無機化学「炭素の化合物」一酸化炭素と二酸化炭素

大学入試無機化学。今日のテーマは14族元素の「炭素C」です。まずは単体の特徴を押さえ、化合物である一酸化炭素と二酸化炭素の性質を覚えていきましょう。

炭素

炭素の単体Cは、同素体がいくつかあります。次の同素体を覚えましょう。

• ダイヤモンド
  極めて硬く電気を通さない
• 黒鉛（グラファイト）
  うすくはがれやすく電気をよく通す
• フラーレンC₆₀
  球状分子で電気を通さない
• カーボンナノチューブ
  黒鉛のシートがチューブ状、電気を通す

一酸化炭素

一酸化炭素COの性質は次を覚えましょう。

• 無色無臭
• きわめて有毒
• 水に溶けにくい
• 空気中で青い炎をあげて燃える

一酸化炭素の製法

実験室的には、濃硫酸の脱水作用を利用して作ります。

• ギ酸HCOOHに濃硫酸を加え加熱する。
  HCOOH→CO↑＋H₂O

工業的には、赤くなるまで加熱したコークスCに水蒸気を送って作ります。

• 赤熱コークスと水蒸気を反応
  C+H₂O→CO＋H₂

このときできるCOとH₂の混合気体を水性ガスといいます。

二酸化炭素

二酸化炭素CO₂の性質は次を覚えてください。

• 無色無臭
• 無毒
• 石灰水に吹き込むと白濁、さらに吹き込むと無色
• 水に少し溶けて炭酸H₂CO₃となり弱酸性
• 固体はドライアイスで昇華性がある

石灰水との反応

• Ca(OH)₂＋CO₂→CaCO₃↓＋H₂O
• CaCO₃＋CO₂＋H₂O→Ca(HCO₃)₂

二酸化炭素の製法

実験室的には弱酸の遊離反応で発生させます。

• 炭酸カルシウムに希塩酸を加える。
  CaCO₃+2HCl→CaCl₂+CO₂↑＋H₂O