4 ; K 2 =5.10 -11). Supports tampon carbonate bilan du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Les océans du monde ont une énorme capacité tampon car ils constituent un système ouvert. La principale réaction tampon est l'équilibre lors de la dissociation de l'acide carbonique :
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .
Lorsque l'acidité diminue, une absorption supplémentaire du dioxyde de carbone de l'atmosphère se produit avec formation d'acide :
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .
À mesure que l'acidité augmente, les roches carbonatées (coquillages, sédiments crayeux et calcaires de l'océan) se dissolvent ; cela compense la perte d'ions hydrocarbonates :
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —
CaCO 3 (solide) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-
Les carbonates solides se transforment en bicarbonates solubles. C'est ce processus de dissolution chimique de l'excès de dioxyde de carbone qui neutralise " Effet de serre» – le réchauffement climatique dû à l'absorption du rayonnement thermique de la Terre par le dioxyde de carbone. Environ un tiers de la production mondiale de soude (carbonate de sodium Na 2 CO 3) est utilisé dans la production de verre.
Oxydes de carbone (II) et (IV)
Cours intégré de chimie et de biologie
Tâches:étudier et systématiser les connaissances sur les oxydes de carbone (II) et (IV) ; révéler la relation entre vivre et nature inanimée; consolider les connaissances sur l'effet des oxydes de carbone sur le corps humain ; renforcez vos compétences en travaillant avec des équipements de laboratoire.
Équipement: Solution HCl, tournesol, Ca(OH) 2, CaCO 3, tige de verre, tables faites maison, tableau portable, modèle boule et bâton.
PENDANT LES COURS
Professeur de biologie communique le sujet et les objectifs de la leçon.
Professeur de chimie. Sur la base de la doctrine des liaisons covalentes, composez les formules électroniques et structurales des oxydes de carbone (II) et (IV).
La formule chimique du monoxyde de carbone (II) est CO, l'atome de carbone est dans son état normal.
En raison de l'appariement d'électrons non appariés, deux liaisons covalentes polaires sont formées et la troisième liaison covalente est formée par le mécanisme donneur-accepteur. Le donneur est un atome d'oxygène, car il fournit une paire d'électrons libres ; l'accepteur est un atome de carbone, car fournit une orbitale vide.
Dans l'industrie, le monoxyde de carbone (II) est produit en faisant passer du CO 2 sur du charbon chaud à haute température. Il se forme également lors de la combustion du charbon avec un manque d'oxygène. ( Un élève écrit l’équation de la réaction au tableau)
En laboratoire, le CO est produit par l'action du H 2 SO 4 concentré sur l'acide formique. ( L'équation de réaction est écrite par l'enseignant.)
Professeur de biologie. Vous connaissez donc la production de monoxyde de carbone (II). Et quoi propriétés physiques contient du monoxyde de carbone (II) ?
Étudiant. C'est un gaz incolore, toxique, inodore, plus léger que l'air, peu soluble dans l'eau, point d'ébullition –191,5 °C, se solidifie à –205 °C.
Professeur de chimie. Monoxyde de carbone en quantités dangereuses pour vie humaine, trouvé dans les gaz d’échappement des voitures. Les garages doivent donc être bien ventilés, notamment lors du démarrage du moteur.
Professeur de biologie. Quel effet le monoxyde de carbone a-t-il sur le corps humain ?
Étudiant. Le monoxyde de carbone est extrêmement toxique pour l'homme - cela s'explique par le fait qu'il forme de la carboxyhémoglobine. La carboxyhémoglobine est un composé très puissant. En raison de sa formation, l'hémoglobine sanguine n'interagit pas avec l'oxygène et, en cas d'intoxication grave, une personne peut mourir de manque d'oxygène.
Professeur de biologie. Quels premiers soins une personne doit-elle recevoir en cas d’intoxication au monoxyde de carbone ?
Étudiants. Il faut appeler une ambulance, la victime doit être emmenée dehors, respiration artificielle, la pièce est bien ventilée.
Professeur de chimie.Écrivez la formule chimique du monoxyde de carbone (IV) et, à l'aide du modèle boule-bâton, construisez sa structure.
L'atome de carbone est dans un état excité. Tous les quatre sont covalents liaisons polaires formé en raison de l’appariement d’électrons non appariés. Cependant, en raison de sa structure linéaire, sa molécule dans son ensemble est apolaire.
