Новости высоких технологий. Углерод плюс кислород

Химия углерода и его соединений

 

1. Положение углерода в периодической системе химических элементов 2. Электронное строение углерода3. Физические свойства и нахождение в природе4. Качественные реакции 7. Химические свойства 7.1. Взаимодействие с простыми веществами 7.1.1. Взаимодействие с галогенами 7.1.2. Взаимодействие с серой и кремнием7.1.3. Взаимодействие с водородом и фосфором 7.1.4. Взаимодействие с азотом7.1.5. Взаимодействие с активными металлами7.1.6. Горение 7.2. Взаимодействие со сложными веществами 7.2.1. Взаимодействие с водой 7.2.2. Взаимодействие с оксидами металлов7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой7.2.5. Взаимодействие с солями

Бинарные соединения углерода — карбиды

Оксид углерода (II)  1. Строение молекулы и физические свойства  2. Способы получения 3. Химические свойства3.1. Взаимодействие с кислородом3.2. Взаимодействие с хлором3.3. Взаимодействие с водородом3.4. Взаимодействие с щелочами3.5. Взаимодействие с оксидами металлов3.6. Взаимодействие с прочими окислителями

Оксид углерода (IV)  1. Строение молекулы и физические свойства  2. Способы получения 3. Химические свойства 3.1. Взаимодействие с основными оксидами и основаниями 2.3. Взаимодействие с карбонатами и гидрокарбонатами2.4. Взаимодействие с восстановителями

Карбонаты и гидрокарбонаты 

Углерод

Положение в периодической системе химических элементов

Углерод расположен в главной подгруппе IV группы  (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение углерода 

Электронная конфигурация  углерода в основном состоянии:

+6С 1s22s22p2     1s    2s   2p 

Электронная конфигурация  углерода в возбужденном состоянии:

+6С* 1s22s12p3  1s    2s   2p 

Атом углерода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома углерода — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

Физические свойства 

Углерод в природе существует в виде нескольких аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, фуллерен.

Алмаз — это модификация углерода с атомной кристаллической решеткой. Алмаз — самое твердое минеральное кристаллическое вещество, прозрачное, плохо проводит электрический ток и тепло. Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp3-гибридизации.

Графит — это аллотропная модификация, в которой атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации. При этом атомы связаны в плоские слои, состоящие из шестиугольников, как пчелиные соты. Слои удерживаются между собой слабыми связями. Это наиболее устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода.

Графит — мягкое вещество серо-стального цвета, с металлическим блеском. Хорошо проводит электрический ток. Жирный на ощупь.

 

 

 

 

 

 

Карбин — вещество, в составе которого атомы углерода находятся в sp-гибридизации. Состоит из цепочек и циклов, в которых атомы углерода соединены двойными и тройными связями. Карбин — мелкокристаллический порошок серого цвета.

[=C=C=C=C=C=C=]n  или [–C≡C–C≡C–C≡C–]n

Фуллерен — это искусственно полученная модицикация углерода. Молекулы фуллерена — выпуклые многогранники С60, С70 и др. Многогранники образованы пяти- и шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Фуллерены — черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников.

В природе углерод встречается как в виде простых веществ (алмаз, графит), так и в виде сложных соединений (органические вещества — нефть, природные газ, каменный уголь, карбонаты).

Качественные реакции

Качественная реакция на карбонат-ионы CO32- — взаимодействие  солей-карбонатов с сильными кислотами. Более сильные ксилоты вытесняют угольную кислоту из солей. При этом выделяется бесцветный газ, не поддерживающий горение – углекислый газ.

Например, карбонат кальция растворяется в соляной кислоте:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + h3O + CO2

Видеоопыт взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Качественная реакция на углекислый газ CO2 – помутнение известковой воды при пропускании через нее углекислого газа:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + h3O

При дальнейшем пропускании углекислого газа осадок растворяется, т.к. карбонат кальция под действием избытка углекислого газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:

CaCO3 + CO2 + h3O → Ca(HCO3)2

Видеоопыт взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом (качественная реакция на углекислый газ) можно посмотреть здесь.

Углекислый газ СО2не поддерживает горение. Угарный газ CO горит голубым пламенем.

Соединения углерода

Основные степени окисления углерода — +4, +2, 0, -1 и -4.

Наиболее типичные соединения углерода:

Степень окисления	Типичные соединения
+4	оксид углерода (IV) CO2 угольная кислота h3CO3 карбонаты MeCO3 гидрокарбонаты MeHCO3
+2	оксид углерода (II) СО муравьиная кислота HCOOH
-4	метан Ch5 карбиды металлов (карбид алюминия Al4C3) бинарные соединения с неметеллами (карбид кремния SiC)

Химические свойства

При нормальных условиях углерод существует, как правило, в виде атомных кристаллов (алмаз, графит), поэтому химическая активность углерода — невысокая.

1. Углерод проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому углерод реагирует и с металлами, и с неметаллами.

1.1. Из галогенов углерод при комнатной температуре реагирует с фтором с образованием фторида углерода:

C  +  2F2  → CF4

При нагревании аморфный углерод реагирует с хлором:

С   +   2Cl2  →   CCl4

1.2. При сильном нагревании углерод реагирует с серой и кремнием с образованием бинарного соединения сероуглерода и карбида кремния соответственно:

C   +   2S   → CS2

C   +   Si   → SiC

1.3. Углерод не взаимодействет с фосфором.

При взаимодействии углерода с водородом образуется метан. Реакция идет в присутствии катализатора (никель) и при нагревании:

С   +   2Н2  →   СН4

1.4. С азотом углерод реагирует при действии электрического разряда, образуя дициан:

2С  + N2  →  N≡C–C≡N

1.5. В реакциях с активными металлами углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды:

4C   +   3Al → Al4C3

2C   +   Ca → CaC2

1.6. При нагревании с избытком воздуха графит горит, образуя оксид углерода (IV):

C  +   O2  →  CO2

 при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C  +   O2  →  2CO

2. Углерод взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Раскаленный уголь взаимодействует с водяным паром с образованием угарного газа и водорода:

C0 + h3+O → C+2O + h30

2.2. Углерод восстанавливает многие металлы из основных и амфотерных оксидов. При этом образуются металл и угарный газ. Получение металлов из оксидов с помощью углерода и его соединений называют пирометаллургией.

Например, углерод взаимодействует с оксидом цинка с образованием металлического цинка и угарного газа:

 2ZnO + C → 2Zn + CO

Также углерод восстанавливает железо из железной окалины:

4С + Fe3O4 → 3Fe + 4CO

При взаимодействии с оксидами активных металлов углерод образует карбиды.

Например, углерод взаимодействует с оксидом кальция с оразованием карбида кальция и угарного газа. Таким образом, углерод диспропорционирует в данной реакции:

3С    +   СаО   →  СаС2   +   СО

9С    +   2Al2O3  →   Al4C3   +   6CO

2.3. Концентрированная серная кислота окисляет углерод при нагревании. При этом образуются оксид серы (IV), оксид углерода (IV) и вода:

C +2h3SO4(конц) → CO2 + 2SO2 + 2h3O

2.4. Концентрированная азотная кислотой окисляет углерод также при нагревании. При этом образуются оксид азота (IV), оксид углерода (IV) и вода:

C +4HNO3(конц) → CO2 + 4NO2 + 2h3O

2.5. Углерод проявляет свойства восстановителя и при сплавлении с некоторыми солями, в которых содержатся неметаллы с высокой степенью окисления.

Например, углерод восстанавливает сульфат натрия до сульфида натрия:

2C   +   Na2SO4  →   Na2S   +   CO2

Карбиды

Карбиды – это соединения элементов с углеродом. Карбиды разделяют на ковалентные и ионные в зависимости от типа химической связи между атомами.

Ковалентные карбиды	Ионные карбиды
	Метаниды	Ацетилениды	Пропиниды
Это соединения углерода с неметаллами Например: SiC, B4C	Это соединения с металлами, в которых с.о. углерода равна -4 Например: Al4C3, Be2C	Это соединения с металлами, в которых с.о. углерода равна -1 Например: Na2C2, CaC2	Это соединения с металлами, при гидролизе которых образуется пропин Например: Mg2C3
Частицы связаны ковалентными связями и образуют атомные кристаллы. Поэтому ковалентные карбиды химически стойкие. Окисляются только  сильными окислителями	Метаниды разлагаются водой или кислотами с образованием метана и гидроксида или соли: Например: Al4C3 + 12h3O → 4Al(OH)3 + 3Ch5	Ацетилениды разлагаются водой или кислотами с образованием ацетилена и гидроксида или соли: Например: СаС2+2Н2O →  Са(OH)2+С2Н2	Пропиниды разлагаются водой или кислотами с образованием пропина и гидроксида или солиНапример: Mg2C3+ 4HCl → 2MgCl2+С3Н4

Все карбиды проявляют свойства восстановителей и могут быть окислены сильными окислителями.

Например, карбид кремния окисляется концентрированной азотной кислотой при нагревании до углекислого газа, оксида кремния (IV) и оксида азота (II):

SiC + 8HNO3→ 3SiO2 + 3CO2 + 8NO + 4h3O

Оксид углерода (II)

Строение молекулы и физические свойства

Оксид углерода (II) («угарный газ») –  это газ без цвета и запаха. Сильный яд. Небольшая концентрация угарного газа в воздухе может вызвать сонливость и головокружение. Большие концентрации угарного газа вызывают удушье.

Строение молекулы оксида углерода (II) – линейное. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счет дополнительной донорно-акцепторной связи:

Способы получения

В лаборатории угарный газ  можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты:

НСООН  →   CO   +  h3O

h3C2O4 → CO + CO2 + h3O

В промышленности угарный газ получают в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

C + O2 → CO2

CO2 + C → 2CO

Еще один важный промышленный способ получения угарного газа — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

СН4 + Н2O → СО + 3Н2

Также возможна паровая конверсия угля:

C0 + h3+O → C+2O + h30

Угарный газ в промышленности также можно получать неполным окислением метана:

2СН4+О2 → 2СО + 4Н2

Химические свойства

Оксид углерода (II) –  несолеобразующий оксид. За счет углерода со степенью окисления +2 проявляет восстановительные свойства.

