Угольная кислота и её соли

• ⇐ Назад
12

При растворении углекислого газа в воде образуется очень слабая угольная кислота Н₂СО₃. Углекислый газ в воде находится преимущественно в виде гидратированных молекул СО₂ и лишь в незначительной степени в форме угольной кислоты. При этом в растворе устанавливается равновесие:

СО₂ (г) + Н₂О СО₂ · Н₂О (раствор) Н₂СО₃ Н⁺ + HCO₃^- 2H⁺ + CO₃^2-.

Угольная кислота – слабая неустойчивая кислота, которую в свободном состоянии из водных растворов выделить нельзя.

Тем не менее, при разложении гидрокарбоната аммония в газовой фазе обнаружены частицы Н₂СО₃, довольно устойчивые в отсутствии воды.

Проявляет свойства слабых кислот. Будучи двухосновной, образует два типа солей карбонаты и гидрокарбонаты.

Карбонаты двухвалентных металлов трудно растворимы в воде, но их растворимость повышается в присутствии углекислого газа за счет образования гидрокарбонатов:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂.

Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании декарбоксилируются с образованием оксида:

CuCO₃ = CuO + CO₂.

Температура распада карбонатов повышается по мере усиления электроположительного характера металла и ионного характера связи, карбонаты щелочных металлов не разлагаются.

Гидрокарбонаты разлагаются до карбонатов:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂.

Качественной реакцией на карбонат и гидрокарбонат ионы является их взаимодействие с сильной кислотой, наблюдается образование углекислого газа с характерным вскипанием:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑;

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂ + H₂O.

K₂CO₃(поташ, в золе растений)

Na₂CO₃ – сода, кальцинированная сода

Na₂CO₃ x 10H₂O – кристаллическая сода

CaCO₃ –мел, мрамор, известняк

NaHCO₃ – питьевая сода

Физические свойства:

Все карбонаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство из них в воде не растворяются. Гидрокарбонаты растворяются в воде.

 

Химические свойства солей угольной кислоты:

Общие свойства солей:

1) Вступают в реакции обмена с другими растворимыми солями

Na₂CO₃ + CaCl₂ = CaCO₃↓ + 2NaCl

2) Разложение гидрокарбонатов при нагревании

NaHCO₃ ^t˚C →Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

3) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании

CaCO₃ ^t˚C → CaO+ CO₂↑

4) Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:

Me(HCO₃)_n + Me(OH)_n → MeCO₃+H₂O

Me(HCO₃)_n ^t˚C → MeCO₃↓+H₂O+CO₂↑

карбонаты в гидрокарбонаты

MeCO₃+H₂O+CO₂= Me(HCO₃)_n

Аллотропия кремния

Кристаллический– тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см³, t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.

Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.

Аморфный- бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см³, более реакционноспособен.

Получение кремния

1) Промышленность – нагревание угля с песком:

2C + SiO₂ ^t˚→ Si + 2CO

2) Лаборатория – нагревание песка с магнием:

2Mg + SiO₂ ^t˚→ Si + 2MgO Опыт

Химические свойства

Типичный неметалл, инертен.

Как восстановитель:

1) С кислородом

Si⁰ + O₂ ^t˚→ Si⁺⁴O₂

2) С фтором (без нагревания)

Si⁰ + 2F₂ → SiF₄­

3) С углеродом

Si⁰ + C ^t˚→ Si⁺⁴C

(SiC - карборунд - твёрдый; используется для точки и шлифовки)

4) С водородом не взаимодействует.

Силан (SiH₄) получают разложением силицидов металлов кислотой:

Mg₂Si + 2H₂SO₄ → SiH₄­ + 2MgSO₄

5) С кислотами не реагирует (только с плавиковой кислотой Si+4HF=SiF₄+2H₂)

Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

3Si + 4HNO₃ + 18HF → 3H₂[SiF₆] + 4NO­ + 8H₂O

6) Со щелочами (при нагревании):

Si⁰ + 2NaOH + H₂O ^t˚→ Na₂Si⁺⁴O₃+ 2H₂­

Как окислитель:

7) С металлами (образуются силициды):

Si⁰ + 2Mg ^t˚→ Mg₂Si^-4

Применение кремния

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.

Силан - SiH₄

Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.

Получение: Mg₂Si + 4HCl → 2MgCl₂ + SiH_4­↑

Химические свойства:

1) Окисление: SiH₄ + 2O₂ ^t˚→ SiO₂ + 2H₂O

2) Разложение: SiH₄ → Si + 2H_2­

 

Оксид кремния (IV) - (SiO₂)_n

 

SiO₂ - кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнезём (основная часть песка):

Кристаллическая решётка оксида кремния (IV) – атомная и имеет такое строение:

 

Al₂O₃ • 2SiO₂ • 2H₂O - каолинит (основная часть глины)

 

 

---

• ⇐ Назад
12