Галогены

 

Применяют ортофосфорную  кислоту в настоящее время  довольно широко. Основным ее потребителем служит производство фосфорных и  комбинированных удобрений. Для  этих целей ежегодно добывается во всем мире фосфоросодержащей руды около 100 млн. т. Фосфорные удобрения не только способствуют повышению урожайности различных сельскохозяйственных культур, но и придают растениям зимостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным климатическим условиям, создают условия для более быстрого созревания урожая в районах с коротким вегетативным периодом. Они также благоприятно действуют на почву, способствуя ее структурированию, развитию почвенных бактерий, изменению растворимости других содержащихся в почве веществ и подавлению некоторых образующихся вредных органических веществ. Немало ортофосфорной кислоты потребляет пищевая промышленность. Дело в том, что на вкус разбавленная ортофосфорная кислота очень приятна и небольшие ее добавки в мармелады, лимонады и сиропы заметно улучшают их вкусовые качества. Этим же свойством обладают и некоторые соли фосфорной кислоты. Гидрофосфаты кальция, например, с давних пор входят в хлебопекарные порошки, улучшая вкус булочек и хлеба. Интересны и другие применения ортофосфорной кислоты в промышленности. Например, было замечено, что пропитка древесины самой кислотой и ее солями делают дерево негорючим. На этой основе сейчас производят огнезащитные краски, негорючие фосфодревесные плиты, негорючий фосфатный пенопласт и другие строительные материалы. Различные соли фосфорной кислоты широко применяют во многих отраслях промышленности, в строительстве, разных областях техники, в коммунальном хозяйстве и быту, для защиты от радиации, для умягчения воды, борьбы с котельной накипью и изготовления различных моющих средств. Фосфорная кислота, конденсированные кислоты и дегидротированные фосфаты служат катализаторами в процессах дегидратирования, алкилирования и полимеризации углеводородов. Особое место занимают фосфорорганические соединения как экстрагенты, пластификаторы, смазочные вещества, присадки к пороху и абсорбенты в холодильных установках. Соли кислых алкилфосфатов используют как поверхностно-активные вещества, антифризы, специальные удобрения, антикоагулянты латекса и др. Кислые алкилфосфаты применяют для экстракционной переработки урановорудных щелоков

 

.Углерод

В атоме углерода на его  внешних четырех АО имеется четыре электрона. Поэтому все четыре АО принимают участие в образовании  химических связей. Этим объясняется  разнообразие и многочисленность соединений углерода. Подавляющее большинство  соединений углерода относят к так  называемым органическим веществам. В  этом разделе рассмотрим свойства неорганических веществ, образуемых углеродом, - простых  веществ, его оксидов, угольной кислоты  и некоторых ее солей.

 

Углерод образует несколько  простых веществ. Среди них пока важнейшими считаются алмаз и  графит. Эти аллотропные модификации  имеют атомные кристаллические  решетки, которые различаются своими структурами. Отсюда отличие их физических и химических свойств.

 

В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами. В пространстве эти атомы располагаются  в центре и углах тетраэдров, соединенных  своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка. Алмаз– это самое твердое вещество на Земле. В графите каждый атом соединен с тремя другими, лежащими в той же плоскости. На образование этих связей затрачивается по три АО с тремя электронами. Четвертая орбиталь 2р-АО с одним электроном располагается перпендикулярно плоскости. Эти оставшиеся атомные орбиталь всей сетки перекрываются между собой, образуя зону молекулярных орбиталей. Эта зона занята не полностью, а наполовину, что обеспечивает металлическую электропроводность графита (в отличие от алмаза). Помимо электропроводности графит обладает еще тремя практически важными свойствами.

 

Во-первых, тугоплавкость. Температура  плавления графита выше 3500° С – это самое тугоплавкое простое вещество на Земле. Во-вторых, отсутствие на его поверхности каких-либо продуктов взаимодействия с окружающей средой (на металлах это оксиды), увеличивающих электрическое сопротивление. В-третьих, способность оказывать смазывающее действие на трущиеся поверхности. В кристалле графита атомы углерода прочно связаны между собой в плоских сетках, а связь между сетками слабая, она имеет межмолекулярную природу, как в веществах с молекулярными решетками. Поэтому уже небольшие механические усилия вызывают смещение сеток относително друг друга, что и обусловливает действие графита как смазки.