1. Угарный газ горит в атмосфере кислорода. Пламя окрашено в синий цвет:

2СO +  O2 → 2CO2

2. Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

CO   +   Cl2 → COCl2

3. Угарный газ взаимодействует с водородом при повышенном давлении. Смесь угарного газа и водорода называется синтез-газ. В зависимости от условий из синтез-газа можно получить метанол, метан, или другие углеводороды.

Например, под давлением больше 20 атмосфер, при температуре 350°C и под действием катализатора угарный газ реагирует с водородом с образованием метанола:

СО + 2Н2 → СН3ОН

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

Например, угарный газ реагирует с гидроксидом натрия с образованием формиата натрия:

CO + NaOH → HCOONa

5. Оксид углерода (II) восстанавливает металлы из оксидов.

Например, оксид углерода (II) реагирует с оксидом железа (III) с образованием железа и углекислого газа:

3CO   +   Fe2O3   →  2Fe   +   3CO2

Оксиды меди (II) и никеля (II)  также восстанавливаются угарным газом:

СО     +   CuO   →    Cu    +   CO2

СО     +   NiO   →   Ni    +   CO2

6. Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

Например, пероксидом натрия:

CO   +   Na2O2 → Na2CO3

Оксид углерода (IV)

Строение молекулы и физические свойства

Оксид углерода (IV) (углекислый газ) — газ без цвета и запаха. Тяжелее воздуха.

Молекула углекислого газа линейная, атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации, образует две двойных связи с атомами кислорода:

Обратите внимание! Молекула углекислого газа не полярна. Каждая химическая связь С=О по отдельности полярна, а вся молекула не будет полярна. Объяснить это очень легко. Обозначим направление смещения электронной плотности в полярных связях стрелочками (векторами):

Теперь давайте сложим эти векторы. Сделать это очень легко. Представьте, что атом углерода — это покупатель в магазине. А атомы кислорода — это консультанты, которые тянут его в разные стороны. В данном опыте консультанты одинаковые, и тянут покупателя в разные стороны с одинаковыми силами. Несложно увидеть, что покупатель двигаться не будет ни влево, ни вправо. Следовательно, сумма этих векторов равна нулю. Следовательно, полярность молекулы углекислого газа равна нулю.

Способы получения

В лаборатории углекислый газ можно получить разными способами:

1. Углекислый газ образуется при действии сильных кислот на карбонаты  и гидрокарбонаты металлов. При этом взаимодействуют с кислотами и нерастворимые карбонаты, и растворимые.

Например, карбонат кальция растворяется в соляной кислоте:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + h3O + CO2

Видеоопыт взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Еще один пример: гидрокарбонат натрия реагирует с бромоводородной кислотой:

NaHCO3 + HBr → NaBr +h3O +CO2

2. Растворимые карбонаты реагируют с растворимыми солями алюминия, железа (III) и хрома (III). Карбонаты трехвалентных металлов  необратимо  гидролизуются в водном растворе.

Например: хлорид алюминия реагирует с карбонатом калия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется хлорид калия:

2AlCl3  +  3K2CO3  + 3h3O →  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6KCl

3. Углекислый газ также образуется при термическом разложении нерастворимых карбонатов и при разложении растворимых гидрокарбонатов.

Например, карбонат кальция разлагается при нагревании на оксид кальция и углекислый газ:

CaCO3  →  CaO   +   CO2

Химические свойства

Углекислый газ — типичный кислотный оксид. За счет углерода со степенью окисления +4 проявляет слабые окислительные свойства.

1. Как кислотный оксид, углекислый газ взаимодействует с водой. Реакция очень сильно обратима, поэтому мы считаем, что в реакциях угольная кислота распадается почти полностью при образовании.

CO2   +    h3O  ↔  h3CO3

2. Как кислотный оксид, углексилый газ взаимодействует с основными оксидами и основаниями. При этом углекислый газ реагирует только с сильными основаниями (щелочами) и их оксидами. При взаимодействии углекислого газа с щелочами возможно образование как кислых, так и средних солей.

Например, гидроксид калия взаимодействует с углекислым газом. В избытке углекислого газа образуется кислая соль, гидрокарбонат калия:

KOH  + CO2  → KHCO3

При избытке щелочи образуется средняя соль, карбонат калия:

2KOH  + CO2  → K2CO3 + h3O

Помутнение известковой воды — качественная реакция на углекислый газ:

Ca(OH)2 + CO2  → CaCO3 + h3O

Видеоопыт взаимодействия гидроксида кальция (известковая вода) с углекислым газом можно посмотреть здесь.

3. Углекислый газ взаимодействует с карбонатами. При пропускании СО2 через раствор карбонатов образуются гидрокарбонаты.

Например, карбонат натрия взаимодействует с углекислым газом. В избытке углекислого газа образуется кислая соль, гидрокарбонат натрия:

Na2CO3   +  CO2   +  h3O → 2NaHCO3

4. Как слабый окислитель, углекислый газ взаимодействует с  некоторыми восстановителями.

Например, углекислый газ взаимодействует с углеродом с образованием угарного газа:

CO2 + C → 2CO

Магний горит в атмосфере углекислого газа:

2Мg + CO2 → C + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия магния с углекислым газом можно посмотреть здесь.

Углекислый газ взаимодействует с пероксидом натрия. При этом пероксид натрия диспропорционирует:

2CO2 + 2Na2O2 → 2Na2CO3  +  O2

Карбонаты и гидрокарбонаты

При нагревании карбонаты (все, кроме карбонатов щелочных металлов и аммония) разлагаются до оксида металла и оксида углерода (IV).

CaCO3   →   CaO   +   CO2

Карбонат аммония при нагревании разлагается на аммиак, воду и углекислый газ:

(Nh5)2CO3 →  2Nh4   +   2h3O   +   CO2

Гидрокарбонаты при нагревании переходят в карбонаты:

2NaHCO3  →   Na2CO3   +  CO2   +  h3O 

 Качественной реакцией на ионы СО32─  и   НСО3− является их взаимодействие с более сильными кислотами, последние вытесняют угольную кислоту из солей, а та разлагается с выделением СО2

Например, карбонат натрия взаимодействет с соляной кислотой:

Na2CO3   +  2HCl   →  2NaCl   +  CO2 ↑  +  h3O

Гидрокарбонат натрия также взаимодействует с соляной кислотой:

 NaHCO3   +  HCl   →  NaCl   +  CO2 ↑  +  h3O

Гидролиз карбонатов и гидрокарбонатов

Растворимые карбонаты и гидрокарбонаты гидролизуются по аниону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: CO32- + h3O = HCO3— + OH—

II ступень: HCO3— + h3O = h3CO3 + OH—

Однако  карбонаты  и гидрокарбонаты алюминия, хрома (III) и железа (III) гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Al2(SO4)3  +  6NaHCO3  → 2Al(OH)3  +  6CO2  +  3Na2SO4

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3h3O →  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6NaBr

Al2(SO4)3  +  3K2CO3  +  3h3O →  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑  +  3K2SO4

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Поделиться ссылкой:

chemege.ru

Характерные химические свойства углерода и кремния

Химические свойства углерода

Углерод способен образовывать несколько аллотропных модификаций. Это алмаз (наиболее инертная аллотропная модификация), графит, фуллерен и карбин.

Древесный уголь и сажа представляют собой аморфный углерод. Углерод в таком состоянии не имеет упорядоченной структуры и фактически состоит из мельчайших фрагментов слоев графита. Аморфный углерод, обработанный горячим водяным паром, называют активированным углем. 1 грамм активированного угля из-за наличия в нем множества пор имеет общую поверхность более трехсот квадратных метров! Благодаря своей способности поглощать различные вещества активированный уголь находит широкое применение как наполнитель фильтров, а также как энтеросорбент при различных видах отравлений.

С химической точки зрения аморфный углерод является наиболее активной его формой, графит проявляет среднюю активность, а алмаз является крайне инертным веществом. По этой причине, рассматриваемые ниже химические свойства углерода следует прежде всего относить к аморфному углероду.

Восстановительные свойства углерода

Как восстановитель углерод реагирует с такими неметаллами как, например, кислород, галогены, сера.

В зависимости от избытка или недостатка кислорода при горении угля возможно образование угарного газа CO или углекислого газа CO2:

При взаимодействии углерода со фтором образуется тетрафторид углерода:

При нагревании углерода с серой образуется сероуглерод CS2:

Углерод способен восстанавливать металлы после алюминия в ряду активности из их оксидов. Например:

Также углерод реагирует и с оксидами активных металлов, однако в этом случае наблюдается, как правило, не восстановление металла, а образование его карбида:

Взаимодействие углерода с оксидами неметаллов

Углерод вступает в реакцию сопропорционирования с углекислым газом CO2:

Одним из наиболее важных с промышленной точки зрения процессов является так называемая паровая конверсия угля. Процесс проводят, пропуская водяной пар через раскаленный уголь. При этом протекает следующая реакция:

При высокой температуре углерод способен восстанавливать даже такое инертное соединение как диоксид кремния. При этом в зависимости от условия возможно образование кремния или карбида кремния (карборунда):

Также углерод как восстановитель реагирует с кислотами окислителями, в частности, концентрированными серной и азотной кислотами:

Окислительные свойства углерода

Химический элемент углерод не отличается высокой электроотрицательностью, поэтому образуемые им простые вещества редко проявляют окислительные свойства по отношению к другим неметаллам.

Примером таких реакций является взаимодействие аморфного углерода с водородом при нагревании в присутствии катализатора:

а также с кремнием при температуре 1200-1300 оС:

Окислительные свойства углерод проявляет по отношению к металлам. Углерод способен реагировать с активными металлами и некоторыми металлами средней активности. Реакции протекают при нагревании:

Карбиды активных металлов гидролизуются водой: а также растворами кислот-неокислителей: При этом образуются углеводороды, содержащие углерод в той же степени окисления, что и в исходном карбиде.

Химические свойства кремния

Кремний может существовать, как и углерод в кристаллическом и аморфном состоянии и, также, как и в случае углерода, аморфный кремний существенно более химически активен, чем кристаллический.

