Свойства некоторых соединений углерода:
-
Углекислый газ
Углекислый газ реагирует с водой, образуя слабую угольную кислоту — H2CO3, которая образует соли — карбонаты. На Земле наиболее широко распространены карбонаты кальция (минеральные формы — мел, мрамор, кальцит, известняк и др.) и магния (минеральная форма доломит).
По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом ) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).
-
Угарный газ
Основными типами химических реакций, в которых участвует монооксид углерода(угарный газ), являются реакции присоединения и окислительно-восстановительные реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах (так, в растворах он восстанавливает соли Au, Pt, Pd и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO2↑. (Это широко используется в пирометаллургии). Угарный газ горит синим пламенем (температура начала реакции 700 °C) на воздухе: 2CO + O2 → 2CO2 (Температура горения CO может достигать 2100 °C). Благодаря такой хорошей теплотворной способности, CO является компонентом разных технических газовых смесей используемых, в том числе, для отопления.
Монооксид углерода реагирует с галогенами. Наибольшее практическое применение получила реакция с хлором: CO + Cl2 → COCl2
Реакцией с аммиаком при высоких температурах можно получить важное для промышленности соединение — циановодород HCN. Реакция идёт в присутствии катализатора (оксид тория ThO2) по уравнению:
CO + NH3 → H2O + HCN
Так же ее можно получить взаимодействием углерода со смесью Н2 и N2:
NH3 + CH4 -> HCN + 3H2
Применение элемента и его соединений в технике, в художественной обработке материалов.
В фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот, различные гетероциклы, полимеры и другие соединения. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ). Углерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент. В частности углерод является неотъемлемой составляющей стали (до 2,14 % масс.) и чугуна (более 2,14 % масс). Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов (нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.
Графит
используют в металлургии для изготовления плавильных тиглей и лодочек, труб, испарителей, кристаллизаторов, футеровочных плит, чехлов для термопар, в качестве противопригарной “присыпки” и смазки литейных форм. Он также служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, анодов и сеток в ртутных выпрямителях и т.д. Его используют в атомной технике в виде блоков, втулок, колец в реакторах, как замедлитель тепловых нейтронов и конструкционный материал. В ракетной технике - для изготовления сопел ракетных двигателей, деталей внешней и внутренней теплозащиты и другие. В химическом машиностроении - для изготовления теплообменников, трубопроводов, запорной арматуры, деталей центробежных насосов и др.. Графит используют также как наполнитель пластмасс, компонент составов для изготовления стержней для карандашей, при получении алмазов.
Алмаз
Огранённый алмаз (бриллиант) уже многие столетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В то время как цена других драгоценных камней определяется модой и постоянно меняется, алмаз остаётся островком стабильности на бурном рынке драгоценностей. Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.
Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. Также перспективно использование алмаза, как активного элемента микроэлектроники, особенно в сильноточной и высоковольтной электронике из-за большой величины пробивного напряжения и высокой теплопроводности.
Однако подавляющая часть (по стоимости) природных алмазов используется для производства бриллиантов.
