Көміртек оксиді 4 валентті. Көміртек оксиді (IV), көмір қышқылы және олардың тұздары. Көміртек тотығын қолдану

Көмірқышқыл газы, 4 деп те белгілі, құрамы мен химиялық қасиеттері әртүрлі қосылыстар түзу үшін бірқатар заттармен әрекеттеседі. Полярлы емес молекулалардан тұратын оның молекулааралық байланыстары өте әлсіз және температура 31 градус Цельсийден жоғары болған жағдайда ғана табылуы мүмкін. Көмірқышқыл газы – бір көміртек атомы мен екі оттегі атомынан тұратын химиялық қосылыс.

Көміртек оксиді 4: формуласы және негізгі ақпарат

Көмірқышқыл газы Жер атмосферасында төмен концентрацияда болады және парниктік газ ретінде әрекет етеді. Оның химиялық формуласы CO 2. Жоғары температурада ол тек газ күйінде болуы мүмкін. Қатты күйінде ол құрғақ мұз деп аталады.

Көмірқышқыл газы көміртегі айналымының маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Ол әр түрлі табиғи көздерден, соның ішінде жанартауды газсыздандырудан, органикалық заттарды жағудан және тірі аэробты организмдердің тыныс алу процестерінен келеді. Көмірқышқыл газының антропогендік көздері негізінен электр энергиясын өндіру және тасымалдау үшін әртүрлі қазбалы отындарды жағумен байланысты.

Сондай-ақ ашыту және жасушалық тыныс алу нәтижесінде әртүрлі микроорганизмдер шығарады. Өсімдіктер көмірсулар түзу үшін көміртегі мен оттегіні пайдалана отырып, фотосинтез деп аталатын процесс кезінде көмірқышқыл газын оттегіге айналдырады. Сонымен қатар, өсімдіктер атмосфераға оттегін де бөледі, содан кейін ол гетеротрофты организмдердің тыныс алуына пайдаланылады.

Ағзадағы көмірқышқыл газы (СО2).

Көміртек оксиді 4 әртүрлі заттармен әрекеттеседі және метаболизмнің газ тәріздес қалдық өнімі болып табылады. Оның 90%-дан астамы қанда бикарбонат (HCO 3) түрінде болады. Қалғаны не ерітілген CO 2 немесе көмір қышқылы (H2CO 3). Бауыр мен бүйрек сияқты органдар қандағы осы қосылыстарды теңестіруге жауапты. Бикарбонат - бұл Химиялық зат, ол буфер ретінде әрекет етеді. Ол қышқылдықтың жоғарылауын болдырмай, қанның рН деңгейін қажетті деңгейде ұстайды.

Көмірқышқыл газының құрылымы мен қасиеттері

Көмірқышқыл газы (CO 2 ) - бұл газ болып табылатын химиялық қосылыс бөлме температурасыЖоғарыда. Ол бір көміртек атомынан және екі оттегі атомынан тұрады. Адамдар мен жануарлар дем шығарғанда көмірқышқыл газын бөледі. Сонымен қатар, ол әрқашан органикалық нәрсе өртенген кезде пайда болады. Өсімдіктер тамақ өндіру үшін көмірқышқыл газын пайдаланады. Бұл процесс фотосинтез деп аталады.

Көмірқышқыл газының қасиеттерін 1750 жылдары шотланд ғалымы Джозеф Блэк зерттеген. жылу энергиясын алуға және планетамыздағы климат пен ауа райына әсер етуге қабілетті. Ол жаһандық жылынудың және жер бетінің температурасының жоғарылауының себебі болып табылады.

Биологиялық рөл

Көміртек оксиді 4 әртүрлі заттармен әрекеттеседі және болады соңғы өнімқанттардың, майлардың және аминқышқылдарының ыдырауынан энергия алатын ағзаларда. Бұл процесс барлық өсімдіктерге, жануарларға, көптеген саңырауқұлақтарға және кейбір бактерияларға тән екені белгілі. Жоғары сатыдағы жануарларда көмірқышқыл газы қанмен дене ұлпаларынан өкпеге өтіп, деммен шығарылады. Өсімдіктер оны фотосинтезде қолдану үшін атмосферадан алады.