Иногда аморфный и кристаллический кремний, называют его аллотропными модификациями, что, строго говоря, не совсем верно. Аморфный кремний представляет собой по сути конгломерат беспорядочно расположенных друг относительно друга мельчайших частиц кристаллического кремния.

Взаимодействие кремния с простыми веществами

неметаллами

При обычных условиях кремний ввиду своей инертности реагирует только со фтором:

С хлором, бромом и йодом кремний реагирует только при нагревании. При этом характерно, что в зависимости от активности галогена, требуется и соответственно различная температура:

Так с хлором реакция протекает при 340-420 оС:

С бромом – 620-700 оС:

С йодом – 750-810 оС:

Все галогениды кремния легко гидролизуются водой: а также растворами щелочей:

Реакция кремния с кислородом протекает, однако требует очень сильного нагревания (1200-1300оС) ввиду того, что прочная оксидная пленка затрудняет взаимодействие:

При температуре 1200-1500 оС кремний медленно взаимодействует с углеродом в виде графита с образованием карборунда SiC – вещества с атомной кристаллической решеткой подобной алмазу и почти не уступающего ему в прочности:

С водородом кремний не реагирует.

металлами

Ввиду своей низкой электроотрицательности кремний может проявлять окислительные свойства лишь по отношению к металлам. Из металлов кремний реагирует с активными (щелочными и щелочноземельными), а также многими металлами средней активности. В результате такого взаимодействия образуются силициды:

Силициды активных металлов легко гидролизуются водой или разбавленными растворами кислот-неокислителей: При этом образуется газ силан Sih5 – аналог метана Ch5.

Взаимодействие кремния со сложными веществами

С водой кремний не реагирует даже при кипячении, однако аморфный кремний взаимодействует с перегретым водяным паром при температуре около 400-500оС. При этом образуется водород и диоксид кремния:

Из всех кислот кремний (в аморфном состоянии) реагирует только с концентрированной плавиковой кислотой:

Кремний растворяется в концентрированных растворах щелочей. Реакция сопровождается выделением водорода:

scienceforyou.ru

Водород: вода плюс древесный уголь

Ресурс e! Science News порадовал всех, кто следит за новостями науки известием, что ученые нашли дешевый способ получения водорода из самой обыкновенной воды, которой богата наша Земля. Это ключ к широко обсуждаемой «водородной экономике», в рамках которой водород мог бы стать основным видом топлива. На сегодняшний день это невозможно, поскольку получение водорода является довольно сложным и затратным процессом.

Исследователи сообщают, что для этого потребуется древесный уголь высокого качества или углерод в другой форме. Отчет о проведенном исследовании был опубликован научным журналом Journal of Physical Chemistry C. В наши дни ученые заняты не только поиском новых источников энергии, но и вопросами удешевления энергетики. Недавно специалистами была найдена замена драгоценной платине в солнечных элементах.

Икуко Акимото со своими коллегами подчеркивают, что традиционные способы расщепления воды, в состав которой входят, как известно, водород и кислород, требуют применения дорогих катализаторов или же пропускания через воду электрического заряда. Не слишком затратный способ получения водорода позволил бы сократить потребность цивилизации в каменном угле, нефти и иных видах ископаемого топлива.

Проблема только в недорогом катализаторе. На основе тех наработок, которые имелись еще десятилетия назад, ученые решили проверить в этом качестве углеродную пудру и пудру из древесного угля. Эти недорогие и легкодоступные материалы позволяют разделить обычную воду на водород и кислород.

Возглавляемая Акимото группа ученых протестировала оба вида пудры. Углеродная пудра добавлялась в воду и на этот состав воздействовали наносекундными лазерными импульсами. В ходе эксперимента при комнатной температуре был получен водород. Не потребовались ни дорогие катализаторы, ни электроды. Успех данного эксперимента показывает человечеству недорогой метод производства выделения углерода из воды в небольших количествах.

Наука день за днем не перестает удивлять. Буквально на днях поступало сообщение о том, что исследователями создан материал для проводов, которым не страшен даже жуткий мороз в две сотни градусов Цельсия.

hi-news.ru

Механизм взаимодействия углерода с кислородом

Количество просмотров публикации Механизм взаимодействия углерода с кислородом - 667

!27!

Лекция №4

Воспламенение и тушение кокса

При сжигании твердое топливо претерпевает ряд превращений: удаление h3O, выделœение летучих веществ, горение твердого остатка. Не смотря на сложность процесса, сопровождающегося к тому же горением продуктов сухой перегонки, решающая роль в нем принадлежит горению углерода твердого остатка, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ начинается с воспламенения. В теории воспламенения использован метод академика Семенова. Согласно этой теории поверхность твердого углерода омывается кислородосодержащим газом с температурой в его ядре τ.

Приняты следующие условия:

a) Первоначально до наступления реакции твердая поверхность нагревается от газа до температуры равной τ.

b) После начала взаимодействия температура Т поверхности углерода увеличивается и становится больше τ.

c) Во время горения температура ядра газового потока τ остается постоянной. Процесс воспламенения и тушения определяется соотношением скоростей и отвод тепла. Скорость выделœения тепла гетерогенного процесса qвыд=Q∙Vнаб определяется количеством тепла, выделяющегося за счёт реакции в единицы поверхностив единицу времени, где Q- тепловой эффект реакции горения, отнесенный к единицы поверхности Vнаб – макроскопическая скорость химической реакции, ᴛ.ᴇ. количество кислорода, израсходованного в единицу времени с единицы поверхности.

В отличие от гомогенного горения qвыд и Vнаб изменяется по S-образной кривой а, отражающей при низких температурах кинœетические закономерности, при высоких – диффузионные. Кривые б – скорости отвода тепла при различных температурах кислородосодержащего газа. Скорость отвода тепла – количество тепла, отданного газовому потока с единицы реакционной поверхности углерода в единицу времени.

qотв=альфаприв

альфаприв – приведенный коэффициент теплообмена

При разных температурах тау Qотв отображается семейством эквидистантным кривых б.

Возможны слеующие случаи:

A. Газовый поток имеет низкую температуру тау 1. Вначале при Т=тау 1. qотв=0=> Qвыд>отв. Это ведет к увеличению температуры поверхности кокса с соответствующим увеличением скорости реакции и скорости выделœения тепла по кривой а. За счёт роста Т в реакционном пространстве при постоянной температуре тау кислородосодержащего газа разность Т-тау появляется и увеличивается и, следовательно начинается теплообмен с окружающей средой и скорость отвода тепла увеличивается по линии б1. Когда температура поверхности достигнет значения Т1 (точка m) наступает устойчивое тепловое равновесие qвыд=Qотв и дальнейшие разогрев кокса прекращается. В случае если по какой то причинœе произойдет увеличение Т больше Т1, то возникнет неравенство qотв>qвыд. Реакция дет в кинœетической области, крайне медленно, температура поверхности кокса мала и такой процесс принято называть окислением.

B. Случай б) Высокая температура газового потока В интервале тау 2 – Т2 кривая скорости выделœения а проходит выше кривой скорости выделœения б2, ᴛ.ᴇ. в данном интервале температур qвыд>qотв в результате поверхность кокса непрерывно разогревается до температуры Т2, при которой так же устанавливается устойчивое тепловое равновесия qвыд=qотв и стационарный режим горения n. В данном случае процесс сместился в диффузионную область. Протекает сравнительно быстро при высокой температуре поверхности кокса и такое взаимодействие принято называть интенсивным горением.

C. Случай в) Температура газового потока тау’’кр такова, что линия б’’кр касается кривой а в точке p. При температуре Т''3 тепловое равновесие неустойчиво, хотя qвыд равна скорости отвода тепла, но достаточно небольшого превышения Т над Т''3 как qвыд станет больше qотв. В результате саморазогрев поверхности кокса вплоть до температуры Т3 соответствующей точке К при котором режим становится стационарным, ᴛ.ᴇ. Т3 – температура воспламенения. Воспламенение состоит по сути в том, что при температуре газа незначительно превышающей тау ''кр скорость процесса и температуры в реакционной зоне скачкообразно увеличиваются и режим горения переходит из кинœетической области в диффузионную, точнее сказать процесс переходит от интенсивного окисления к интенсивному горению, далее горение происходит в диффузионной области, и увеличение скорости газового потока до определœенного предела ведет к увеличению скорости процесса.

Обратный переход от горения к медленному окислению, который называют тушением горячей поверхности кокс, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ происходит при более низкой температуре газового потока чем воспламенение. Пусть тау=тау 2. Этой ситуации отвечает стационарное горение при температуре поверхности кокса Т2. При охлаждении газового потока до температуры тау'' 2 температура кокса уменьшится до температуры Т3 с сохранением однако устойчивого теплового равновесия и высокотемпературного горения. Чтобы потушить кокс крайне важно уменьшить температуру газа до тау ‘кр, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ меньше тау ‘’кр, ᴛ.ᴇ. когда линия б’кр касается кривой а в ее верхней части в точке S. Незначительное повышение температуры газового потока ниже тау 'кр приведет к неравенству qотв>qвыд, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ вызовет резкое охлаждение реакционной поверхности кокса с существенным изменением скорости реакции и скорости выделœения тепла по кривой а. Устойчивый процесс медленного окисления устанавливается в точке u. Воспламенение поверхности углерода кокса связано с его нагреванием до таких температур, выше которых скорость выделœения тепла за счёт химической реакции становится больше скорости отвода тепла. Это вдет к накоплению тепла на поверхности углерода, ее разогреву и переходу процесса в устойчивое высокотемпературное горение. Температура воспламенения – температура, выше которой происходит скачкообразный переход от окисления к горению, от кинœетического режима к диффузионному, т.к. воспламенение начинается в кинœетической области, указанная температура определяется в значительной мере положением кинœетической ветви S-образной кривой а. Чем выше она расположена, ᴛ.ᴇ. чем больше скорость химической стадии, тем ниже температура воспламенения. Любые факторы, увеличивающие скорость химического превращения на твердой поверхнсти (увеличение концентрации О2 в газе, ) облегчают воспламенение и наоборот. При тушении угля происходит обратный переход от диффузионного Процесса к кинœетическому, причем чем выше температура воспламенения кокса, тем меньше и температура тушения и наоборот.