 

Энергия связи между атомами  углерода в простых и сложных  веществах, в том числе и в  алмазе, и в графите. Очень велика. О твердости алмаза уже говорили. Прочна связь между атомами и  в графитовой сетке. Так, прочность  на разрыв волокна из графита значительно  превышает прочность железа и  технической стали. На основе графита  изготавливают так называемые композиционные материалы, в частности углепластики, в которых волокна графита  находятся на матрице из эпоксидной смолы. Композиционные материалы все  шире применяются в авиационной  и космической технике (ведь помимо прочности они легкие; сравним  плотность графита, р=2, 3 г/см3 , с плотностью “легкого” алюминия, р=2, 7г/см3, и тем более железа, р=7, 9г/см3), а также в судостроении, где особенно ценна коррозионная стойкость.

 

    Углерод

    Соединения углерода

    Оксид углерода (1У)

    Угольная кислота

 

имеет аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин, фуллерен и др. проявляет восстановительные свойства

 

    горит в кислороде:  С+О2=СО2+Q

    взаимодействует  с оксидом углерода (1У): С+СО2=2СО

    восстанавливает  металлы из их оксидов: 3С+Fe2O3=3CO2+4Fe

    получение

    неполное сжигание  метана: СН4+О2=С+2Н2О

    газ без запаха, цвета и вкуса, тяжелее воздуха

    кислотный оксид

    при растворении  взаимодействует с водой: СО2+Н2О=Н2СО3

    реагирует с  основаниями:

    CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O

    5. Реагирует с  основными оксидами:

    CO2+CaO=CaCO3

    6. Образуется в  реакциях

    а) горения углерода  в кислороде:

    C+O2=CO2

    б) окисления  оксида углерода (II):

    2CO+O2=2CO2

    в) сгорания  метана:

    CH4+O2=CO2+2H2O

    г) взаимодействие  кислот с карбонатами:

    CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O

    д) термического  разложения карбонатов, гидрокарбонатов:

    CaCO3=CaO+CO2

    2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

    е) окисления биохимических процессов дыхания, гниения.

 

1. Непрочная молекула. Слабая  двухосновная кислота. В водном  растворе существуют равновесия.

 

2. Взаимодействует с растворами  щелочей как раствор углекислого  газа в воде с образованием  солей- кислых (гидрокарбонатов) и средних (карбонатов): CO2+NaOH=NaHCO3

 

    CO2+2NaOH=Na2CO3+

    H2O

    3. Вытесняется  из солей более сильными кислотами

    CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O

    4. Соли угольной  кислоты подвергаются гидролизу

 

Углерод химически инертен  только при сравнительно низких температурах, а при высоких–это один из сильнейших восстановителей. Главное химическое применение углерода– восстановление металлов, в первую очередь железа, из руд.

 

    Оксиды углерода.

 

Имея четыре электрона  во внешнем энергетическом уровне, углерод в соединениях с кислородом в зависимости от условий проявляет  валентности +2 и +4. При горении углеродосодержащих веществ (дрова, уголь, природный газ  метан, спирт и др. ) при температуре обычного пламени идет реакция: С + О2 = СО2

 

Но если создать условия  для повышения температуры (например, уменьшить теплоотвод, что может  происходить внутри толстого слоя горящего угля, в том числе в доменной печи), то протекают реакции:

 

    С +О2 = 2СО

    СО2 + С = 2СО

 

Продуктом полного сгорания углерода и содержащих его веществ  является оксид углерода (1У) СО2– углекислый газ. Он же образуется при дыхании живых организмов и гниении их остатков. Одновременно углекислый газ (вместе с водой) является главным веществом, потребляемым растениями в процессе их роста.

 

При повышении давления уже  при комнатной температуре диоксид  углерода сжижается. Жидким СО2 заполняют некоторые типы огнетушителей. При понижении давления жидкий оксид углерода закипает. При этом его температура резко снижается, поскольку на порообразование, как известно из физики, затрачивается большое количество теплоты. В результате СО2 затвердевает. В твердом виде (под названием “сухой лед”) он применяется в качестве хладоагента. При атмосферном давлении “сухой лед” не плавится, а подобно иоду, фосфору, углероду возгоняется, только при значительно более низкой температуре (-75° С).