Құрғақ мұз

Құрғақ мұз немесе қатты көмірқышқыл газы -78,5 °C температурасы бар CO 2 газының қатты күйі. Табиғи түрінде бұл зат табиғатта болмайды, оны адам шығарады. Ол түссіз және газдалған сусындарды жасау үшін, балмұздақ контейнерлерінде салқындатқыш элемент ретінде және косметологияда, мысалы, сүйелдерді мұздату үшін пайдаланылуы мүмкін. Құрғақ мұз түтіндері тұншығуды тудырады және өлімге әкелуі мүмкін. Құрғақ мұзды пайдалану кезінде сақтық пен кәсібилік қажет.

Қалыпты қысымда ол сұйықтықтан ерімейді, керісінше қатты күйден газға тікелей өтеді. Бұл сублимация деп аталады. Ол тікелей келесіден өзгереді қатты денешектен асатын кез келген температурада газға төмен температуралар. Құрғақ мұз қалыпты ауа температурасында сублимацияланады. Бұл иіссіз және түссіз көмірқышқыл газын шығарады. Көмірқышқыл газын 5,1 атм жоғары қысымда сұйылтуға болады. Құрғақ мұздан бөлінген газдың салқындығы сонша, ауамен араласқанда ауадағы су буын қою ақ түтінге ұқсайтын тұманға айналдырады.

Алынуы, химиялық қасиеттері және реакциялары

Өнеркәсіпте көміртек оксиді 4 екі жолмен алынады:

1. Жанармай жағу арқылы (C + O 2 = CO 2).
2. Әктастың термиялық ыдырауы бойынша (CaCO 3 = CaO + CO 2).

Алынған көміртегі тотығы 4 көлемі тазартылады, сұйылтылады және арнайы цилиндрлерге айдалады.

Қышқыл болғандықтан, көміртегі тотығы 4 келесі заттармен әрекеттеседі:

• Су. Еріген кезде көмір қышқылы (H 2 CO 3) түзіледі.
• сілтілі ерітінділер. Көміртек оксиді 4 (формула СО 2) сілтілермен әрекеттеседі. Бұл жағдайда орташа және қышқыл тұздар (NaHCO 3) түзіледі.
• Бұл реакциялар карбонат тұздарын түзеді (CaCO 3 және Na 2 CO 3).
• Көміртек. Көміртек оксиді 4 ыстық көмірмен әрекеттескенде көміртегі тотығы 2 (көміртек тотығы) түзіліп, улануды тудыруы мүмкін. (CO 2 + C \u003d 2CO).
• Магний. Әдетте, көмірқышқыл газы жануды қолдамайды, тек өте жоғары температурада кейбір металдармен әрекеттесе алады. Мысалы, тұтанған магний тотығу-тотықсыздану реакциясы кезінде CO 2-де жануды жалғастырады (2Mg + CO 2 = 2MgO + C).

Көмірқышқыл газының 4 сапалы реакциясы әктас суы (Са (OH) 2) немесе барит суы (Ba (OH) 2) арқылы өткенде көрінеді. Бұлттылық пен жауын-шашын байқалуы мүмкін. Егер одан кейін көмірқышқыл газын өткізуді жалғастырсаңыз. әрі қарай су қайтадан мөлдір болады, өйткені ерімейтін карбонаттар еритін көмірсутектерге (көмір қышқылының қышқыл тұздары) айналады.

Көмірқышқыл газы метан (табиғи газ), мұнай дистилляты (бензин, дизель, керосин, пропан), көмір немесе ағаш сияқты барлық көміртекті отындарды жағу кезінде де пайда болады. Көп жағдайда су да шығарылады.

Көмірқышқыл газы (көмірқышқыл газы) бір көміртек атомынан және екі оттегі атомынан тұрады, олар коваленттік байланыстар (немесе электрондарды бөлісу) арқылы біріктіріледі. Таза көміртек өте сирек кездеседі. Ол табиғатта тек минералдар, графит және алмас түрінде кездеседі. Осыған қарамастан, бұл сутегі мен оттегімен қосылып, планетадағы барлық нәрсені құрайтын негізгі қосылыстарды құрайтын өмірдің құрылыс материалы.

Көмір, мұнай және табиғи газ сияқты көмірсутектер сутегі мен көміртектен тұратын қосылыстар болып табылады. Бұл элемент кальцитте (CaCo 3), минералдар шөгінді және метаморфтық тау жыныстарында, әктас пен мәрмәрде кездеседі. Бұл қазба отыннан ДНҚ-ға дейін барлық органикалық заттарды қамтитын элемент.

