碳及其重要化合物

9.6.2　碳及其重要化合物

9.6.2.1　一氧化碳(carbon monoxide)

实验室是用浓H₂SO₄与甲酸或草酸作用得到CO：

CO分子和N₂分子各有10个价电子，是等电子体，所以CO同N₂一样也具有三重键：1个σ键，2个π键。但是与N₂分子不同的是，CO分子中的π键为配键，这对电子来自氧原子。其结构式为：

CO作为一种配体，能与一些有空轨道的金属原子或离子形成配合物。例如同　ⅥB、ⅦB和Ⅷ族的过渡金属形成羰基配合物：Fe(CO)₅、Ni(CO)₄和Cr(CO)₆等。

CO之所以对人体有毒，是因为它能与血液中携带O₂的血红蛋白(Hb)形成稳定的配合物COHb(CO与Hb的亲和力为O₂与Hb的230～270倍)，使血红蛋白丧失了输送氧气的能力，导致人体因缺氧而死亡。

CO还能使一些化合物中的金属离子还原。如：

CO+PdCl₂+H₂O=CO₂+Pd↓+2HCl

CO+2Ag(NH₃)₂OH=2Ag↓+(NH₄)₂CO₃+2NH₃

这些反应都可以用于检测微量CO的存在。

9.6.2.2　二氧化碳(carbondioxide)

CO₂的实验室制法是用盐酸和大理石(CaCO₃)作用：

CaCO₃(s)+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

CO₂分子没有极性，它很容易被液化，固体俗称干冰，是分子晶体，常压下于195K直接升华为气体，它是工业上广泛使用的制冷剂。

CO₂不活泼，但在高温下能与活泼金属镁、钠等反应：

9.6.2.3　碳酸及其盐

CO₂溶于水中形成碳酸(carbonic acid)。它是二元弱酸，在水中存在下列平衡：

所有碳酸氢盐都溶于水，正盐中只有铵盐和碱金属的盐溶于水。易溶碳酸盐的溶解度大于酸式盐，这同离子在它们的晶体中通过氢键结合成链有关。而难溶碳酸盐的溶解度小于酸式盐，如Ca(HCO₃)₂的溶解度大于CaCO₃。

这个转化反应能说明自然界中钟乳石和石笋的形成原理。

有些金属离子如Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺和Mg²⁺等，其氢氧化物和碳酸盐的溶解度相差不多，则可能得到碱式盐：

碱金属盐＞碱土金属盐＞过渡金属盐＞铵盐

碳酸盐＞碳酸氢盐＞碳酸

例如：MgCO₃＜CaCO₃＜SrCO₃＜BaCO₃