Dans l'industrie, le CO 2 est obtenu à partir de la décomposition du carbonate de calcium lors de la production de chaux.
(Un élève écrit l’équation de la réaction.)
En laboratoire, le CO 2 est obtenu en faisant réagir des acides avec de la craie ou du marbre.
(Les élèves réalisent une expérience en laboratoire.)
Professeur de biologie. Quels processus entraînent la formation de dioxyde de carbone dans le corps ?
Étudiant. Le dioxyde de carbone se forme dans le corps à la suite de réactions d'oxydation des substances organiques qui composent la cellule.
(Les élèves réalisent une expérience en laboratoire.)
Le mortier de chaux est devenu trouble à cause du carbonate de calcium se forme. En plus du processus de respiration, du CO2 est libéré à la suite de la fermentation et de la décomposition.
Professeur de biologie. L'activité physique affecte-t-elle le processus respiratoire ?
Étudiant. En cas de stress physique (musculaire) excessif, les muscles utilisent l'oxygène plus rapidement que le sang ne peut le délivrer, puis ils synthétisent l'ATP nécessaire à leur travail par fermentation. L'acide lactique C 3 H 6 O 3 se forme dans les muscles et pénètre dans le sang. L’accumulation de grandes quantités d’acide lactique est nocive pour l’organisme. Après une dure activité physique Nous continuons à respirer fortement pendant un certain temps - nous remboursons la « dette d'oxygène ».
Professeur de chimie. Un grand nombre de Le monoxyde de carbone (IV) est rejeté dans l'atmosphère lorsque des combustibles fossiles sont brûlés. À la maison, nous l'utilisons comme combustible gaz naturel, et il est constitué de près de 90 % de méthane (CH 4). J'invite l'un d'entre vous à se rendre au tableau, à écrire une équation de la réaction et à l'analyser du point de vue de l'oxydo-réduction.
Professeur de biologie. Pourquoi ne peut-on pas utiliser des cuisinières à gaz pour chauffer une pièce ?
Étudiant. Le méthane est un composant du gaz naturel. Lorsqu'il brûle, la teneur en dioxyde de carbone de l'air augmente et la teneur en oxygène diminue. ( Travailler avec la table des matières CO2 dans l'air".)
Lorsque l'air contient 0,3 % de CO 2, une personne respire rapidement ; à 10 % - perte de conscience, à 20 % - paralysie instantanée et mort rapide. Surtout les besoins l'air pur un enfant, car la consommation d'oxygène des tissus d'un organisme en croissance est supérieure à celle d'un adulte. Il est donc nécessaire d’aérer régulièrement la pièce. S'il y a un excès de CO 2 dans le sang, l'excitabilité du centre respiratoire augmente et la respiration devient plus fréquente et plus profonde.
Professeur de biologie. Considérons le rôle du monoxyde de carbone (IV) dans la vie végétale.
Étudiant. Chez les plantes, la formation de substances organiques se produit à partir de CO 2 et de H 2 O ; à la lumière, en plus des substances organiques, de l'oxygène se forme ;
La photosynthèse régule la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, ce qui empêche la température de la planète d'augmenter. Chaque année, les plantes absorbent 300 milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l'atmosphère. Le processus de photosynthèse libère chaque année 200 milliards de tonnes d’oxygène dans l’atmosphère. L'ozone se forme à partir de l'oxygène lors d'un orage.
Professeur de chimie. Considérons Propriétés chimiques monoxyde de carbone (IV).
Professeur de biologie. Qu'est-ce que ça veut dire acide carbonique dans le corps humain lors de la respiration ? ( Fragment de pellicule.)
Les enzymes présentes dans le sang convertissent le dioxyde de carbone en acide carbonique, qui se dissocie en ions hydrogène et bicarbonate. Si le sang contient un excès d'ions H +, c'est-à-dire si l'acidité du sang augmente, certains des ions H + se combinent avec des ions bicarbonate, formant de l'acide carbonique et libérant ainsi le sang de l'excès d'ions H +. S'il y a trop peu d'ions H + dans le sang, alors l'acide carbonique se dissocie et la concentration d'ions H + dans le sang augmente. À une température de 37 °C, le pH sanguin est de 7,36.
Dans l'organisme, le dioxyde de carbone est transporté par le sang sous forme de composés chimiques - les bicarbonates de sodium et de potassium.
