Углерод. Аллотропия, типы гибридизации. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли

Аллотропные модификации – не менее 6 и фуллерены.

Модификации:

• α-Графит – наиболее устойчив в обычных условиях,

• β-Графит,

• Алмаз,

• Лонсдейлит,

• Чаоит,

• Углерод(VI),

• C60 (фуллерены),

• C540,

• C70,

• aморфный углерод,

• однослойная углеродная нанотрубка,

• графен.

Типы гибридизации углерода:

1. sp (Э-C≡Э, Э=C=Э),

2. sp2 (графит, фуллерены, нанотрубки, >C=Э),

3. sp3 (алмаз, лонсдейлит, >C<).

Оксиды углерода

• CO – монооксид углерода, оксид углерода(II), угарный газ,

• CO2 – диоксид углерода, оксид углерода(IV), углекислый газ, сухой лёд,

• C3O2 (O=C=C=C=O) – пропа-1,2-диен-1,3-дион, недокись углерода.

Угольная кислота

Углекислому газу соответствует угольная кислота. Это слабая двухосновная кислота, известная только в водных растворах, образующихся при растворении углекислого газа в воде. Угольная кислота очень непрочная, она разлагается на углекислый газ и воду:

H2CO3 = CO2+H2O.

В растворе, полученном при пропускании углекислого газа через воду, образуется кислая среда, вследствие чего лакмус краснеет. Угольная кислота неустойчива, выделить её в свободном состоянии из водных растворов нельзя.

Угольная кислота — двухосновная, поэтому способна к образованию средних и кислых солей — карбонатов и гидрокарбонатов соответственно. В воде растворимы гидрокарбонаты (исключение составляет гидрокарбонат натрия , который плохо растворяется в воде), а также средние карбонаты щелочных металлов и аммония. Карбонаты магния и щелочноземельных металлов, особенно кальция, широко распространены в природе, образуя карбонатные горные породы. Из карбоната кальция состоят кораллы, жемчуг и панцири некоторых простейших.

Соли угольной кислоты могут быть получены при пропускании углекислого газа через раствор щёлочи. При избытке газа — гидрокарбонаты.

При нагревании гидрокарбонаты переходят в карбонаты, выделяя углекислый газ и воду, например:

NaHCO3 = NaOH + CO2.

Переход гидрокарбоната в карбонат возможен также при добавлении к нему раствора щёлочи, например:

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O.

На разложении растворимых гидрокарбонатов кальция и магния при температуре основан метод уменьшения временной жесткости воды посредством кипячения.

Все карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, при нагревании разлагаются на оксид металла и углекислый газ, например:

MgCO3 = MgO + CO2.

Растворы карбонатов щелочных металлов имеют щелочную среду вследствие гидролиза.