Көміртек екі өте тұрақты оксидтерді (CO және CO 2), үш әлдеқайда аз тұрақты оксидтерді (C 3 O 2 , C 5 O 2 және C 12 O 9 ), бірқатар тұрақсыз немесе нашар зерттелген оксидтерді (C 2 O, C 2) құрайды. O 3 т.б.) және стехиометриялық емес графит оксиді. Аталған оксидтердің ішінде CO және CO 2 ерекше рөл атқарады.

АНЫҚТАУ

көміртегі тотығықалыпты жағдайда түссіз және иіссіз жанғыш газ.

Ол оттегі-гемоглобин кешенінен шамамен 300 есе тұрақты гемоглобинмен кешен түзу қабілетіне байланысты жеткілікті улы.

АНЫҚТАУ

Көмір қышқыл газықалыпты жағдайда бұл түссіз газ, ауадан шамамен 1,5 есе ауыр, соның арқасында оны сұйықтық сияқты бір ыдыстан екінші ыдысқа құюға болады.

Салмағы 1 л CO 2 ат қалыпты жағдайлар 1,98 г құрайды Көмірқышқыл газының суда ерігіштігі төмен: 1 көлем су 20 oС температурада 0,88 көлем СО 2 ерітеді, ал 0 o C температурада - 1,7 көлем.

Оттегінің немесе ауаның жетіспеушілігімен көміртектің тікелей тотығуы СО түзілуіне әкеледі, олардың жеткілікті мөлшерімен СО 2 түзіледі. Бұл оксидтердің кейбір қасиеттері кестеде берілген. 1.

Кесте 1. Көміртек оксидтерінің физикалық қасиеттері.

Көміртек оксидін алу

Таза СО-ны зертханада құмырсқа қышқылын (HCOOH) концентрлі күкірт қышқылымен ~140°C температурада құрғату арқылы алуға болады:

HCOOH \u003d CO + H 2 O.

Аз мөлшерде көмірқышқыл газын қышқылдардың карбонаттарға әсері арқылы оңай алуға болады:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Өнеркәсіптік ауқымда СО 2 негізінен аммиак синтезі процесінде жанама өнім ретінде өндіріледі:

CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2;

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.

Әктас жанған кезде көп мөлшерде көмірқышқыл газы түзіледі:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.

Көміртек оксидінің химиялық қасиеттері

Көміртек тотығы жоғары температурада әрекеттеседі. Ол күшті қалпына келтіретін агент ретінде көрінеді. Оттегімен, хлормен, күкіртпен, аммиакпен, сілтілермен, металдармен әрекеттеседі.

CO + NaOH = Na(HCOO) (t = 120 - 130 o C, p);

CO + H 2 \u003d CH 4 + H 2 O (t \u003d 150 - 200 o C, кат. Ni);

CO + 2H 2 \u003d CH 3 OH (t \u003d 250 - 300 o C, кат. CuO / Cr 2 O 3);

2CO + O 2 \u003d 2CO 2 (кат. MnO 2 / CuO);

CO + Cl 2 \u003d CCl 2 O (t \u003d 125 - 150 o C, кат. C);

4CO + Ni = (t = 50 - 100 o C);

5CO + Fe = (t = 100 - 200 o C, p).

Көмірқышқыл газы қышқылдық қасиет көрсетеді: сілтілермен, аммиак гидратымен әрекеттеседі. Қалпына келтіру белсенді металдар, сутегі, көміртегі.

CO 2 + NaOH сұйылтылған = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH конц \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O \u003d Ba (HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 O \u003d NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t \u003d 200 o C, кат. Cu 2 O);

CO 2 + C \u003d 2CO (t\u003e 1000 o C);

CO 2 + 2Mg \u003d C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2.

Көміртек тотығын қолдану

Көміртек оксиді өндіруші газ немесе су газы түрінде отын ретінде кеңінен қолданылады, сонымен қатар көмірмен тотықсыздану арқылы көптеген металдарды олардың оксидтерінен бөлу кезінде пайда болады. Генератор газы ауаны ыстық көмір арқылы өткізу арқылы алынады. Оның құрамында H 2 және CH 4 62 іздері бар шамамен 25% CO, 4% CO2 және 70% N 2 бар.

