Хімічні властивості вуглецю – хімія
При нормальних умовах вуглець існує, як правило, у вигляді атомних кристалів (алмаз, графіт), тому хімічна активність вуглецю – невисока.
1. Вуглець проявляє властивості окислювача (з елементами, які розташовані нижче і лівіше в Періодичній системі) і властивості відновника (з елементами, розташованими вище і правіше). Тому вуглець реагує і з металами, і з неметалами.
1.1. З галогенів вуглець при кімнатній температурі реагує з фтором з утворенням фториду вуглецю:
C + 2F2 → CF4
При нагріванні аморфний вуглець реагує з хлором:
З + 2Cl2 → CCl4
1.2. При сильному нагріванні вуглець реагує з сіркою і кремнієм з утворенням бінарного з’єднання сірковуглецю і карбіду кремнію відповідно:
C + 2S → CS2
C + Si → SiC
1.3. Карбон не взаімодействет з фосфором.
При взаємодії вуглецю з воднем утворюється метан. Реакція йде в присутності каталізатора (нікель) і при нагріванні:
З + 2Н2 → СН4
1.4. З азотом вуглець реагує при дії електричного розряду, утворюючи диціан:
2С + N2 → N≡C-C≡N
1.5. У реакціях з активними металами вуглець проявляє властивості окислювача. При цьому утворюються карбіди:
4C + 3Al → Al4C3
2C + Ca → CaC2
1.6. При нагріванні з надлишком повітря графіт горить, утворюючи оксид вуглецю (IV):
C + O2 → CO2
При нестачі кисню утворюється чадний газ СО:
2C + O2 → 2CO
2. Вуглець взаємодіє зі складними речовинами:
2.1. Розпечене вугілля взаємодіє з водяною парою з утворенням чадного газу і водню:
C0 + H2 + O → C + 2O + H20
2.2. Вуглець відновлює багато металів з основних і амфотерних оксидів. При цьому утворюються метал і чадний газ. Отримання металів з оксидів за допомогою вуглецю і його сполук називають пирометаллургии.
Наприклад, вуглець взаємодіє з оксидом цинку з утворенням металевого цинку і чадного газу:
2ZnO + C → 2Zn + CO
Також вуглець відновлює залізо з залізної окалини:
4С + Fe3O4 → 3Fe + 4CO
При взаємодії з оксидами активних металів вуглець утворює карбіди.
Наприклад, вуглець взаємодіє з оксидом кальцію з оразованіі карбіду кальцію і чадного газу. Таким чином, вуглець диспропорционирует в даній реакції:
3С + СаО → СаС2 + СО
9С + 2Al2O3 → Al4C3 + 6CO
2.3. Концентрована сірчана кислота окисляє вуглець при нагріванні. При цьому утворюються оксид сірки (IV), оксид вуглецю (IV) і вода:
C + 2H2SO4 (конц) → CO2 + 2SO2 + 2H2O
2.4. Концентрована азотна кислотою окисляє вуглець також при нагріванні. При цьому утворюються оксид азоту (IV), оксид вуглецю (IV) і вода:
C + 4HNO3 (конц) → CO2 + 4NO2 + 2H2O
2.5. Карбон проявляє властивості відновника і при сплаву з деякими солями, в яких містяться неметали з високим ступенем окислення.
Наприклад, вуглець відновлює сульфат натрію до сульфіду натрію:
2C + Na2SO4 → Na2S + CO2