Fixation du matériel
Test
Parmi les processus d'échange gazeux proposés dans les poumons et les tissus, ceux qui complètent la première option doivent choisir les codes des bonnes réponses à gauche et la seconde à droite.
(1) Transition de l'O 2 des poumons vers le sang. (13)
(2) Transfert d'O 2 du sang vers les tissus. (14)
(3) Transition du CO 2 des tissus vers le sang. (15)
(4) Transition du CO 2 du sang vers les poumons. (16)
(5) Absorption d'O2 par les globules rouges. (17)
(6) Libération d'O 2 par les globules rouges. (18)
(7) Conversion du sang artériel en sang veineux. (19)
(8) Conversion du sang veineux en sang artériel. (20)
(9) Pause liaison chimique O 2 avec l'hémoglobine. (21)
(10) Liaison chimique de l'O 2 à l'hémoglobine. (22)
(11) Capillaires dans les tissus. (23)
(12) Capillaires pulmonaires. (24)
Questions de première option
1. Processus d'échange gazeux dans les tissus.
2. Processus physiques lors des échanges gazeux.
Questions de deuxième option
1.
Processus d'échange gazeux dans les poumons.
2. Processus chimiques lors des échanges gazeux
Tâche
Déterminez le volume de monoxyde de carbone (IV) libéré lors de la décomposition de 50 g de carbonate de calcium.
Le dioxyde de carbone, également connu sous le nom de 4, réagit avec un certain nombre de substances pour former des composés dont la composition et les propriétés chimiques varient. Constitué de molécules apolaires, il possède des liaisons intermoléculaires très faibles et ne peut être présent que si la température est supérieure à 31 degrés Celsius. Le dioxyde de carbone est composé chimique, composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène.
Monoxyde de carbone 4 : formule et informations de base
Le dioxyde de carbone est présent en faibles concentrations dans l'atmosphère terrestre et agit comme un gaz à effet de serre. Sa formule chimique est CO 2. À haute température, il peut exister exclusivement à l'état gazeux. À l’état solide, on l’appelle neige carbonique.
Le dioxyde de carbone est un élément important cycle du carbone. Cela vient de beaucoup sources naturelles, y compris le dégazage volcanique, la combustion de la matière organique et les processus respiratoires des organismes aérobies vivants. Les sources anthropiques de dioxyde de carbone proviennent principalement de la combustion de divers combustibles fossiles pour la production d’électricité et le transport.
Il est également produit par divers micro-organismes issus de la fermentation et de la respiration cellulaire. Les plantes convertissent le dioxyde de carbone en oxygène au cours d'un processus appelé photosynthèse, utilisant à la fois le carbone et l'oxygène pour former des glucides. De plus, les plantes libèrent également de l’oxygène dans l’atmosphère, qui est ensuite utilisé pour la respiration des organismes hétérotrophes.
Dioxyde de carbone (CO2) dans le corps
Le monoxyde de carbone 4 réagit avec diverses substances et est un déchet gazeux du métabolisme. Il y en a plus de 90 % dans le sang sous forme de bicarbonate (HCO 3). Le reste est soit du CO 2 dissous, soit de l'acide carbonique (H2CO 3). Des organes tels que le foie et les reins sont responsables de l’équilibre de ces composés dans le sang. Le bicarbonate est Substance chimique, qui fait office de tampon. Il maintient le pH sanguin au niveau requis, évitant ainsi une augmentation de l’acidité.
Structure et propriétés du dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone (CO2) est un composé chimique qui est un gaz à température ambiante et au-dessus. Il est constitué d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Les humains et les animaux libèrent du dioxyde de carbone lorsqu’ils expirent. De plus, il se forme chaque fois que quelque chose de organique est brûlé. Les plantes utilisent le dioxyde de carbone pour produire de la nourriture. Ce procédé est appelé photosynthèse.
Les propriétés du dioxyde de carbone ont été étudiées par le scientifique écossais Joseph Black dans les années 1750. capable d'attraper l'énérgie thermique et influencer le climat et la météo de notre planète. Il est la raison le réchauffement climatique et la hausse des températures à la surface de la Terre.
Rôle biologique
Le monoxyde de carbone 4 réagit avec diverses substances et constitue le produit final des organismes qui tirent leur énergie de la dégradation des sucres, des graisses et des acides aminés. Ce processus est connu pour être caractéristique de toutes les plantes, de tous les animaux, de nombreux champignons et de certaines bactéries. Chez les animaux supérieurs, le dioxyde de carbone se déplace dans le sang des tissus corporels vers les poumons, où il est expiré. Les plantes l'obtiennent de l'atmosphère pour l'utiliser dans la photosynthèse.