Көмірқышқыл газын пайдалану көбінесе оған байланысты физикалық қасиеттері. Ол салқындатқыш агент ретінде, сусындарды газдауда, жеңіл (көбіктелген) пластмассаларды өндіру үшін және инертті атмосфераны құру үшін газ ретінде қолданылады.

Есептерді шешу мысалдары

МЫСАЛ 1

МЫСАЛ 2

• Белгіленуі - C (Көміртек);
• Кезең - II;
• Топ - 14 (IVa);
• Атомдық массасы - 12,011;
• Атомдық саны - 6;
• Атомның радиусы = 77 pm;
• Коваленттік радиусы = 77 pm;
• Электрондардың таралуы - 1s 2 2s 2 2p 2;
• балқу температурасы = 3550°С;
• қайнау температурасы = 4827°С;
• Электрондылық (Полинг бойынша / Альпред және Рочов бойынша) = 2,55 / 2,50;
• Тотығу дәрежесі: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
• Тығыздығы (н.а.) \u003d 2,25 г / см 3 (графит);
• Молярлық көлем = 5,3 см 3 / моль.

Көмір түріндегі көміртегі адамға ежелден белгілі, сондықтан оның ашылған күні туралы айтудың мағынасы жоқ. Шын мәнінде, көміртегі өз атауын 1787 жылы «Химиялық номенклатура әдісі» кітабы жарық көргенде алды, онда француздық «таза көмір» (charbone pur) атауының орнына «көміртек» (көміртек) термині пайда болды.

Көміртектің шексіз ұзындықтағы полимерлі тізбектерді құрудың бірегей қабілеті бар, осылайша химияның жеке саласы - органикалық химия зерттейтін қосылыстардың үлкен класын тудырады. органикалық қосылыстарКөміртек жердегі тіршіліктің негізі болып табылады, сондықтан көміртектің маңыздылығы туралы химиялық элемент, ол жердегі өмірдің негізі деп айтудың мағынасы жоқ.

Енді көміртекті бейорганикалық химия тұрғысынан қарастырайық.

Күріш. Көміртек атомының құрылысы.

Көміртектің электрондық конфигурациясы 1s 2 2s 2 2p 2 (Атомдардың электрондық құрылымын қараңыз). Сыртқы энергетикалық деңгейде көміртегінің 4 электроны бар: 2-і s-топша деңгейінде жұпталған + 2-і p-орбитальдарда жұпталмаған. Көміртек атомы қозған күйге өткенде (энергетикалық шығындарды қажет етеді), s-ішкі деңгейдің бір электроны өз жұбын «шығып» алып, бір бос орбиталь бар p-қосалқы деңгейге өтеді. Осылайша, қозған күйде көміртегі атомының электрондық конфигурациясы келесі форманы алады: 1s 2 2s 1 2p 3 .

Күріш. Көміртек атомының қозған күйге ауысуы.

Мұндай «құю» айтарлықтай кеңейеді валенттілік мүмкіндіктері+4-тен (белсенді бейметалдары бар қосылыстарда) -4-ке дейін (металдармен қосылыстарда) тотығу дәрежесін қабылдай алатын көміртек атомдары.

Қозбаған күйде қосылыстардағы көміртек атомының валенттілігі 2-ге тең, мысалы, СО (II), ал қозған күйде 4: CO 2 (IV).

Көміртек атомының «бірегейлігі» оның сыртқы энергетикалық деңгейінде 4 электрон бар екендігінде, сондықтан деңгейді аяқтау үшін (шын мәнінде кез келген химиялық элемент атомдары ұмтылады) ол бере алады және коваленттік байланыстар түзу үшін бірдей «табысты» электрондармен қосылады (Ковалентті байланысты қараңыз).

Көміртек қарапайым зат ретінде

Қарапайым зат ретінде көміртегі бірнеше аллотроптық модификациялар түрінде болуы мүмкін:

• Алмаз
• Графит
• фуллерен
• Карабин

Алмаз

Күріш. Алмаздың кристалдық торы.

Алмаз қасиеттері:

• түссіз кристалды зат;
• табиғаттағы ең қатты зат;
• күшті сыну әсері бар;
• жылу мен электр тогын нашар өткізеді.