Длительное время существовали две точки зрения на предмет, что образуется первично СО или СО2. Основывались эти точки зрения на экспериментальных данных исследования горения в неподвижном и малоподвижном слоях твердого топлива. Окислительную зону разделяют на две части:

1. Газификации углерода. Растет температура продуктов реакции, уменьшается концентрация О2 и увеличивается концентрация СО2.

2. Концентрация кислорода =0. Уменьшается О2 и увеличивается СО2 за счёт реакции Белла-Бодуара, ᴛ.ᴇ. С+СО2=2СО.

3. В восстановительной зоне. Отсутствие в области 1 СО не является однозначным доказательством первичности образования СО2. Согласно другой точке зрения первым продуктом является СО, который мгновенно догорает до СО2.

Согласно современным представлениям, получившим экспериментальное подтверждение результате горения образуется смесь СО2 и СО, в которой с ростом температуры СО2 уменьшается, а СО увеличивается. Установлено также, что состав продуктов горения, энергия активации и другие характеристики процесса зависят не только от температуры и давления кислородосодержащего газа, но и от вида, применяемого углеродного материала при его предварительной обработке. Важную роль во взаимодействии углерода и кислорода играют химические свойства графита и прежде всœего его сорбционная способность, которые проявляются как в виде абсорбции так и адсорбции. В результате адсорбции на поверхности графита образуется компоненты тип, которых и механизм первичного взаимодействия определяется видом, концентрацией, температурой, физическим состоянием поверхности и структурой графита. Графит, в т.ч. мелкокристаллический имеет гексагональную слоистую решетку с параллельными базисными плоскостями !29!, в каждой из которых атомы размещены в вершинах на расстоянии 0,141 нм. Расстояние между смежными плоскостями 0,339 нм сдвинуты относительно друг друга. В базисной плоскости атомы соединœены прочной ковалентной связью , в которой участвуют по три электрона от каждого атома, а четвертые электроны коллективизированы и находятся в межбазисных пространствах. Расстояние между базисными плоскостями сравнительно велико, а сила взаимодействия между атомами смежных плоскостей относительно малы. Этим объясняется чешуйчатое строение графита и его мягкость.

Энергия связи в межбазисной плоскости 500кДж/моль, а между атомами сосœедних плоскостей всœего лишь 8,4 кДж/моль. Особенно на границе базисных плоскостей или же в местах искажения кристаллической решетки обладает избытком энергии. Молекулы кислорода СО2, Н2О попадая в силовое поле притягиваются и деформируются. С увеличением количества атомов на поверхности, ᴛ.ᴇ. с измельчением графита увеличивается поверхность, увеличивается число дефектов на поверхности кристалла и благодаря этому увеличивается адсорбционная способность графита. Существует два вида адсорбции: физическая и химическая. Физическая наблюдается при низких температурах и вызвана слабыми силами Вандер-Ваальса. Протекает с большой скоростью вследствие экзотермичности этого процесса с ростом температуры адсорбция замедляется и при температуре 300-400 оС она исчезает. Химическая адсорбция вызвана валентными силами, приводящими к значительной деформации молекул. Частичному или полному разрыву связи между атомами с образованием поверхностных комплексов:

1. Тетта – комплекс (когда адсорбированный атом кислорода прочно соединœен с атомом углерода в базисной плоскости)

2. Кетенные адсорбированный атом водорода связан с атомом углерода через другой угерод. Этот комплекс менее прочный чем первый и при температуре более 600 оС разрушается с десорбцией в газовую фазу монооксида СО.

3. Пероксидные – на краевых атомах углерода базисных плоскостей слабо удерживается деформированная молекула кислорода. Самое слабое соединœение, разрушается при 300-400 оС и отдает в газовую фазу СО2 с захватом слабоудерживаемого краевого атома углерода.

Кроме адсорбции происходит абсорбция при Т=1200 оС, которая происходит между базисными плоскостями, вследствие большого расстояния между ними и слабой связи атомов. Растворение газов в межбазисных плоскостях благоприятствует последующей адсорбцией, т.к. атомы газов в межбазисном пространстве находятся под соответствующими поверхностными атомами углерода, насыщают часть их валентных связей и ослабляет взаимодействие с сосœедними атомами углерода в базисной плоскости. Адсорбция в данном случае происходит на гранях кристалла графита. Разрушение поверхностных комплексов происходит по следующей схеме.

1.

2. При температуре 300-400 оС и более разрушается китенные комплексы монооксида углерода

3. При 1200-1300 оС разрушаются наиболее прочные кето-комплексы, причем по двум механизмам:

a. Ударный механизм. Когда кислород соударяется с краевым атомом углерода с выделœением в газовую фазу в равных объёмах слоя СО2 либо в результате удара о средний атом углерода и удвоенного объёма СО.

b. Термический распад кето-комплексов при температуре >1600 оС с выделœением только СО.

Приведенные схемы объясняют наблюдаемый в опытах переменный состав продуктов горения и увеличения в них содержания СО с ростом температуры. В целом процесс сводится к адсорбции, включая первичную межбазисную абсорбцию кислорода по следующему разрушению на поверхности комплексов и десорбции продуктов реакции в газовую фазу. Порядок реакции исходя из температуры меняется от 0 до 1. Это объясняется тем, что в данном плане процесс складывается из двух этапов: адсорбция, медленные стадии разрушения поверхностным кетто-комплексов по ударному механизму о краевые или средние атомы углерода и термический распад комплексов. В схемах с ударным механизмом скорость процесса определяется частотой столкновения молекул кислорода с поверхностью углерода и, следовательно, пропорционально первой степени парциального давления. Скорость термического распада кетто-комплексов не зависит от парциального давления кислорода и в данном случае процесс имеет нулевой порядок по кислороду. Указанные лимитирующие стадии идут параллельно и сопряжены последовательно с адсорбцией. Учитывая зависимость оттого, какая из них преобладает наблюдается тот или иной порядок реакции.

referatwork.ru

Углерод (стр. 1 из 4)

«Углерод встречается в природе как в свободном, так и в соединенном состоянии, в весьма различных формах и видах. В свободном состоянии углерод известен по крайней мере в трех видах: в виде угля, графита и алмаза. В состоянии соединений углерод входит в состав так называемых органических веществ, т.е. множества веществ, находящихся в теле всякого растения и животного. Он находится в виде углекислого газа в воде и воздухе, а в виде солей углекислоты и органических остатков в почве и массе земной коры. Разнообразие веществ, составляющих тело животных и растений, известно каждому. Воск и масло, скипидар и смола, хлопчатая бумага и белок, клеточная ткань растений и мускульная ткань животных, винная кислота и крахмал – все эти и множество иных веществ, входящих в ткани и соки растений и животных, представляют соединения углеродистые. Область соединений углерода так велика, что составляет особую отрасль химии, т.е. химии углеродистых или, лучше, углеводородистых соединений».

Эти слова из «Основ химии» Д.И. Менделеева служат как бы развернутым эпиграфом к нашему рассказу о жизненно важном элементе – углероде. Впрочем, есть здесь один тезис, с которым, с точки зрения современной науки о веществе, можно и поспорить, но об этом ниже.

Вероятно, пальцев на руках хватит, чтобы пересчитать химические элементы, которым не была посвящена хотя бы одна научная книга. Но самостоятельная научно-популярная книга – не какая-нибудь брошюрка на 20 неполных страницах с обложкой из оберточной бумаги, а вполне солидный том объемом почти в 500 страниц – есть в активе только одного элемента – углерода.

И вообще литература по углероду – богатейшая. Это, во-первых, все без исключения книги и статьи химиков-органиков; во-вторых, почти все, что касается полимеров; в-третьих, бесчисленные издания, связанные с горючими ископаемыми; в-четвертых, значительная часть медико-биологической литературы...

Поэтому не будем пытаться объять необъятное (ведь не случайно авторы популярной книги об элементе №6 назвали ее «Неисчерпаемый»!), а сконцентрируем внимание лишь на главном из главного – попытаемся увидеть углерод с трех точек зрения.

Углерод глазами кристаллохимика

Углерод – один из немногочисленных элементов «без роду, без племени». История общения человека с этим веществом уходит во времена доисторические. Имя первооткрывателя углерода неизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз или графит – была открыта раньше. И то и другое случилось слишком давно. Определенно утверждать можно лишь одно: до алмаза и до графита было открыто вещество, которое еще несколько десятилетий назад считали третьей, аморфной формой элементарного углерода – уголь. Но в действительности уголь, даже древесный, это не чистый углерод. В нем есть и водород, и кислород, и следы других элементов. Правда, их можно удалить, но и тогда углерод угля не станет самостоятельной модификацией элементарного углерода. Это было установлено лишь во второй четверти нашего века. Структурный анализ показал, что аморфный углерод – это по существу тот же графит. А значит, никакой он не аморфный, а кристаллический; только кристаллы его очень мелкие и больше в них дефектов. После этого стали считать, что углерод на Земле существует в двух элементарных формах – в виде графита и алмаза.

Вам никогда не приходилось задумываться о причинах резкого «водораздела» свойств, который проходит во втором коротком периоде менделеевской таблицы по линии, отделяющей углерод от следующего за ним азота? Азот, кислород, фтор при обычных условиях газообразны. Углерод – в любой форме – твердое тело. Температура плавления азота – минус 210,5°C, а углерода (в виде графита под давлением свыше 100 атм.) – около плюс 4000°C...

Дмитрий Иванович Менделеев первым предположил, что эта разница объясняется полимерным строением молекул углерода. Он писал: «Если бы углерод образовывал молекулу С2 , как и О2 , то был бы газом». И далее: «Способность атомов угля соединяться между собой и давать сложные молекулы проявляется во всех углеродистых соединениях... Ни в одном из элементов такая способность к усложнению не развита в такой мере, как в углероде. Поныне нет основания для определения меры полимеризации угольной, графитной, алмазной молекулы, только можно думать, что в них содержится Cn , где n есть большая величина».

Это предположение подтвердилось в наше время. И графит, и алмаз – полимеры, состоящие из одинаковых, только углеродных атомов.

