Teorija

Oglekļa ķīmiskās īpašības
Parastajos apstākļos ogleklis ir ķīmiski inerts. Augstākās temperatūrās tā aktivitāte pieaug. Vislielākā reaģētspēja piemīt amorfajam ogleklim, mazāk aktīvs ir grafīts, bet dimantam ir viszemākā ķīmiskā aktivitāte. Ogleklis ir labs reducētājs, bet tā oksidējošās īpašības izpaužas vājāk. Parastajos apstākļos ogleklis reaģē tikai ar fluoru. Ar pārējiem halogēniem ogleklis tieši nesavienojas. Sakarsēts ogleklis gaisā aizdegas un veido oglekļa (IV) oksīdu (oglekļa dioksīdu). Augstā temperatūrā ogleklis savienojas arī ar citiem nemetāliem, piemēram, ar ūdeņradi, sēru.
Ogleklis ir nemetāls, taču ar metāliem tas savienojas tikai augstā temperatūrā, veidojot karbīdus.
Oglekļa reakcijās ar saliktām vielām izpaužas tā reducējošās īpašības, kuras izmanto galvenokārt metālu iegūšanai no to oksīdiem (karbotermija).
Sakarsēts kokss vai kokogle reaģē arī ar oglekļa (IV) oksīdu un ūdens tvaiku. Šīs reakcijas izmanto gāzveida kurināmā iegūšanai.
 
Oglekļa savienojumi
Oglekļa (II) oksīds (oglekļa monoksīds, tvana gāze)
Oglekļa (II) oksīda CO molekulā starp oglekļa un skābekļa atomiem ir trīs kovalentās saites, no kurām viena veidojas pēc donorakceptora mehānisma: skābekļa atoma viens nedalītais elektronu pāris pāriet oglekļa brīvajā p orbitālē.
CO molekulā gan ogleklis, gan skābeklis ir trīsvērtīgs, bet to oksidēšanas pakāpe ir attiecīgi +2 un -2.
CO rodas, ja caur degošu ogles slāni plūst gaiss nepietiekamā daudzumā. Vispirms veidojas oglekļa (IV) oksīds. Kvēlojošās ogles to reducē par CO:
C+O2CO2C+CO2t02CO
Tā rodas tvana gāze krāsnīs un tā arī iegūst gāzveida kurināmo gāzģeneratoros un reducētāju CO karbotermijai. Oglekļa (II) oksīds veidojas, nepilnīgi sadegot šķidrajai degvielai - benzīnam, petrolejai, solāreļļai, tāpēc iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzēs CO tilpumdaļa ir 2 ... 10 %. Pārslogota transporta kustība pilsētās, kā arī nepilnības iekšdedzes dzinēju darbībā rada lielu šīs gāzes koncentrāciju, tāpēc CO ir viena no tām galvenajām vielām (bez SO2,NO,NO2, aerosoliem), kas piesārņo atmosfēru.
CO_danger.PNG
CO ir bezkrāsaina, ļoti indīga gāze bez smaka. Tā ir nedaudz vieglāka par gaisu, slikti šķīst ūdenī, bet labi etanolā un benzolā. CO ir īpaši bīstama gāze, jo tā at hemoglobīnu saistās 200 ... 300 reizes ātrāk nekā skābeklis. Saindēšanās pazīmes ir galvassāpes, nelabums, vemšana. CO, ieelpota lielākos daudzumos izsauc bezspēku, bezsamaņu, nāvi. Tas nereti gadās slikti vēdinātās telpās - remontdarbnīcās un garāžās, kur darbina iekšdedzes dzinējus, kā arī ar krāsni apkurināmās telpās, ja priekšlaicīgi aizver krāsns aizbīdni.
CO ir sāļus neradošs oksīds. Tam raksturīgas savienošanās reakcijas. Piemēram, CO deg gaisā un skābeklī, izdalot lielu siltuma daudzumu. Saules gaismā vai aktīvās ogles klātbūtnē CO savienojas ar hloru, veidojot indīgu gāzi - fosgēnu:
CO+Cl2en.COCl2
CO lieto par reducētāju metalurģijā, par gāzveida kurināmo, par vērtīgu izejvielu neorganiskajā un organiskajā sintēzē.
Rūpniecībā oglekļa (II) oksīdu iegūst speciālās krāsnīs - gāzģeneratoros.
 
Oglekļa (IV) oksīds (oglekļa dioksīds, ogļskābā gāze)
CO2  ir savienojums ar četrām polārām kovalentām saitēm, taču pati CO2 molekula ir nepolāra: O=C=O.
CO2 nav indīgs, bet tam ir slāpējošas īpašības, tāpēc telpas, kurās uzturas daudz cilvēku, bieži jāvēdina.
CO2 satur arī okeāna un iekšzemes ūdeņi. Minerālūdeņos tā koncentrācija sasniedz 1,5 g/L.
CO2 dabā veidojas dažādos oksidēšanās procesos - elpošanā, pūšanā, degšanā. Lielos daudzumos tas izdalās no vulkāniem.
Sakarā ar industrializācijas nepārtrauktu palielināšanos arī CO2 daudzums gaisā pakāpeniski pieaug. Līdz ar to palielinās Zemes infrasarkanā starojuma absorbcija, ko dēvē par siltumnīcas efektu. Šī efekta ietekmē atmosfēras temperatūra lēni paaugstinās, un tas ar laiku var apdraudēt dzīvības eksistenci.
CO2_gazes.PNG
Rūpniecībā CO2 iegūst spirta rūgšanas procesā, kā arī termiski sadalot kaļķakmeni un dolomītu. Laboratorijā to iegūst, iedarbojoties uz marmoru vai citiem karbonātiem ar sālsskābi:
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2
 
CO2 ir bezkrāsaina gāze bez smakas, 1,5 reizes smagāka par gaisu, labi šķīst ūdenī. Ja normālā spiedienā CO2 pakāpeniski atdzesē, tas nepārvēršas šķidrumā, bet -78,52 °C temperatūrā kristalizējas, veidojot sniegveida masu - sauso ledu, kam ir molekulu kristālrežģa struktūra. CO2 var sašķidrināt tikai paaugstinātā spiedienā.
 