Күріш. Алмаз тетраэдр.

Алмаздың ерекше қаттылығы оның тетраэдр пішіні бар кристалдық торының құрылымымен түсіндіріледі - тетраэдрдің ортасында көміртегі атомы бар, ол төбелерді құрайтын көршілес төрт атоммен бірдей күшті байланыстармен байланысты. тетраэдрдің (жоғарыдағы суретті қараңыз). Мұндай «құрылыс» өз кезегінде көршілес тетраэдрлермен байланысты.

Графит

Күріш. Графиттік кристалдық тор.

Графит қасиеттері:

• жұмсақ кристалды зат сұр түстіқабатты құрылым;
• металл жылтыры бар;
• электр тогын жақсы өткізеді.

Графитте көміртек атомдары бір жазықтықта жатқан, шексіз қабаттарға ұйымдасқан дұрыс алтыбұрыштар құрайды.

Графитте көрші көміртегі атомдары арасындағы химиялық байланыстарды әрбір атомның үш валенттік электроны (төмендегі суретте көк түспен көрсетілген), ал әрбір көміртегі атомының төртінші электроны (қызыл түспен көрсетілген) p-орбитальда орналасқан, ол графит қабатының жазықтығына перпендикуляр жатады, қабат жазықтығында коваленттік байланыстардың түзілуіне қатыспайды. Оның «мақсаты» басқаша – іргелес қабатта жатқан «ағасымен» әрекеттесе отырып, графит қабаттары арасындағы байланысты қамтамасыз етеді, ал p-электрондардың жоғары қозғалғыштығы графиттің жақсы электр өткізгіштігін анықтайды.

Күріш. Графиттегі көміртегі атомының орбитальдарының таралуы.

фуллерен

Күріш. Фуллерен кристалдық торы.

Фуллереннің қасиеттері:

• фуллерен молекуласы — футбол добы тәрізді қуыс сфераларда тұйықталған көміртегі атомдарының жиынтығы;
• бұл сары-қызғылт сары түсті майда кристалды зат;
• балқу температурасы = 500-600°С;
• жартылай өткізгіш;
• шунгит минералының құрамына кіреді.

Карабин

Карабин қасиеттері:

• инертті қара зат;
• атомдары ауыспалы бір және үштік байланыстар арқылы байланысқан полимерлі сызықты молекулалардан тұрады;
• жартылай өткізгіш.

Көміртектің химиялық қасиеттері

Қалыпты жағдайда көміртегі инертті зат болып табылады, бірақ қыздырғанда ол әртүрлі қарапайым және күрделі заттармен әрекеттесе алады.

Көміртектің сыртқы энергетикалық деңгейінде 4 электрон бар (ол жерде де, мұнда да) жоғарыда айтылған болатын, сондықтан көміртек электрондарды бере алады және оларды қабылдай алады, кейбір қосылыстарда тотықсыздандырғыш, ал басқаларында тотықтырғыш қасиет көрсетеді.

Көміртек - бұл қалпына келтіретін агентоттегімен және электртерістігі жоғары басқа элементтермен реакцияларда (элементтердің электртерістілік кестесін қараңыз):

• ауада қыздырылған кезде ол жанады (көмірқышқыл газының пайда болуымен оттегінің артық болуымен; оның жетіспеушілігімен - көміртегі тотығы (II)):
  C + O 2 \u003d CO 2;
  2C + O 2 \u003d 2CO.
• жоғары температурада күкірт буымен әрекеттеседі, хлор, фтормен оңай әрекеттеседі:
  C+2S=CS2
  C + 2Cl 2 = CCl 4
  2F2+C=CF4
• қыздырған кезде оксидтерден көптеген металдар мен бейметалдарды қалпына келтіреді:
  C 0 + Cu +2 O \u003d Cu 0 + C +2 O;
  C 0 + C +4 O 2 \u003d 2C +2 O
• 1000°С температурада сумен әрекеттеседі (газдандыру процесі) су газын түзеді:
  C + H 2 O \u003d CO + H 2;

Көміртек металдармен және сутегімен әрекеттескенде тотықтырғыш қасиет көрсетеді:

• металдармен әрекеттесіп, карбидтер түзеді:
  Са + 2С = СаС 2
• көміртек сутегімен әрекеттесе отырып, метан түзеді:
  C + 2H 2 = CH 4

Көміртекті оның қосылыстарының термиялық ыдырауы немесе метанның пиролизі (жоғары температурада) арқылы алады:
CH 4 \u003d C + 2H 2.