Glace carbonique
La neige carbonique ou dioxyde de carbone solide est l'état solide du gaz CO 2 avec une température de -78,5 °C. DANS forme naturelle cette substance n’est pas présente dans la nature, mais est produite par l’homme. Il est incolore et peut être utilisé dans la préparation de boissons gazeuses, comme élément réfrigérant dans les contenants de glace et en cosmétologie, par exemple pour congeler les verrues. La vapeur de neige carbonique est suffocante et peut entraîner la mort. Faites preuve de prudence et de professionnalisme lorsque vous utilisez de la neige carbonique.
Sous pression normale, il ne fondra pas à partir d’un liquide, mais passera directement d’un solide à un gaz. C'est ce qu'on appelle la sublimation. Cela changera directement de solide au gaz à toute température dépassant les températures extrêmes basses températures. La glace carbonique se sublime lorsque température normale air. Cela libère du dioxyde de carbone, inodore et incolore. Le dioxyde de carbone peut être liquéfié à des pressions supérieures à 5,1 atm. Le gaz provenant de la neige carbonique est si froid que lorsqu’il est mélangé à l’air, il refroidit la vapeur d’eau présente dans l’air en un brouillard qui ressemble à une épaisse fumée blanche.
Préparation, propriétés chimiques et réactions
Dans l'industrie, le monoxyde de carbone 4 est produit de deux manières :
- En brûlant du carburant (C + O 2 = CO 2).
- Par décomposition thermique du calcaire (CaCO 3 = CaO + CO 2).
Le volume de monoxyde de carbone 4 résultant est purifié, liquéfié et pompé dans des cylindres spéciaux.
Étant acide, le monoxyde de carbone 4 réagit avec des substances telles que :
- Eau. Une fois dissous, de l'acide carbonique (H 2 CO 3) se forme.
- Solutions alcalines. Le monoxyde de carbone 4 (formule CO 2) réagit avec les alcalis. Dans ce cas, des sels moyens et acides (NaHCO 3) se forment.
- Ces réactions produisent des sels carbonates (CaCO 3 et Na 2 CO 3).
- Carbone. Lorsque le monoxyde de carbone 4 réagit avec le charbon chaud, du monoxyde de carbone 2 (monoxyde de carbone) se forme, ce qui peut provoquer un empoisonnement. (CO2 + C = 2CO).
- Magnésium. En règle générale, le dioxyde de carbone n'entretient pas la combustion, seulement dans des conditions très extrêmes. hautes températures il peut réagir avec certains métaux. Par exemple, le magnésium enflammé continuera à brûler dans le CO 2 lors d'une réaction redox (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).
La réaction qualitative du monoxyde de carbone 4 se manifeste lors de son passage dans de l'eau calcaire (Ca(OH) 2 ou dans de l'eau barytique (Ba(OH) 2). Des turbidités et des précipitations peuvent être observées. Si vous continuez à laisser passer du dioxyde de carbone après cela, l'eau redeviendra claire, puisque les carbonates insolubles se transforment en bicarbonates solubles (sels acides de l'acide carbonique).
Le dioxyde de carbone est également produit par la combustion de tous les combustibles contenant du carbone, comme le méthane (gaz naturel), les distillats de pétrole (essence, Gas-oil, kérosène, propane), charbon ou bois. Dans la plupart des cas, de l’eau est également libérée.
Le dioxyde de carbone (dioxyde de carbone) est composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène maintenus ensemble des liaisons covalentes(ou fission électronique). Le carbone pur est très rare. On le trouve dans la nature uniquement sous forme de minéraux, de graphite et de diamant. Malgré cela, il s’agit d’un élément constitutif de la vie qui, lorsqu’il est combiné avec l’hydrogène et l’oxygène, forme les composés de base qui composent tout ce qui existe sur la planète.
Les hydrocarbures tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont des composés constitués d'hydrogène et de carbone. Cet élément se trouve dans la calcite (CaCo 3), les minéraux des roches sédimentaires et métamorphiques, le calcaire et le marbre. C'est l'élément qui contient toute la matière organique, des combustibles fossiles à l'ADN.
