C + O2 se rovná C + O, jak je možné

Když přemýšlíme o chemických reakcích, je velmi důležité vědět, které chemikálie mohou navzájem reagovat. Jun-Goo Kwak již poukázal na povahu kyslíku.

Rychlá připomínka: Základním stavem elementárního kyslíku je trojitý biradical $ \ ce {o2} $, což je plyn. To je to, co máme na povrchu Země. Uhlík však má v přírodě mnoho různých forem. Nejoblíbenější a často je grafit . Mezi další formy patří diamant, fullereny a grafen. V jednom bodě svého života jste téměř jistě přišli do styku s grafitem: uhlí. Protože jednotkou opakující princip je samotný uhlík, bude její vzorec psán jako $ \ ce {C} $.

Pokud jde o binární kombinaci kyslíku a uhlíku, existuje také mnoho různých modifikací. Nejdůležitější z nich jsou oxid uhelnatý ($ \ ce {CO} $) a oxid uhličitý ($ \ ce {CO2} $). Jak uvedl strýček Al, jsou známy také suboxidy, které jsou obvykle vedlejšími produkty neúplného spalování (pokud nejsou výslovně zacíleny).

Když už jsme řekli všechno, pokud spalujete uhlí, dojde k následující hlavní reakci ( 1 ):

$$ \ ce {C + O2 – > CO2} $$

Za správných podmínek (přebytek uhlíku) však může také vznikat oxid uhelnatý (součet reakcí, 2 ):

$$ \ ce {2C + O2 – > 2CO} $$

Samotná reakce bude obcházet prostřednictvím Boudouardovy reakce , což je velmi důležité v procesech vysoké pece . Nejprve vytvořte oxid uhličitý pomocí 2 a poté převeďte přebytek uhlíku na oxid uhelnatý pomocí 3 : $$ \ ce {C + CO2 < = > 2CO} $$

Nejprve se podívejme na allotropy kyslíku a podívejme se hlouběji na dioxygen.

• Atomový kyslík ($ \ ce {O1} $, volný radikál)
• Singletový kyslík ($ \ ce {O2} $), jeden ze dvou metastabilních stavů molekulárního kyslíku
• Tetraoxygen ($ \ ce {O4} $), další metastabilní forma

Z NASA, http://www.nasa.gov/topics/technology/features/atomic_oxygen.html , týkající se atomového kyslíku:

Atomový kyslík na povrchu přirozeně neexistuje příliš dlouho. Země, protože je velmi reaktivní. Ale ve vesmíru, kde je spousta ultrafialového záření, se molekuly $ \ ce {O2} $ snadněji rozdělí na atomový kyslík. Atmosféru na nízké oběžné dráze Země tvoří asi 96% atomového kyslíku. V počátcích misí raketoplánů NASA způsobovala přítomnost atomového kyslíku problémy.

Dioxygen neboli tripletový kyslík je nejčastěji známým allotrope kyslíku. Má molekulární vzorec $ \ ce {O2} $. Kyslík má 8 elektronů s 2 v 1 s, 2 v 2 s, 4 v 3p orbitalech. Alternativně existuje 6 valenčních elektronů. Pokud existují další molekuly kyslíku, kyslík se spojí a vytvoří dvojnou vazbu s řádem vazeb dvou. Stručně řečeno, potenciální energie dioxygenu je mnohem menší než atomového kyslíku.

Jedním zajímavým aspektem kyslíku je to, že vykazuje paramagnetismus na rozdíl od $ \ ce {N2} $ a může existovat ve dvou různých elektronických stavech nazývaných singletový kyslík. Obrázek molekulárního orbitálního (MO) diagramu kyslíku to činí jasnějším:

MO diagramy výše jsou pro singletový kyslík $ vzrušený stav a ^ 1 \ Delta g $, singletový kyslík $ b ^ 1 \ Sigma \ text {g +} $ vzrušený stav a základní stav trojice $ X ^ 3 \ Sigma \ text {g -} $.

Co si můžete všimnout, je otočení otočením ve vzrušeném stavu $ b ^ 1 \ Sigma \ text {g +} $.

Tato definice převzatá z Purdue University pěkně shrnuje Hundovo pravidlo maximální jednoduchosti: každý orbitál v subshellu je jednotlivě obsazen jedním elektronem, než kterýkoli z nich je dvojnásobně obsazen, a všechny elektrony na jednotlivě obsazených orbitálech mají stejný spin.

Dva první diagramy porušují 1.) pravidlo výběru spinů: spin-flips jsou zakázány a 2.) pravidlo výběru Laporte: přenosy mezi orbitaly stejné parity jsou zakázané, kde parita znamená symetrii s ohledem na inverzi. Existuje německá notace, gerade – která odkazuje na symetrickou s ohledem na inverzi a ungerade – antisymetrická s ohledem na inverzi.

Existuje mnoho způsobů výroby ozonu . https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone#Production Ozon je triatomická molekula se 3 kyslíky. Je mnohem méně stabilní než dioxygen a často se rozpadá na dioxygen.

S čím jste si mohli být zaměněni, je Daltonovo nesprávné “pravidlo maximální jednoduchosti. “ Dalton se snažil vyřešit problém správného poměru a počtu atomů s ohledem na chemický vzorec.

Předpokládal, že:

$$ \ ce {H + O – > H2O} $$

Víme však, že:

$$ \ ce {H2 + O2 – > 2H2O} $$

Nebylo to do Avogadro a Gay-Lussac, kteří uvedli zákon vícenásobných rozměrů a postulovali existenci diatomických molekul, můžeme nyní vyřešit nesprávnou Daltonovu hypotézu.

Když dva prvky tvoří řadu sloučenin, hmotnosti jednoho prvku, které se kombinují s pevnou hmotností druhého prvku, jsou v poměru malých celých čísel k sobě navzájem.

Komentáře

• H + O = H2O, O má valenci 2 a H má valenci 1. Pokud reagují navzájem, křížem valenční pravidlo dostaneme H2O, ale protože to není vyvážené, dostaneme 2H + O = H2O
• @AbhishekMhatre Zdá se, že u chemických reakcí existuje zásadní nedorozumění. Zkuste si přečíst vše, co jsem napsal výše. Děláte přesně stejnou chybu, jakou udělal Dalton se svým pravidlem největší jednoduchosti. Výše uvedený příklad jsem samozřejmě nevyvážil ‚, ale Dalton by to vyvážil tak, jak jste to udělali vy.
• Tento text je docela poučný, ale bohužel ano neodpovídám na otázku.
• @Martin Děkujeme za vaši zpětnou vazbu. Opravdu pomáhá zachytit chyby, které já i ostatní přehlížíme, a pomáhá celkově vylepšit odpověď.
• Skvělá odpověď +1. Ale věřím, že právě začal brát chemii jako předmět. Takže si ‚ nemyslím, že pochopil polovinu vašeho textu, a možná předpokládám, že je v té fázi, kdy právě začal vědět o valencích, reakcích a dalších věcech.

Běžnými produkty spalování uhlíkatých materiálů jsou oxid uhelnatý a oxid uhličitý. Produkty určují rovnici. Rovnice nediktuje produkty.

Je znám suboxid uhlíku $ \ ce {C2O3} $. Trianhydrid benzen-hexakarboxylové kyseliny je oxid uhličitý. Spalováním se obvykle dostávají jednoduché molekuly do hlubokých termodynamických otvorů.