Көміртекті қолдану

Көміртекті қосылыстар кеңінен қолданылады ұлттық экономикаОлардың барлығын тізіп шығу мүмкін емес, біз тек бірнешеуін ғана көрсетеміз:

• графит қарындаш сымдарын, электродтарды, балқыту тигельдерін жасау үшін, ядролық реакторларда нейтронды баяулатқыш ретінде, майлаушы ретінде пайдаланылады;
• алмаздар зергерлік бұйымдарда, кескіш құрал ретінде, бұрғылау жабдықтарында, абразивті материал ретінде қолданылады;
• тотықсыздандырғыш ретінде көміртек кейбір металдар мен бейметалдарды (темір, кремний) алу үшін қолданылады;
• Көміртек белсендірілген көмірдің негізгі бөлігін құрайды, ол күнделікті өмірде де (мысалы, ауа мен ерітінділерді тазарту үшін адсорбент ретінде), медицинада да (белсендірілген көмір таблеткалары) және өнеркәсіпте (каталитикалық қоспаларды тасымалдаушы ретінде) кеңінен қолданылды. , полимерлеу катализаторы және т.б.).

(IV) (CO 2, көмірқышқыл газы, көмірқышқыл газы)Бұл түссіз, дәмсіз, иіссіз, ауадан ауыр және суда еритін газ.

Қалыпты жағдайда қатты көмірқышқыл газы сұйық күйді айналып өтіп, бірден газ күйіне өтеді.

Көмірқышқыл газының көп мөлшерімен адамдар тұншыға бастайды. 3% -дан астам концентрациялар жылдам тыныс алуға әкеледі, ал 10% -дан астамы сананың жоғалуы мен өлімге әкеледі.

Көміртек оксидінің химиялық қасиеттері.

көміртегі тотығы - бұл көміртегі ангидриді H 2 CO 3.

Көміртек оксиді кальций гидроксиді арқылы (әк суы) өткенде ақ тұнба байқалады:

Ca(О) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + Х 2 О

Көмірқышқыл газы артық алынса, суда еритін гидрокарбонаттардың түзілуі байқалады:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2,

ол қыздырғанда ыдырайды.

2KNCO 3 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Көміртек тотығын пайдалану.

Көмірқышқыл газы әртүрлі салаларда қолданылады. Химиялық өндірісте – хладагент ретінде.

Тамақ өнеркәсібінде ол E290 консерванты ретінде қолданылады. Оған «шартты түрде қауіпсіз» тағайындалғанымен, іс жүзінде олай емес. Дәрігерлер E290 жиі жеу улы улы қосылыстың жиналуына әкелетінін дәлелдеді. Сондықтан өнімдердегі жапсырмаларды мұқият оқып шығу керек.

Көміртегі (II) және (IV) оксидтері

Химия мен биологиядан кіріктірілген сабақ

Тапсырмалар:көміртек оксидтері (II) және (IV) туралы білімдерін пысықтау және жүйелеу; өмірі мен арасындағы байланысты ашу жансыз табиғат; көміртегі оксидтерінің адам ағзасына әсері туралы білімдерін бекіту; зертханалық құрал-жабдықтармен жұмыс істеу дағдыларын бекіту.

Жабдық: Hcl ерітіндісі, лакмус, Ca (OH) 2, CaCO 3, шыны таяқша, қолдан жасалған үстелдер, портативті тақта, шар-таяқша модель.

САБАҚ КЕЗІНДЕ

Биология мұғалімісабақтың тақырыбы мен мақсатын айтады.

Химия мұғалімі.Коваленттік байланыс туралы ілімге сүйене отырып, электронды және құрылымдық формуласыкөміртегі (II) және (IV) оксидтері.

Көміртек оксидінің (II) химиялық формуласы СО, көміртек атомы қалыпты күйде.

