1. Соединения углерода с водородом.

Углерод образует множество газообразных, жидких и твердых углеводородов, предельных и непредельных, содержащих одинарные и кратные связи, циклические и ароматические углеводороды. Свойства этих соединений рассматриваются в курсе «Органическая химия».

2. Соединения углерода с кислородом.

Углерод образует с кислородом два оксида: несолеобразующий оксид углерода (II) СО и кислотный – оксид углерода (IV) СО₂. Инертность оксида СО объясняется повышенной кратностью связи углерод – кислород: одна σ- и две π-связи. При высоких температурах проявляет восстановительные свойства, а в присутствии сильного восстановителя – слабые окислительные свойства.

Восстановитель: 2СО + О₂ = 2СО₂; СО + FeO = Fe + CO₂

Окислитель: СО + Н₂ = С + Н₂О; СО + 3Н_2(кат.) = СН₄ + Н₂О

Оксид СО за счет подвижных общих электронных пар π-связи в молекуле может выступать их донором, образуя при этом комплексные соединения. Именно эта особенность является причиной его токсичности для человека. Вследствие образования прочного комплекса СО с гемоглобином, последний теряет способность переносить кислород.

Кислотный оксид углерода (IV) взаимодействует с основными оксидами и основаниями, образуя гидрокарбонаты и карбонаты:

NaOH + CO₂ = NaHCO₃ 2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

CaO + CO₂ = CaCO₃ Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

Растворимость оксида СО₂ в воде мала, не более 0,4% , так как его молекула неполярна. Водный раствор представляет слабую двухосновную кислоту Н₂СО₃, диссоциирующую ступенчато: Н₂СО₃ ↔ Н⁺ + НСО₃^- НСО₃^- ↔ Н⁺ + СО₃^2-

Двухосновная угольная кислота дает два типа солей: гидрокарбонаты и карбонаты. Кислые соли (гидрокарбонаты) растворяются лучше, чем карбонаты. Из средних солей растворимы только соли щелочных металлов. Растворимые соли угольной кислоты, например содаNa₂CO₃ и поташK₂CO₃, в водных растворах подвергаются гидролизу по аниону, давая сильнощелочную среду, т.к. НСО₃^- - очень слабая кислота:

СО₃^2- + Н₂О ↔ НСО₃^- + ОН^- (сильнощелочная среда)

Раствор питьевой содыNaHCO₃ имеет слабощелочную среду из-за образования слабой кислоты Н₂СО₃. Питьевая сода как мягкий щелочной реагент используется в медицине для нейтрализации кислотной среды в пищеварительной системе (при изжоге) или для нейтрализации кислоты, попавшей в глаза. Качественной реакцией на ионы СО₃^2- и НСО₃^- является взаимодействие с более сильными кислотами, которые вытесняют угольную кислоту из солей, а она, разлагаясь, образует СО₂, что сопровождается характерным «вскипанием» системы:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

При сильном нагревании сухие карбонаты (за исключением карбонатов щелочных Ме и аммония) разлагаются до оксида Ме и СО₂:

СаСО₃ = СаО + СО₂↑

Карбонаn аммония при нагревании разлагается на NH₃, CO₂ и H₂O:

(NH₄)₂CO₃ = 2NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O

Гидрокарбонаты при нагревании превращаются в карбонаты:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают временную жесткость воды. Среди солей угольной кислоты большое практическое применение имеют:

Сода Na₂CO₃ – широко используется в производстве стекла, твердого мыла и бумаги. Следует различать кристаллическую содуNa₂CO₃*10H₂O и кальцинированную(безводную) содуNa₂CO₃.

Питьевая содаNaHCO₃ – используется в хлебопечении, в кондитерском деле и в медицинской практике.

Поташ K₂CO₃ – применяется в производстве жидкого мыла, тугоплавкого стекла. Он является одним из основных компонентов древесной золы, которую используют как калийсодержащее удобрение и нейтрализатор кислотности почвы.

Мрамор, известняк, мел СаСО₃ – широко используется в строительстве.

Оксид углерода (IV) участвует в процессах фотосинтеза. Под действием света и при участии хлорофилла взаимодействует с водой, образуя углеводы. Суммарно процесс фотосинтеза можно представить упрощенным уравнением:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Углеводы являются основой разнообразных природных органических соединений.