Оксид углерода (IV) CO2

Строение молекулы

Молекула СО₂ линейная, длина двойной связи С=О равна 0,116 нм.

В рамках теории гибридизации атомных орбиталей две σ-связи образованы sp-гибридными орбиталями атома углерода и 2р-орбиталями атома кислорода. Не участвующие в гибридизации р-орбитали углерода образуют с аналогичными орбиталями кислорода p-связи. Молекула неполярная.

Физические свойства

Оксид углерода (IV) – углекислый газ, газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, растворим в воде, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы – «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации -78 °С. Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Мало растворим в воде (1 объем углекислого газа в одном объеме воды при 15 °С).

Химические свойства

Химически оксид углерода (IV) инертен.

1. Окислительные свойства

С сильными восстановителями при высоких температурах проявляет окислительные свойства. Углем восстанавливается до угарного газа:

С + СО₂ = 2СО.

Магний, зажженный на воздухе, продолжает гореть и в атмосфере углекислого газа:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

2. Свойства кислотного оксида

Типичный кислотный оксид. Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты:

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃,

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O,

NaOH + CO₂ = NaHCO₃.

3. Качественна реакция

Качественной реакцией для обнаружения углекислого газа является помутнение известковой воды:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

В начале реакции образуется белый осадок, который исчезает при длительном пропускании CO₂ через известковую воду, т.к. нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ = Сa(HCO₃)₂.

Получение

Получают углекислый газ термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов), например, обжиг известняка:

CaCO₃ = CaO + CO₂,

или действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂,

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂.