р – елементи ІV групи

Хімічні властивості карбону. Карбіди. При низьких темпера¬турах вугілля, графіт і особливо алмаз інертні. Якщо їх нагрівати, то активність збільшується: вугілля легко сполучається з киснем і є добрим відновником. Найважливіший процес металургії — виплавляння металів з руд здійснюється за допомогою відновлення окси¬дів металів вугіллям (або оксидом карбону).

З киснем карбон утворює діоксид (або двоокис) карбону СО2, який часто також називають вуглекислим газом, і оксид карбону (II), або окис карбону, CO.

При дуже високих температурах карбон сполучається з гідрогеном, сульфуром, силіцієм, бором і багатьма металами; карбон вступає в реакції легше, ніж графіт, і тим більше, алмаз.

Сполуки карбону з металами та іншими елементами, які є електро¬позитивними щодо карбону, називаються карбідами. Вони утво¬рюються при прожарюванні з вугіллям металів або їхніх оксидів.

Карбіди — кристалічні тіла. Природа хімічного зв'язку у них може бути різна. Так, багато карбідів металів головних підгруп І, II і III груп періодичної системи — це солеподібні сполуки з пере¬важанням іонного зв'язку. До них належать карбіди алюмінію А14С3 і кальцію СаС2. Перший з них можна розглядати як продукт заміщен¬ня гідрогену на метал у метані СН4, а другий в ацетилені С2Н2.

Справді, при взаємодії карбіду алюмінію з водою утворюється ме¬тан:

А14С3 + 12Н2О = 4А1 (ОН)3 + ЗСН4|,

а при взаємодії з водою карбіду кальцію — ацетилен:

СаС2 + 2Н2О = Са (ОН)2 + С2Н2|.

У карбідах силіцію SiC і бору В4С зв'язок між ато¬мами ковалентний. Ці речовини характеризуються високою твердістю, тугоплавкістю, хімічною інертністю.

Більшість металів побічних підгруп IV—VIII груп періодичної системи утворюють карбіди, зв'язок у яких близький до металічного внаслідок чого ці карбіди де в чому схожі на метали, на¬приклад, мають значну електропровідність. Вони також мають високу твердість і тугоплавкість; (карбіди цієї групи застосовують у ряді га¬лузей промисловості)

Більшість цінних властивостей чавунів і сталей зумовлені наяв¬ністю в них карбіду феруму Fе3С.

Діоксид карбону. Карбонатна кислота. Діоксид карбону СО2 весь час утворюється в природі при окисленні органічних речовин (гниття рослинних і тваринних залишків, дихання, згоряння палива). У великій кількості СО2 виділяється з вулканічних тріщин і з води мінеральних джерел.У лабораторіях діоксид карбону звичайно добувають, діючи на мармур СаСО3 хлоридною кислотою в апараті Кіппа:

СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2О + C02

У промисловості велику кількість діоксиду карбону добувають при випалюванні вапна:

СаСО3 = СаО + СО2Т.

Діоксид карбону за звичайних умов — безбарвний газ, приблиз¬но в 1,5 раза важчий за повітря, завдяки чому його можна переливати як рідину, з однієї посудини в іншу. Маса 1 л СО2 за нормальних умов становить 1,98 г. Розчинність діоксиду карбону у воді невелика: 1 об'єм води при 20° С розчиняє 0,88 об'єму СО2, а при 0° С — 1,7 об'єму. Застосовується діоксид карбону у виробництві соди за аміач¬нохлоридним способом , для синтезу карбаміду, добування солей карбонатної кислоти, а також газування фруктових і мінеральних вод та інших напоїв.

Під тиском близько 0,6 МПа діоксид карбону при кімнатній тем¬пературі перетворюється в рідину. Рідкий діоксид карбону зберіга¬ють у стальних балонах. При швидкому виливанні його з балона, вна¬слідок випаровування вбирається так багато теплоти, що СО2 пере¬творюється на тверду білу снігоподібну масу, яка, не розтоплюючись, сублімується при —78,5° С. Твердий діоксид карбону під назвою «сухий лід» застосовують для охолодження продуктів, що швидко псуються, для виробництва і зберігання морозива, а також у багатьох інших випадках, коли потрібна низька температура.