CO2 ir skābais oksīds, kas, šķīstot ūdenī, veido nedaudz ogļskābes (process ir atgriezenisks):
CO2+H2OH2CO3
CO2 reaģē ar bāziskajiem oksīdiem un sārmiem, tāpēc arī dzēstie un dedzinātie kaļķi gaisā pārvēršas par kalcija karbonātu.
CO2 iedarbību uz kaļķūdeni izmanto šīs gāzes pierādīšanai:
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O
 
Paaugstinātā spiedienā CO2 reaģē ar amonjaku, veidojot karbamīdu (urīnvielu):
CO2+2NH3t0,pCO(NH2)2+H2O
 
Spēcīgāku reducētāju ietekmē CO2 pilnīgi vai daļēji zaudē skābekli:
CO2+C2COCO2+2Mg2MgO+C
 
CO2 izmanto sodas, cukura, karbamīda, organisko skābju ražošanā, gāzētā ūdens pagatavošanai. To lieto ugunsdzēsībā, dažādās sintēzēs inertas atmosfēras radīšanai, lāzertehnikā. Sauso ledu izmanto zemas temperatūras uzturēšanai.
 
Ogļskābe un tās sāļi
OgļskābeH2CO3 rodas, šķīdinot CO2 ūdenī. Tā ir nestabila un ļoti vāja skābe.
Ogļskābes sāļus sauc par karbonātiem. Ogļskābe veido normālos, skābos, bāziskos sāļus un dubultsāļus.
 
Fosgēns
Fosgēns jeb oglekļa (IV) oksohlorīds COCl2 ir bezkrāsaina, ārkārtīgi indīga gāze ar vāju svaiga siena smaržu. Tā koncentrācija gaisā 5 mg/m3 jau ir bīstama. Lai gan fosgēns ir toksisks, to samērā plaši izmanto organiskajā sintēzē.
fosgens_att.PNG
Pirmajā pasaules karā fosgēnu lietoja par indīgu kaujas vielu.
 
Karbamīds (urīnviela)
Karbamīds CO(NH2)2 ir balta, ūdenī labi šķīstoša kristāliska viela, ko lieto par vērtīgu minerālmēslojumu un par piedevu atgremotājdzīvnieku barībai. To izmanto daudzu organisku vielu sintēzē.
urea.PNG
 
Karbīdi
Karbīdi ir oglekļa savienojumi ar metāliem un citiem elementiem (B, Si), kuri attiecībā pret oglekli ir elektropozitīvi, piemēram, Al4+3C34,Si+4C4. Daudzu karbīdu  sastāvs neatbilst parastajiem priekšstatiem par vērtību. Tās ir cietas, kristāliskas vielas, ko iegūst, karsējot metālus vai to oksīdus kopā ar ogli:
CaO+3Ct0CaC2+CO
Aktīvo metālu karbīdi reaģē ar ūdeni (hidrolizējas) un ar atšķaidītām skābēm, veidojot metānu vai etīnu.
Kalcija karbīdu izmanto etīna (acetilēna) iegūšanai, ko savukārt lieto metināšanā un organiskajā sintēzē:
CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2
 
Ciānūdeņražskābe (zilskābe)
Zilskābe HCN ir bezkrāsains, gaistošs šķidrums ar raksturīgu rūgto mandeļu smaržu. HCN ir stipra inde, jo tā paralizē elpošanas centru un oksidēšanās procesus organismā. Nāvējoši iedarbojas pat HCN tvaiki. HCN ir vāja skābe.
inde.PNG
Cianīdi ir ciānūdeņražskābes sāļi. Visplašāk izmanto kālija cianīdu KCN. Tā ir bezkrāsaina, kristāliska viela, kas labi šķīst ūdenī un ir stipra inde. Kālija cianīdam ir ciānūdeņražskābes smarža, jo CO2 un H2O iedarbības rezultātā tas izdala HCN. Kālija cianīdu lieto zelta un sudraba izstrādājumu izdalīšanai no rūdām, jo tā ūdens šķīdumā un skābekļa klātienē izšķīst arī šie cēlmetāli, veidojot kompleksus savienojumus.
 
 
Sērogleklis
Sērogleklis CS2 ir bezkrāsains, gaistošs šķidrums, kas uzglabājot kļūst dzeltens un iegūst nepatīkamu smaku. CS2 viegli aizdegas. Sēroglekli lieto fosfora, sēra, joda un dažu organisko vielu šķīdināšanai, taču tā izmantošanas iespējas ir ierobežotas, jo tas ir toksisks.
 
Atsauce:
Bergmanis U. Neorganiskā ķīmija vidusskolām, "Lielvārds",1996, 184 - 192.