Жұпталмаған электрондардың жұптасуына байланысты екі коваленттік полярлық байланыс, ал үшінші коваленттік байланысдонор-акцепторлық механизм арқылы қалыптасады. Донор оттегі атомы болып табылады, өйткені ол электрондардың бос жұбын қамтамасыз етеді; акцептор көміртегі атомы, өйткені еркін орбитальды қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіпте көміртек оксиді (II) жоғары температурада СО 2 ыстық көмірдің үстінен өткізу арқылы алынады. Ол оттегінің жетіспеушілігімен көмірді жағу кезінде де пайда болады. ( Оқушы тақтаға реакция теңдеуін жазады)

Зертханада СО концентрлі H 2 SO 4 құмырсқа қышқылына әсер еткенде түзіледі. ( Реакция теңдеуін мұғалім жазады.)

Биология мұғалімі.Сонымен, көміртек оксиді (II) өндірісімен таныстыңыз. Ал көміртек оксидінің (II) физикалық қасиеттері қандай?

студент.Түссіз, улы, иіссіз, ауадан жеңіл, суда нашар еритін газ, қайнау температурасы -191,5°С, -205°С қатады.

Химия мұғалімі.Қауіпті мөлшердегі көміртегі тотығы адам өміріавтомобильдің пайдаланылған газдарында кездеседі. Сондықтан гараждар жақсы желдетілуі керек, әсіресе қозғалтқышты іске қосу кезінде.

Биология мұғалімі.Көмірқышқыл газының адам ағзасына әсері қандай?

студент.Көміртек тотығы адам үшін өте улы – бұл оның карбоксигемоглобин түзуіне байланысты. Карбоксигемоглобин - өте күшті қосылыс. Оның пайда болуы нәтижесінде қандағы гемоглобин оттегімен әрекеттеспейді, ауыр улану кезінде адам оттегі аштығынан өлуі мүмкін.

Биология мұғалімі.Көмірқышқыл газымен уланған адамға қандай алғашқы көмек көрсету керек?

Студенттер.Жедел жәрдем шақыру керек, зардап шегушіні көшеге шығару керек, жасанды тыныс алу керек, бөлмені жақсы желдету керек.

Химия мұғалімі.Көміртек оксидінің (IV) химиялық формуласын жазыңыз және шар-таяқ үлгісін пайдаланып оның құрылымын құрастырыңыз.

Көміртек атомы қозған күйде. Барлық төрт коваленттік полярлық байланыс жұпталмаған электрондардың жұптасуы нәтижесінде пайда болды. Дегенмен, оның сызықтық құрылымына байланысты оның молекуласы әдетте полярлы емес.
Өнеркәсіпте СО 2 әк өндірісінде кальций карбонатының ыдырауынан алынады.
(Оқушы реакция теңдеуін жазады.)

Лабораторияда СО 2 қышқылдарды бормен немесе мәрмәрмен әрекеттестіру арқылы алады.
(Оқушылар зертханалық тәжірибелер жасайды.)

Биология мұғалімі.Ағзада көмірқышқыл газы қандай процестерде түзіледі?

студент.Организмде тотығу реакциялары нәтижесінде көмірқышқыл газы түзіледі органикалық заттаролар жасушаның бөлігі болып табылады.

(Оқушылар зертханалық тәжірибелер жасайды.)

Әк ерітіндісі бұлтты болды, себебі кальций карбонаты түзіледі. Тыныс алу процесінен басқа СО2 ашыту, ыдырау нәтижесінде бөлінеді.

Биология мұғалімі.Дене белсенділігі тыныс алуға әсер ете ме?

студент.Шамадан тыс физикалық (бұлшық ет) кернеуі кезінде бұлшықеттер оттегін қан жеткізе алатыннан тезірек пайдаланады, содан кейін олар ферменттеу арқылы жұмысына қажетті АТФ синтездейді. Сүт қышқылы C 3 H 6 O 3 бұлшықеттерде пайда болады, ол қанға түседі. Сүт қышқылының көп мөлшерде жиналуы денеге зиянды. Ауыр физикалық күш салудан кейін біз әлі де біраз уақыт қатты дем аламыз - біз «оттегі қарызын» өтейміз.

Химия мұғалімі. Үлкен саныкөміртек оксиді (IV) қазбалы отынды жағу кезінде атмосфераға бөлінеді. Үйде біз табиғи газды отын ретінде пайдаланамыз және ол 90% дерлік метаннан тұрады (CH 4). Мен сендердің біреулерің тақтаға шығып, реакция теңдеуін жазып, оны тотығу-тотықсыздану тұрғысынан бөлуді ұсынамын.