По четкому замечанию профессора Ю.В. Ходакова, «если исходить из природы преодолеваемых сил, профессию гранильщика алмазов можно было бы отнести к химическим профессиям». Действительно, гранильщику приходятся преодолевать не сравнительно слабые силы межмолекулярного взаимодействия, а силы химической связи, которыми объединены в молекулу алмаза углеродные атомы. Любой кристалл алмаза, даже огромный, шестисотграммовый «Куллинан» – это по существу одна молекула, молекула в высшей степени регулярного, почти идеально построенного трехмерного полимера.

Иное дело графит. Здесь полимерная упорядоченность распространяется только в двух направлениях – по плоскости, а не в пространстве. В куске графита эти плоскости образуют достаточно плотную пачку, слои которой соединены между собой не химическими силами, а более слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. Вот почему так просто – даже от соприкосновения с бумагой – расслаивается графит. В то же время разорвать графитовую пластинку в поперечном направлении весьма сложно – здесь противодействует химическая связь.

Именно особенности молекулярного строения объясняют огромную разницу в свойствах графита и алмаза. Графит отлично проводит тепло и электричество, алмаз – изолятор. Графит совершенно не пропускает света – алмаз прозрачен. Какими бы способами ни окисляли алмаз, продуктом окисления будет только СО2 . А окисляя графит, можно при желании получить несколько промежуточных продуктов, в частности графитовую (переменного состава) и меллитовую С6 (СООН)6 кислоты. Кислород как бы вклинивается между слоями графитовой пачки и окисляет лишь некоторые углеродные атомы. В кристалле алмаза слабых мест нет, и поэтому возможно или полное окисление или полное не окисление – третьего не дано...

Итак, есть «пространственный» полимер элементарного углерода, есть «плоскостной». В принципе давно уже допускалось существование и «одномерного» – линейного полимера углерода, но в природе он не был найден.

Его получили совсем недавно, уже в 60-е годы, советские химики В.В. Коршак, А.М. Сдадков, В.И. Касаточкин и Ю.П. Кудрявцев. Новое вещество было синтезировано путем каталитического окисления ацетилена. Линейный полимер углерода назвали карбином. Внешне он выглядит как черный мелкокристаллический порошок, обладает полупроводниковыми свойствами, причем под действием света электропроводность карбина сильно увеличивается. На этом свойстве основано первое практическое применение карбина – в фотоэлементах. Важно, что карбин не утрачивает фотопроводимости при температуре до 500°C; это намного больше, чем у других материалов того же назначения.

По словам первооткрывателей карбина, самым сложным для них было определить, какими же связями соединены в цепочку углеродные атомы. В нем могли быть чередующиеся одинарные и тройные связи (– С ≡ С – С ≡ С – С ≡), а могли быть только двойные (= С = С = С = С =). А могло быть и то и другое одновременно. Лишь через несколько лет Коршаку и Сладкову удалось доказать, что двойных связей в карбине нет. Однако, поскольку теория допускала существование углеродного линейного полимера только с двойными связями, было бы просто грешно не попытаться получить эту разновидность – по существу, четвертую модификацию элементарного углерода.

Это вещество было получено в Институте элементоорганических соединений АН СССР. Новый линейный полимер углерода назвали поликумуленом. Видимо, еще рано строить предположения о возможных практических применениях «младшего брата карбина» – исследования его свойств продолжаются, авторы открытия не торопятся с выводами.

Пока бесспорно лишь одно: существуют четыре модификации элементарного углерода, и каждая из них по-своему интересна.

Углерод глазами химика-неорганика

Этот элемент всегда четырехвалентен, но, поскольку в периоде он находится как раз посередине, степень его окисления в разных обстоятельствах бывает то +4, то –4. В реакциях с неметаллами он электроположителен, с металлами – наоборот. Даже в тех случаях, когда связь не ионная, а ковалентная, углерод остается верен себе – его формальная валентность остается по-прежнему равной четырем.

Весьма немногочисленны соединения, в которых углерод хотя бы формально проявляет валентность, отличную от четырех. Общеизвестно лишь одно такое соединение – СО, угарный газ, в котором углерод кажется двухвалентным. Именно кажется, потому что в действительности здесь более сложный тип связи. Атомы углерода и кислорода соединены 3-ковалентной поляризованной связью, и структурную формулу этого соединения пишут так: О+ ≡ С– .

В 1900 г. М. Гомберг получил органическое соединение трифенилметил (C6 Н5 )3 C. Казалось, что атом углерода здесь трехвалентен. Но позже выяснилось, что и на этот раз необычная валентность – сугубо формальная. Трифенилметил и его аналоги – это свободные радикалы, только в отличие от большинства радикалов достаточно стабильные.

...Исторически сложилось так, что лишь очень немногие соединения углерода остались «под крышей» неорганической химии. Это окислы углерода, карбиды – его соединения с металлами, а также бором и кремнием, карбонаты – соли слабейшей угольной кислоты, сероуглерод CS2 , цианистые соединения. Приходится утешаться тем, что, как это часто бывает (или бывало) на производстве, недоработку по номенклатуре компенсирует «вал». Действительно, наибольшая часть углерода земной коры содержится не в организмах растений и животных, не в угле, нефти и всей прочей органике, вместе взятой, а всего в двух неорганических соединениях – известняке CaCO3 и доломите MgCa(CО3 )2 . Углерод входит в состав еще нескольких десятков минералов, достаточно вспомнить о мраморе СаСО3 (с добавками), малахите Сu2 (ОН)2 СО3 , минерале цинка смитсоните ZnCO3 ... Есть углерод и в магматических породах, и в кристаллических сланцах.

mirznanii.com

Углерод взаимодействие с кислородом - Справочник химика 21

    В молекуле этилового спирта один атом водорода связан с углеродом через кислород (полярная ковалентная связь), а поэтому этот атом водорода более подвижен, чем атомы водорода, связанные с углеродом. В молекуле диметилового эфира все атомы водорода одинаково связаны с атомами углерода (ковалентная связь). Разным строением молекулы объясняется различное отношение этих веш,еств к металлическому натрию. Этиловый спирт взаимодействует с натрием по уравнению [c.273]

    При нагревании сера, углерод и фосфор горят в кислороде. Взаимодействие кислорода с азотом начинается лишь при 1200 °С или в электрическом разряде  [c.112]

    Какова формула соединения, образованного при взаимодействии углерода и серы Учтите, что углерод и кислород образуют диоксид углерода СО2. [c.127]

    По физико-химическим свойствам перфторуглероды отличаются рядом особенностей и прежде всего чрезвычайно высокой химической и термической стабильностью. Они не взаимодействуют при комнатной температуре с такими сильными окислителями, как азотная кислота, концентрированная серная кислота, хромовая кислота и др. Они не взаимодействуют с натрием до температуры 350 С. Фторуглероды устойчивы к взаимодействию кислорода, не горят и не разлагаются до температур 400—500° С. Термическая стабильность фторуглеродов выше, чем полисилоксанов. Высокая термическая стойкость и химическая инертность фторуглеродов объясняются большей прочностью связи углерода с фтором, чем углерода с водородом. [c.152]

    Таким образом, состав газа, получающегося и результате взаимодействия кислорода с углеродом при различных температурах, от комнатной и до 1500° К, должен ио существу определяться только равновесием реакции (П1) [c.242]

    Так как эффективность процесса определяется прежде всего состоянием катализатора, то можно легко представить ситуацию при которой это состояние в нестационарном режиме обеспечивает большую активность и, что особенно важно, селективность катализатора. Очевидно, в искусственно создаваемом нестационарном режиме можно добиться состава катализатора, в принципе невозможного при неизменных условиях в газовой фазе. Это хорошо видно на примере раздельного механизма окислительновосстановительных реакпий, когда при повышенных температурах протекают полное окисление водорода, окиси углерода, углеводородов и многих других органических веш,еств, а также парциальное окисление олефинов, спиртов, ароматических соединений. Осуществляя раздельно взаимодействие кислорода с восстановленным катализатором, выведенным каким-либо образом из-зоны реакции, и затем взаимодействие реагирующего компонента с вводимым в зону реакции окисленным катализатором, можно значительно увеличить активность и избирательность процесса за счет того, что в таком нестационарном режиме катализатор может поддерживаться в состоянии, оптимальном по энергии связи кислорода с поверхностью. [c.17]

    В процессе каталитического гидрирования газ одновременно очищается от окиси углерода, двуокиси углерода и кислорода. Процесс основан на взаимодействии этих веществ с водородом и образовании метана и воды. [c.49]

    Катализаторы конверсии природного газа с окислами металлов., Сущность этого процесса состоит во взаимодействии кислорода окислов металлов с углеводородами, которое приводит к образованию газа, содержащего водород, окись углерода и частично восстановленного окисла металла. [c.37]

    При всех условиях, при которых могут взаимодействовать кислород и углеводороды, термодинамика сильно благоприятствует полной деструкции углеводородов до СО, СО2 и Н2О. Тем не менее при правильном выборе катализатора и условий работы можно с хорошими выходами получать целый ряд промежуточных продуктов окисления или дегидрогенизации. Наиболее интересные из этих продуктов обладают тем же углеродным скелетом, что и исходный углеводород,и их можно охарактеризовать как продукты атаки на связь С—Н, продукты отщепления Н или присоединения кислорода к ненасыщенным системам. Во многих случаях эти соединения претерпевают дальнейшее окисление с разрывом С—С-связи, что в конечном счете приводит к образованию окислов углерода из-за сложного переплетения последовательных и параллельных реакций избирательность в отношении первичных продуктов падает с повышением степени превращения. [c.145]

    Окислительная регенерация закоксованных катализаторов представляет собой совокупность химических реакций, происходящих при взаимодействии кислорода с коксом, в результате которых кокс удаляется в виде газообразных продуктов окисления - оксидов углерода, паров воды, а в некоторых случаях и оксидов серы. К настоящему времени накоплены обширные сведения, указывающие на то, что окисление кокса на катализаторах протекает с образованием и разложением кислород-угле-родных комплексов, т. е. по стадийному механизму. В то же время кинетические закономерности отдельных продуктов окисления существенно различны для разных катализаторов. Это объясняется различием в свойствах удаляемого кокса, условиями выжига (содержание кокса, температура и состав газовой фазы). Кроме того, в большинстве случаев значительное влияние на закономерности удаления кокса оказывает поверхность регенерируемых катализаторов. [c.14]