Le monoxyde de carbone (IV) (dioxyde de carbone, dioxyde de carbone) dans des conditions normales est un gaz incolore, plus lourd que l'air, thermiquement stable et, lorsqu'il est comprimé et refroidi, se transforme facilement en états liquide et solide.
Densité – 1,997 g/l. Le CO2 solide, appelé neige carbonique, se sublime à température ambiante. Il est peu soluble dans l'eau et réagit partiellement avec elle. Montre des propriétés acides. Réduit par les métaux actifs, l'hydrogène et le carbone.
Formule chimique du monoxyde de carbone 4
La formule chimique du monoxyde de carbone (IV) est CO2. Il montre que cette molécule contient un atome de carbone (Ar = 12 amu) et deux atomes d'oxygène (Ar = 16 amu). À l'aide de la formule chimique, vous pouvez calculer le poids moléculaire du monoxyde de carbone (IV) :
Mr(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O);
M.(CO2) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44.
Exemples de résolution de problèmes
EXEMPLE 1
Tâche Lorsque 26,7 g d'acide aminé (CxHyOzNk) sont brûlés dans un excès d'oxygène, 39,6 g de monoxyde de carbone (IV), 18,9 g d'eau et 4,2 g d'azote sont formés. Déterminez la formule des acides aminés.
Solution Traçons un schéma de la réaction de combustion d'un acide aminé, désignant respectivement le nombre d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote par « x », « y », « z » et « k » :
CxHyOzNk+ Oz→CO2 + H2O + N2.
Déterminons les masses des éléments qui composent cette substance. Valeurs des masses atomiques relatives tirées du tableau périodique de D.I. Mendeleev, arrondir aux nombres entiers : Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu, Ar(N) = 14 amu
M(C) = n(C)×M(C) = n(CO2)×M(C) = ×M(C);
M(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = ×M(H);
Calculons les masses molaires du dioxyde de carbone et de l'eau. Comme on le sait, la masse molaire d'une molécule est égale à la somme des masses atomiques relatives des atomes qui composent la molécule (M = Mr) :
M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 g/mol ;
M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol.
M(C) = ×12 = 10,8 g ;
M(H) = 2 × 18,9 / 18 × 1 = 2,1 g.
M(O) = m(CxHyOzNk) – m(C) – m(H) – m(N) = 26,7 – 10,8 – 2,1 – 4,2 = 9,6 g.
Définissons formule chimique acides aminés:
X:y:z:k = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O) : m(N)/Ar(N);
X:y:z:k= 10,8/12:2,1/1:9,6/16 : 4,2/14 ;
X:y:z:k= 0,9 : 2,1 : 0,41 : 0,3 = 3 : 7 : 1,5 : 1 = 6 : 14 : 3 : 2.
Moyens formule la plus simple acides aminés C6H14O3N2.
Réponse C6H14O3N2
EXEMPLE 2
Tâche Composez la formule la plus simple pour un composé dans laquelle les fractions massiques des éléments sont approximativement égales : carbone - 25,4 %, hydrogène - 3,17 %, oxygène - 33,86 %, chlore - 37,57 %.
Solution La fraction massique de l'élément X dans une molécule de composition NX est calculée à l'aide de la formule suivante :
ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100 %.
Notons le nombre d'atomes de carbone dans la molécule par « x », le nombre d'atomes d'azote et d'hydrogène par « y », le nombre d'atomes d'oxygène par « z » et le nombre d'atomes de chlore par « k ».
Trouvons les masses atomiques relatives correspondantes des éléments carbone, hydrogène, oxygène et chlore (les valeurs des masses atomiques relatives tirées du tableau périodique de D.I. Mendeleïev sont arrondies aux nombres entiers).
Ar(C) = 12; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16; Ar(Cl) = 35,5.
Nous divisons la teneur en pourcentage des éléments en masses atomiques relatives correspondantes. Ainsi on trouvera la relation entre le nombre d'atomes dans la molécule du composé :
X:y:z:k = ω(C)/Ar(C) : ω(H)/Ar(H) : ω(O)/Ar(O) : ω(Cl)/Ar(Cl);
X:y:z:k= 25,4/12 : 3,17/1 : 33,86/16 : 37,57/35,5 ;
X:y:z:k= 2,1 : 3,17 : 2,1 : 1,1 = 2 : 3 : 2 : 1.
Cela signifie que la formule la plus simple pour le composé de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et de chlore sera C2H3O2Cl.