Биология мұғалімі.Неліктен газ плиталарын үй-жайларды жылыту үшін пайдалануға болмайды?

студент.Метан - құрамдастабиғи газ. Ол жанған кезде ауадағы көмірқышқыл газының мөлшері жоғарылайды, ал оттегі мөлшері азаяды. ( Мазмұнымен жұмыс CO 2 ауада».)
Ауадағы мөлшері 0,3% СО 2 болған кезде адамның тыныс алуы жылдам болады; 10% - есін жоғалту, 20% - лезде паралич және тез өлім. Балаға әсіресе таза ауа қажет, өйткені өсіп келе жатқан ағзаның тіндерінің оттегін тұтынуы ересек адамға қарағанда көбірек. Сондықтан бөлмені үнемі желдетіп тұру керек. Қанда СО 2 артық болса, тыныс алу орталығының қозғыштығы артып, тыныс алу жиілеп, тереңдей түседі.

Биология мұғалімі.Көміртек оксидінің (IV) өсімдік тіршілігіндегі рөлін қарастырыңыз.

студент.Өсімдіктерде жарықта СО 2 және H 2 O-дан органикалық заттардың түзілуі жүреді, органикалық заттардан басқа оттегі де түзіледі.

Фотосинтез атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшерін реттейді, бұл планетаның температурасының көтерілуіне жол бермейді. Жыл сайын өсімдіктер атмосферадан 300 миллиард тонна көмірқышқыл газын сіңіреді. Фотосинтез процесінде жыл сайын атмосфераға 200 миллиард тонна оттегі бөлінеді. Озон найзағай кезінде оттегіден түзіледі.

Химия мұғалімі.Қарастырыңыз Химиялық қасиеттерікөміртегі тотығы (IV).

Биология мұғалімі.Тыныс алу процесінде көмір қышқылының адам ағзасындағы маңызы қандай? ( Диафильм фрагменті.)
Қанның құрамындағы ферменттер көмірқышқыл газын сутегі мен бикарбонат иондарына диссоциацияланатын көмір қышқылына айналдырады. Қанда H + иондарының артық мөлшері болса, яғни. егер қанның қышқылдығы жоғарыласа, онда Н+ иондарының бір бөлігі бикарбонат иондарымен қосылып, көмір қышқылын түзеді және сол арқылы қанды артық Н+-иондарынан босатады. Қанда Н+-иондары тым аз болса, онда көмір қышқылы диссоциацияланып, қандағы Н+-иондарының концентрациясы жоғарылайды. 37 ° C температурада қанның рН мәні 7,36.
Ағзада көмірқышқыл газы қанға химиялық қосылыстар – натрий және калий бикарбонаттары түрінде тасымалданады.

Материалды бекіту

Сынақ

Өкпедегі және тіндердегі газ алмасудың ұсынылған процестерінің ішінен бірінші нұсқаны орындайтындар сол жақта дұрыс жауаптардың кодтарын, ал екіншісі оң жақтан таңдауы керек.

(1) O 2-нің өкпеден қанға өтуі. (13)
(2) O 2 қаннан ұлпаларға ауысуы. (14)
(3) СО 2 тіндерден қанға өтуі. (15)
(4) СО 2 қаннан өкпеге тасымалдануы. (16)
(5) Эритроциттердің O 2 сіңіруі. (17)
(6) Эритроциттерден O 2 бөлінуі. (18)
(7) Артериялық қанның веноздық қанға айналуы. (19)
(8) Вена қанының артерияға айналуы. (20)
(9) O 2-нің гемоглобинмен химиялық байланысын бұзу. (21)
(10) O 2-нің гемоглобинмен химиялық байланысы. (22)
(11) Ұлпалардағы капиллярлар. (23)
(12) Өкпе капиллярлары. (24)

Бірінші нұсқаның сұрақтары

1. Ұлпалардағы газ алмасу процестері.
2. Газ алмасу кезіндегі физикалық процестер.

Екінші нұсқаның сұрақтары

1. Өкпедегі газ алмасу процестері.
2. Газ алмасу кезіндегі химиялық процестер

Тапсырма

Массасы 50 г кальций карбонаты ыдырағанда бөлінетін көміртек оксидінің (IV) көлемін анықтаңыз.