    Решение. Конверсия метана природного газа — метод производства во-.дорода и азотоводородной смеси при синтезе аммиака. Это взаимодействие метана природного газа с водяным паром, диоксидом углерода и кислородом реакции (1) —(4)] осуществляют чаще всего каталитически, в трубчатых илв шахтных конверторах. Реакции (1) и (2) эндотермичны и процесс конверсии метана в целом происходит с поглощением теплоты. Необходимая теплота подводится Б конвертор путем сжигания части природного газа до Oj и HjO, а также по реакциям (3) и (4), идущим с выделением теплоты. Одновременно с метаном конвертируются до СО и Нг высшие углеводороды, содержащиеся в природном газе СзНб. СзНа. iHio. [c.41]

    В связи с более высокой энергией активации реакции (1) по сравнению с энергией активации (2) при температурах [c.35]

    Вместе с тем надо помнить, что избыток воздуха требует больших затрат энергии, а недостаток ведет к образованию СО. Поэтому надо выбирать оптимальный режим, имея в виду, что в отходящих газах довольно велико содержание кислорода. Взаимодействие окиси углерода и кислорода приводит к так называемому догоранию (дожигу) СО, температура может возрасти до 1000— 1100°С, что в неконтролируемых условиях может вызвать значительные повреждения оборудования. Для своевременного выявления и подавления этого процесса в регенератор обычно впрыскивают воду. Если догорания не происходит то окись углерода выводят в печь, где одновременно генерируется водяной пар. В последнее время эксплуатируются установки со специальным катализатором и измененным режимом работы в них СО дожигают непосредственно в регенераторе. [c.67]

    В результате контакта различных видов нефтяных углеродов с кислородо- (О2, СО2, Н2О), серосодержащими (НгЗ, 5) и другими газами образуется, как было ранее показано, межфазный продукт (поверхностный комплекс). Взаимодействие нефтяного углерода с газами при их контакте во многом аналогично взаимодействию надмолекулярных структур ВМС с растворителями в жидкой фазе (см. гл. I). Взаимодействующие с углеродом газы по своей активности, так же, как и жидкие растворители, по растворяющей силе по отношению к надмолекулярным структурам НДС могут быть разделены на инертные (N2, СО и др.), малоактивные (СО2, Н2О, Нг5 и др.) и активные (О2 и др.). [c.122]

    Газификация угля осуществляется при высоких температурах и представляет собой многостадийный гетерогенный физико-химический процесс. Органическая масса угля, в первую очередь углерод, входящий в ее состав, взаимодействует с газообразными окислителями. При этом протекают следующие первичные реакции углерода с кислородом и водяным паром [63]  [c.89]

    Нетрудно убедиться, что закон кратных отношений представляет собой дальнейшее развитие закона эквивалентов, основанное на последовательном анализе рядов химических соединений, образующихся при взаимодействии друг с другом двух любых химических элементов. В простейшем случае указанный ряд может состоять из двух соединений. Например, при взаимодействии углерода и кислорода образуются два соединения оксид углерода (II) и оксид углерода (IV). [c.15]

    Кислородно-конвертерный способ производства стали осуществляется в вертикальных конвертерах, куда заливается жидкий чугун и добавляется стальной лом, легирующие добавки. Продувка расплава осуществляется техническим кислородом через водоохлаждаемые фурмы, на конце которых имеется специальная распределительная головка. При взаимодействии кислорода с углеродом чугуна выделяется большое количество тепла и образуется СОг. Окислению подвергается также и часть железа. Обожженная известь добавляется для ошлакования примесей. [c.308]

    Весьма вероятно, что атомы никеля, связанные с поверхностью одной валентностью, будут адсорбировать три молекулы окиси углерода, связанные двумя валентностями—две молекулы и т. д. Атомы- с максимальной ненасыщенностью и будут в первую очередь адсорбировать реагенты. Такие точки или места поверхности называют пиками, или активными центрами. Они занимают лишь незначительную часть всей поверхности катализатора. Например, присоединению водорода к этилену на М1-катализаторе способствует примерно лишь 0,1% его поверхности хемосорбция кварцем (при взаимодействии окиси углерода с кислородом) протекает лишь на 3% его поверхности на железных катализаторах для синтеза аммиака активные центры составляют около 0,196 всей поверхности. На малую величину площади, занимаемой активными центрами, указывают и малые дозы антикатализаторов, необратимо закрывающих полезную часть поверхности (см. табл. 12). [c.110]

    При гетерогенном горении углерода реакция протекает на поверхности углеродного массива, к которому поступают молекулы кислорода из окружающего объема. Изучением механизма окисления углерода занимался широкий круг исследователей на протяжении более 70 лет. Имеется громадный экспериментальный материал, отражающий взаимодействие углерода с кислородом и другими газами в различных температурных и концентрационных условиях. [c.141]

    Большинство исследователей пришло к выводу, что окись и двуокись углерода являются первичными продуктами окисления углерода при хемосорбции. Установлено, что кислород никогда не может быть десорбирован в чистом виде. Сорбционный механизм взаимодействия кислорода с углеродом может быть представлен следующей приближенной схемой. Атомы кислорода, находящиеся вблизи углеродной поверхности, адсорбируются на поверхности и удерживаются на ней за счет химических сил. При этом происходит более глубокое объединение атомов кислорода и углерода с образованием сложных гипотетических соединений типа С Оу Этот комплекс распадается по истечении некоторого времени с выделением СО и СОз. Стадии протекания этого процесса могут быть представлены следующим образом  [c.143]

    Основным итогом химической стороны процесса взаимодействия углерода с кислородом при высоких температурах является соединение кислорода с углеродом по реакциям С + О2 = СО и 2С + + О2 = 2С0, эти реакции принято называть первичными. [c.145]

    При горении углеродной поверхности частицы кислород расходуется и непрерывно подводится из окружающего газового объема. Продукты сгорания отводятся от поверхности. Таким образом, химический процесс горения (взаимодействия кислорода с углеродом) сопровождается физическим процессом встречной диффузии. Следствием одновременного протекания этих процессов является определенное распределение концентраций (парциальных давлений) про- [c.150]

    В свободной мочевине донорные электронные пары на атомах азота можно считать занимающими р -орбитали (зр -гибридизация у атома азота) и взаимодействующими с р -орбиталями углерода и кислорода. Благодаря этому я-орбиталь делокализована и кратность [c.14]

    В результате такого взаимодействия атомы углерода и кислорода проявляют ковалентности, равные 1. Образуемая ими связь на рис. 4.15 в формуле молекулы СО показана сплошной чертой. Другие АО неспаренных электронов углерода и кислорода ориентированы друг относительно друга так, что они перекрываются по 7Г-типу. Учет этого на энергетической диаграмме осуществлен так, что расщепление между образовавшимися связывающей и разрыхляющей МО 7г-типа меньше, чем для МО (т-типа (рис. 4.16). Понижение энергии пары электронов на МО л"-типа меньше, т. е. тг-связь менее прочная, чем сг-связь. В формуле молекулы СО она указана штриховой линией. [c.123]

    В кристалле оксида углерода большинство молекул беспорядочно распределено по отношению друг к другу. В то же время тот факт, что энтропия оксида углерода не достигает значения 5,76 Дж/(К-моль) при О К, свидетельствует о некоторой доле упорядоченности, обусловленной небольшим различием в размерах атомов и некоторым взаимодействием атомов углерода и кислорода соседних молекул. [c.171]

    Окисление органических соединений газообразным кислородом под давлением явилось предметом многих исследований. Четко выяснено, что взаимодействие кислорода с углеводородами — цепной процесс и давление ускоряет его. При осторожном окислении углеводородов (грубое окисление дает СОг и НгО) получается, как правило, богатая гамма продуктов. Так, например, исследование реакции метана с кислородом при соотношении 8 1 показало, что продуктами процесса оказываются метиловый спирт, формальдегид, оксид и диоксид углерода, причем можно поддерживать неизменной скорость реакции при различных температурах, задавая для каждой температуры определенное значение давления. Ниже приведены данные значений р и Т для указанного процесса, при которых его скорость одинакова  [c.206]

    Затем восстанавливают РЬО оксидом углерода, образующимся при взаимодействии кислорода с коксом, добавляемым а шихту  [c.385]

    С повышением скорости газа в слое наиболее резко увеличивается коэффициент массообмена, так как величина скорости входит в формулу (12) в степени, близкой к единице. В процессе горения наряду с реакцией (1) протекает реакция (2) и другие сложные физико-химические процессы. В связи с более высокой энергией активации реакции (2), по сравнению с энергией активации реакции (1) при одной и той же температуре (1000—1100°С), процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при тех же условиях реакция восстаповлеиия двуокиси углерола находится в области реагирования, близкой к кинетической. Переход восстановительной реакции нз кинетической области в диффузионную возможен при высокой температуре и небольших скоростях потока. [c.168]

    Реакционная способность углерода сильно зависит от его структуры и чистотьр), т. е. наличия в составе его примесей. Например, исследования реакционной способности углерода показали значительное действие карбонатов натрия, калия, лития и солей железа на температуру его воспламенения [61, 63]. В этой связи при изучении кинетики процесса взаимодействия углерода с кислородом применяют графит или древесный уголь, либо другие искусственно приготовленные беззольные угли [62, 64]. Некоторые исследователи используют хорошо подготовленный беззольный и не содержащий летучих соединений уголь с вы- [c.21]

    С повышением скорости газа в слое наиболее резко увеличивается коэффициент массообмена, так как величина скорости входит в формулу (11) в степени, близкой к единице. В процессе горения наряду с реакцией (7) протекает реакция (8) и другие сло кные физико-химические процессы. В связи с более высокой энергией активации реакции (8) по сравненшо с энергией активации реакции (7) при одной н той же температуре (1000—1100 °С), взаимодействие углерода с кислородом протекает в диффузионной области реакция восстановления двуокиси углерода ири тех же условиях находится в области реагирования, близкой к кииетическ(л"1. Восстановительная реакция может перейти из ки-нетичсско11 области в диффузионную при высокой температуре и небол1>ших скоростях потока (в соответствии с (5). [c.127]

    Отметим ряд общих закономерностей, присущих процессу регенерации в реакторах любого типа. Продукты сгорания кокса содержат окись углерода (см. гл.2), парциальное давление которой зависит от типа катализатора и ряда других факторов. Если, однако, в отходящих газах довольно велико содержание кислорода, взаимодействие окиси углерода и кислорода приводит к так назьшаемому догоранию, которое в неконтролируемых условиях может вызвать значительные повреждения оборудования. Своевременное выявление и подавление этого процесса возможно с помощью целого ряда приемов обычно, чтобы прекратить догорание, впрыскивают воду. Если догорание не имеет места, окись углерода выводится в печь, где одновременно генерируется водяной пар. [c.49]

    Синтез-газ, используемый для получения метанола и для оксосинтеза, представляет собой смесь водорода и окиси углерода, Производство синтез-газа является также промежуточной стадией процесса получения водорода. Синтез-газ можно получить некаталитически, в частности при взаимодействии кислорода и водяного пара с углем, коксом или жидкими углеводородами. Мы рассмотрим только каталитические процессы. К ним близки также процессы получения газов для синтеза аммиака и процессы получения восстановительных газов (защитных атмосфер) для металлургии. [c.159]

    Реакции нуклеофильного присоединения. Реактивы Гриньяра способны взаимодействовать как нуклеофилы с карбонильными соединениями. Поскольку на атоме углерода в карбонильном соединении имеется значительный дефицит электронной плотности, обусловленный различием в электроотрицательности атомов углерода и кислорода и поляри.чуемостью кратной связи, реактив Гриньяра легко атакует его как нуклеофил, образуя новую углерод-углеродную связь. Так, при взаимодействии с формальдегидом и последующем гидролизе образуются первичные спирты, с остальными альдегидами — вторичные, а с кетонами — третичные спирты  [c.277]

    Атом — Система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра и электронов. Тип атома определяется составом его ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами. Элемент — совокупность атомов с одинаковъш зарядом ядра, т. е. числом протонов. Атомы элемента могут иметь различные числа нейтронов в составе ядра, а следовательно, и массу. Такие атомы, относящиеся к одному элементу, называются изотопами. Каждый известный элемент имеет свое обозначение. Так водород обозначается как Н, углерод — С, кислород — О, кремний — 81, железо — Ре. Атом — наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами. [c.18]

    При комнатной температуре нд металлы подгруппы УБ не действуют хими ческие реагенты, ода и воздух при нагревании они взаимодействуют кислородом (с образованием ЭгОз), с галогенами (УР2, УСЦ, УВп, VI)), серой, азотом, углеродом и другими веществами. В порошкообразном состоя ним V, Nb и Та реагируют при высокой температуре с водяным паром с выде лением Н . [c.499]

    Жесткие остовы молекул афлатоксинов, зеараленонов и трихотеценов являются неплоскими, что. уменьшает их удерживание. Поэтому они представляют собой удобные объекты для применения хроматоструктурного метода. Для этого надо экспериментально определить К1 для адсорбции таких веществ на ГТС и сопоставить их с результатами молекулярно-статистического расчета К для предполагаемых конфигураций и квнформаций молекул этих веществ. В расчете надо использовать полученные в лекции 9 атом-атомные потенциалы для межмолекулярного взаимодействия с атомами углерода ГТС атомов водорода, углерода и кислорода молекул. [c.202]

    Если один из газов хорошо адсорбируется, а другой плохо, то КР1 > гРг и > 1. В этом случае скорость зависит от отношения давления р. плохо адсорбирующегося газа к давлению р хорошо адсорбирующегося газа w р /р - Следовательно, повышение концентрации хорошо адсорбирующегося газа уменьшает скорость реакции. То же самое наблюдается и на опыте. Например, скорость взаимодействия окиси углерода с кислородом на поверхности платины понижается с ростом концентрации СО. Это объясняется тем, что хорошо адсорбирующийся газ вьнесняет с поверхности молекулы другого газа, в результате 461 о скорость реакции уменьшается. [c.276]

    К числу фаз, возникновение которых определяется соотношением атомных размеров компонентов, относятся и так называемые фазы внедрения. Как и твердые растворы внедрения (см. гл. IX, 87), они образуются при взаимодействии металлов и легких неметаллов (бор, углерод, азот, кислород, водород) . Образогание ме-таллидных фаз внедрения (карбидов, нитридов и т. п.) характерно только для переходных металлов с дефектными d- и f-оболочками. При низких концентрациях неметалла наблюдается простое раство- [c.382]

chem21.info

Простая связь углерод кислород - Справочник химика 21

    РЕАКЦИИ РАСКРЫТИЯ ЦИКЛА. В отличие от обычных простых эфиров эпоксиды легко вступают в реакции нуклеофильного замещения, в результате которых разрывается связь углерод — кислород. В нейтральных или щелочных условиях всегда идет реакция типа 8м2, о чем свидетельствует как кинетика раскрытия цикла, так и стереоспецифичность процесса. Например, раскрытие кольца циклопентеноксида под действием метилат-пона дает только транс-2-метоксициклонентанол. [c.447]     Альдегиды и кетоны. Соединения этих классов обычно восстанавливаются до спиртов. При этом двойная связь углерод-кислород заменяется на две простые связи углерод-кислород и углерод-водород  [c.465]

    То, что анион действительно представляет собой резонансный гибрид, подтверждается данными по длинам связей. Так, например, в муравьиной кислоте и меется одна двойная и одна простая связи углерод — кислород. Поэтому можно ожидать, что эти связи будут иметь разную длину. Формиат натрия, если он действительно представляет собой резонансный гибрид, должен содержать две эквивалентные связи углерод — кислород можно ожидать, что они будут иметь одинаковую длину, промежуточную между длинами двойной и простой связей. Данные рентгеноструктурного анализа и дифракции электронов показывают, что эти предположения справедливы. В муравьиной кислоте одна связь углерод— кислород имеет длину 1,36 А (13,6-10 нм) (простая связь), а другая— 1,23 А (12,3-10 нм) (двойная [c.570]

    Дегидратация спиртов, адсорбированных на окиснохромовых катализаторах, была спектрально обнаружена Роевым и Терениным (1959). По этой реакции образовывались адсорбированные олефиновые структуры, на что указывала полоса валентных колебаний связи С = С при 1563 в спектре адсорбированного этанола. Сильное поглощение в области 1200—1000 см было отнесено к валентному колебанию простой связи углерод — кислород в поверхностной этокси.тьной группе, образованной из этанола. Этоксильная группа, как полагали, связана с атомом хрома на поверхности. [c.224]

    Прочность простой связи фосфор — кислород довольно велика. Например, эта связь прочнее простой связи углерод — кислород. В свою очередь связь Р=0 (или фосфорильная р — - двойная связь) приблизительно на 45 ккал прочнее, чем простая связь Р—О. Энергия образования фосфорильной группы служит движущей силой при многих реакциях соединений фосфора. [c.614]

    Все три заместителя у атома азота амидов расположены в одной плоскости. Связь углерод — азот в амидах короче обычной простой связи С—N. а связь углерод — кислород, наоборот, длиннее обычной связи С = 0. Двоесвязность связи С—N создает определенный барьер вращения вокруг нее, появляется возможность существования двух плоских конформаций  [c.584]

    Имеется много молекул и ионов, которые нельзя описать одной валентной структурой, указывающей простые и кратные связи. Так, если в уксусной кислоте две связи углерод — кислород имеют разные длины и это можно понять на основе одной валентной структуры [c.301]

    Под действием разбавленной кислоты 0-глюкоза-1-фосфат подвергается очень быстрому гидролизу. При этом даже расщепляется связь углерод — кислород. Это довольно необычное поведение для простых алкилфосфатов. Чем оно вызвано  [c.452]

    Связи углерод-кислород в простых эфирах полярны (ц = 1,6 Д), [c.204]

    В отличие от кислот, сложные эфиры при действии на них нуклеофилов (которые, как правило, являются также и основаниями) не образуют солей, карбонильная активность которых весьма невелика, т.е. не пассивируются в процессе реакции. Одной из простейших реакций такого типа является щелочной гидролиз. Он изучен особенно тщательно потому, что моделирует многие ферментные процессы, протекающие в живом организме. Именно на примере щелочного гидролиза было окончательно доказано, что взаимодействие карбонилсодержащих производных кислот с нуклеофилами протекает через стадию раскрытия двойной связи углерод-кислород  [c.373]

    Обычно можно предполагать, что по растворимости эпоксиды относятся к тому же самому классу (N1), что и простые эфиры. Однако следует тщательно рассмотреть вопрос, достаточно ли устойчивы эпоксиды в условиях определения их растворимости. В эпоксидах разрыв связи углерод — кислород происходит значительно легче, чем в случае простых эфиров. Эти реакции катализируются как кислотой, так и основанием  [c.355]

    Здесь рассматриваются два типа разрывов связи углерод — кислород расщепление простых эфиров и восстановление группировок —СН(ОН)— и —СО— до группы —СНа—. [c.372]

    В простых эфирах связь углерод — кислород может расщепляться установлено, что эта связь достаточно устойчива к действию реагентов основного характера, но легче расщепляется кислотами. Для этой цели чаще используют концентрированную иодистоводородную кислоту, что находит применение для определения алкоксильных групп по методу Цейзеля. [c.150]

    В действительности этот катион содержит три одинаковые связи углерод—кислород, промежуточные между простой и двойной связью, а каждый атом кислорода несет одинаковую долю отрицательного заряда иона. Такой анион является плоским, а угол между связями равен 120°.  [c.288]

    В табл. 3.5 произведено сравнение наблюдаемых и вычисленных теплот сгорания для ряда простых, не резонирующих веществ. Эти вещества выбраны более или менее произвольно, но так, что они охватывают довольно большое число разных типов соединений. (Мы пытались только исключить соединения типа четыреххлористого углерода, в котором может иметь значение электростатическое взаимодействие между соседними полярными группами.) Как видим, расхождения обычно не превышают 1—2% (а иногда бывают и меньше), но они гораздо больше, чем в теплотах гидрирования. Совпадение, несомненно, можно улучшить, вводя дополнительные поправки, по типу поправок, принятых в табл. 3.4 для двойной связи углерод-кислород. В этом направлении делались некоторые попытки но из-за отсутствия действительно надежных данных они обычно относятся к ограниченным областям. Поэтому мы будем продолжать пользоваться значениями из табл. 3.4 для того, чтобы возможно большее число различных веществ рассмотреть с одной точки зрения, хотя иногда и ценой некоторой неточности. [c.100]

    Полоса, обусловленная колебаниями по связи углерод—кислород и лежащая в области 4,56 i, может быть обязана своим происхождением структуре, в которой атом углерода расположен либо между одной простой и одной тройной связью, либо между двумя двойными связями. То обстоятельство, что появление полосы при 4,56 наблюдается при прибавлении кислорода к СО, позволяет считать, что продукты, характеризуемые этой полосой, содержат по меньщей мере два атома кислорода. Исходя из положения полосы и метода ее обнаружения, можно предполагать, что соответствующий промежуточный продукт имеет структуру Ni..............О.............С О. Пунктирными линиями в этой формуле обозначены те связи, относительно истинного характера которых пока еще не имеется данных. [c.748]

    Очень интересным оказалось изучение кинетики гидрирования органических перекисей и гидроперекисей (автор, Н. В. Никифорова и Л. X. Фрейдлин)—реакций, предсказанных мультиплетной теорией. В согласии с требованиями этой теории найдено, что над никелем по убывающей легкости взаимодействия с водородом в бифункциональных перекисных соединениях реагирующие группы располагаются в ряд нитрогруппа, ацетиленовая, перекисная, олефиновая, карбонильная, а затем — простые связи углерод—кислород и углерод — углерод. [c.325]

    Связь углерод — кислород является одновременно более прочной и более реакционноспособной двойной связью. Энергия этой связи (179 ккал) значительно больше, чем энергия двух простых связей углерод — кислород (2-85,5 ккал) в противоположность двойной связи углерод — углерод (145,8ккал), прочность которой меньше прочности двух простых связей углерод — углерод (2-82,6 ккал) . Различия в реакционной способности хорошо иллюстрируются на примере реакции гидратации [c.390]

    Хотя некоторые простые эпоксиды, как известно, подвергаются термической изомеризации в карбонильные соединения, общие методы перегруппировки эпоксидов заключаются в применении кислотных катализаторов, таких, как водные минеральные кислоты, эфират трехфтористого бора в бензоле или безводный магнийбро-мид в бензоле или эфире [4]. С помощью этих перегруппировок можно превращать олефины в карбонильные соединения. Направление реакции в сторону образования одного из возможных эпоксидов определяется относительной легкостью разрыва одной из двух связей углерод — кислород, а также относительной способностью к миграции различных заместителей. Например, в окиси [c.46]

    Образование из эпокисей каучукоподобных полимеров связано с раскрытием напряженных окисных циклов под влиянием каталитических агентов и соединением в линейные цепи. Структурной особенностью этих каучуков является присутствие в основной полимерной цепи простых эфирных групп, придающих линейной молекуле большую гибкость [4]. Этот эффект обусловлен, по-видимому, низким потенциалом барьера вращения по связи углерод — кислород. В то же время полярность эфирного кислорода и наличие в цепи внутренних диполей должны привести к усилению межмолекулярных взаимодействий и повышению плотности энергии молекулярной когезии [1, 5, 6]. В результате подвижность цепей и свойства полимеров будет определяться сложным сухммар-ным эффектом двух противоположно действующих факторов [1, 6]. Отсутствие ненасыщенных связей в основной цепи придает эпоксидным каучукам значительную стойкость к действию тепла, кислорода, озона и других агентов по сравнению с непредельными каучуками, полученными на основе диеновых мономеров. [c.574]

    Такое состояние кислорода найдено во многих соединениях, содержащих двойную связь углерод—кислород. Простейшим примером слункислородный аналог этилена, широко использующийся в качестве фиксатора биологических объектов (например, лягушек). Аналогами называют соединения, в которых атом или группа атомов замещены на различные атомы или группы атомов, но характер образования связей один и тот же. Например, Oj и Sj являются аналогами.) [c.54]

    Галогенолизом называют также расщепление связи углерод—кислород в простых и сложных эфирах под действием иодвд-нона  [c.98]

    Как в реакциях гомологизации, так и в процессе Юнион Карбайд, описанном ранее, продуктами являются кислородсодержащие углеводороды. Проведенные исследования механизма гомогенного катализа подтверждают концепцию, что разрыв связи углерод — кислород не может быть выполнен на простом металлическом центре мономолекулярного гомогенного комплекса [43]. Это согласуется с представлениями о процессе получения этиленгликоля на мономолекулярном родиевом катализаторе Юнион Карбайд, когда связи С—О остаются нетронутыми. Однако при гомологизации добавляется радикал метилена на стадии, сходной по химизму с синтезом Фишера— Тропша. В соответствии с такой концепцией на этой стадии происходит разрыв связи С—О и для ее проведения требуется мономолекулярный активный комплекс. Этот частный подход к гомогенному синтезу на основе СО и Нг должен быть тщательно исследован, что особенно важно, поскольку он связан с разработкой гомогенных катализаторов для синтеза углеводородов. [c.274]

    Нейтральные молекулы насыщенных органических соединений с функциональными группами, содержащими только связи углерод— кислород и водород — кислород (например, спирты и простые эфиры), в неводных системах подвергаются электрохимическим превращениям лищь при очень высоких потенциалах. Введение в алифатический углеводород атома брома, сульфо- или нитро-группы делает его активным в экспериментально доступной области потенциалов. При этом расщепляется связь между атомами углерода и указанными группами. Напротив, окси- или алк-оксизамещенные алифатические углеводороды при доступных в пе-водной среде анодных или катодных потенциалах в такие реакции не вступают, поэтому окси- и алкокси-группы обычно считают электрохимически неактивными. [c.233]

    Связь углерод — кислород в простых эфирах может разрываться как в кислой, так и в щелочной среде. Метиловые эфиры фенолов в щелочной с.реде при высокой температуре часто демети-лируются, например, по видоизмененному Хуанг-Минлоном методу Кижнера — Вольфа [14]. Последнее обстоятельство было использовано при полном синтезе морфина [45]. [c.372]

    Различие между этими двумя возможностями, по-видимому, меньше, чем для енолят-анионов аналогичного строения, поскольку С-алкилирование приводит к разделению зарядов, а также потому, что двойная связь азот — углерод не настолько прочнее простой связи углерод — азот, насколько двойная связь углерод — кислород прочнее соответст- вующей простой связи. Однако, хотя приведенный выше енамин, полученный из циклогексанона и пирролидина (Г -1-циклогексенилпирролидина), при алкилировании алкилгалогенидами может дать С-производные, лучшие результаты достигаются в случае галогенидов, обладающих большей реакционной способностью в реакциях SN2, например аллилгалогенидов, а-галогензамещенных сложных эфиров и т. д. В случае этилбромацетата после обработки продукта алкилирования водой получают 2-карбэтоксиметилциклогек-санон с выходом 70%. Этот метод часто оказывается превосходной альтернативой алкили-рованию по Халлеру — Бауэру, поскольку он требует значительно более мягких условий. [c.430]

    Па основе простых расчетов Гринлер предсказал, что если при приготовлении спирта применяют изотоп вместо обычного то частоты антисимметричных и симметричных валентных колебаний связи углерод — кислород спирта будут смещены в низкочастотную область на 37 и 30 см соответственно. Как показано на рис. 54, б, экспериментально найденное смещение частот составляло 43 и 22 см , что подтверждает отнесение полос к поверхностной формиатной структуре. Полоса деформационных колебаний связи С — Н (1394 как было предсказано при изотопном [c.227]

    Двуокись углерода также является кислородсодержащим производным метанаГ Это соединение имеет четыре связи углерод— кислород (две о-связи и две я-связи) и соответствует поэтому максимально возможной степени окисления атома углерода. При полном сгорании органического соединения каждый атом углерода превращается в молекулу двуокиси углерода. Таким образом легко определить, сколько углерода содержится в исследуемом образце органического соединения — нужно просто сжечь этот образец и взвесить образовавшуюся при сжигании двуокись углерода. Вес атомов углерода образца равен весу двуокиси углерода, умноженному на отношение С/СО2, которое равно 12/44. [c.287]

    Выше упоминались некоторые аспекты теории поглощения света, включающей представление об орбиталях. В спектрах простых карбонильных соединений (например, ацетона или формальдегида) установлено наличие двух различных типов переходов, обусловленных возбуждением одного из электронов несвязывающей (п) р-орбитали кислорода на разрыхляющую (п )-орбиталь двойной связи углерод — кислород (п->-я -переход) и возбуждением одного электрона связывающей (я)-орбитали на соответствующую разрыхляющую орбиталь (я-уп -переход) (1, разд. 2-5). Для изображения этих изменений можно просто расширить рис. [c.446]

    Заместительное восстановление атома кислорода интересно главным образом в случае спиртов, альдегидов и кетонов. Однако оно может быть использовано для восстановления алкоксильной группы в ацеталях и простых эфирах. Расщеплению эпоксидного кольца при восстановлении способствует напряжение в цикле. В свою очередь связи углерод — кислород в спиртах можно сделать более лабильными путем образования соответствующих эфиров серной или фосфорной кислоты. [c.203]

chem21.info

---

• 
  Углерод плюс кислород
• 
  Вода и углекислый газ
• 
  Кислород в твердом состоянии
• 
  Лазерная резка станки
• 
  Кислород в твердом состоянии
• 
  Наплавка чугуна
• 
  Ресанта саи 220 инструкция по эксплуатации
• 
  Наплавка чугуна
• 
  Ресанта саи 220 инструкция по эксплуатации
• 
  Лопасти для ветряка
• 
  Технология контроля