C + O2 är lika med C + O, hur är det möjligt

När man tänker på kemiska reaktioner är det mycket viktigt att veta vilka kemikalier som kan reagera med varandra. Jun-Goo Kwak påpekade redan syrgas karaktär.

En snabb påminnelse: Jordtillståndet för elementärt syre är den tredubbla biradiska $ \ ce {o2} $, som är en gas. Det här är vad vi har på jordens yta. Kol finns dock i många olika former i naturen. Det mest populära och ofta är grafit . Andra former inkluderar diamant, fullerener och grafen. Vid en tidpunkt i ditt liv har du nästan säkert kommit i kontakt med grafit: kol. Eftersom den principupprepande enheten är kol i sig kommer dess formel att skrivas som $ \ ce {C} $.

När det gäller den binära kombinationen av syre och kol finns det också många olika modifieringar. De viktigaste av dem är kolmonoxid ($ \ ce {CO} $) och koldioxid ($ \ ce {CO2} $). Som farbror Al uppgav finns det också kända suboxider, som vanligtvis är biprodukter av ofullständig förbränning (om de inte uttryckligen riktas in).

Med detta sagt, om du bränner kol, kommer följande huvudreaktion att hända ( 1 ):

$$ \ ce {C + O2 – > CO2} $$

Med tanke på rätt förhållanden (överskott av kol) kan emellertid också kolmonoxid bildas (summan av reaktionen, 2 ):

$$ \ ce {2C + O2 – > 2CO} $$

Reaktionen i sig kommer att ta en omväg via Boudouard-reaktionen , vilket är mycket viktigt i processerna masugnen . Först bildar koldioxid via 2 och konverterar sedan överskott av kol till kolmonoxid via 3 : $$ \ ce {C + CO2 < = > 2CO} $$

Låt oss först ta en titt på allotropes av syre och titta på dioxygen mer djupgående.

• Atomsyra ($ \ ce {O1} $, en fri radikal)
• Singlet syre ($ \ ce {O2} $), antingen av två metastabila tillstånd av molekylärt syre
• Tetraoxygen ($ \ ce {O4} $), en annan metastabil form

Från NASA, http://www.nasa.gov/topics/technology/features/atomic_oxygen.html , angående atomsyre:

Atomsyret existerar inte naturligt mycket länge på ytan av jorden, eftersom det är mycket reaktivt. Men i rymden, där det finns massor av ultraviolett strålning, bryts $ \ ce {O2} $ -molekyler lättare isär för att skapa atomsyre. Atmosfären i en låg jordbana består av cirka 96% atomsyre. I de tidiga dagarna av NASA: s rymdfärjuppdrag orsakade närvaron av atomsyre problem.

Dioxygen, eller triplet oxygen, är det mest kända allotrop av syre. Den har molekylformeln $ \ ce {O2} $. Syre har 8 elektroner med 2 i 1s, 2 i 2s, 4 i 3p-orbitalerna. Alternativt finns det 6 valenselektroner. Om det finns en annan syremolekyler, syre kopplas ihop, bildar en dubbelbindning med bindningsordning av två. Kort sagt, den potentiella energin för dioxygen är mycket mindre än för atomärt syre.

En intressant aspekt av syre är att den uppvisar paramagnetism till skillnad från $ \ ce {N2} $ och den kan finnas i två olika elektroniska tillstånd som kallas singlet oxygen. Bilden av molekylärt orbitaldiagram över syre gör detta tydligare:

MO-diagrammen ovan är för singlet syre $ a ^ 1 \ Delta g $ exciterat tillstånd, singlet syre $ b ^ 1 \ Sigma \ text {g +} $ exciterat tillstånd och triplettjordtillståndet $ X ^ 3 \ Sigma \ text {g -} $ respektive.

Vad du kanske märker är en snurrning i $ b ^ 1 \ Sigma \ text {g +} $ upphetsat tillstånd.

Denna definition hämtad från Purdue University sammanfattar Hunds regel om maximal enkelhet snyggt: varje omlopp i en underskal är ockuperat med en elektron innan någon omlopp är dubbelt upptagen, och alla elektroner i enstaka ockuperade orbitaler har samma snurr.

De två första diagrammen strider mot 1.) spin-urvalsregeln: spin-flips är förbjudna och 2.) Laporte-urvalsregel: övergångar mellan orbitaler av samma paritet är förbjudet, där paritet betyder symmetri med avseende på inversion. Det finns en tysk notation, gerade – som hänvisar till symmetrisk med avseende på inversion och ungerade – antisymmetrisk med avseende på inversion.

Det finns många sätt att producera ozon . https://en.wikipedia.org/wiki/Ozone#Production Ozon är en triatommolekyl med tre oxygener. Den är mycket mindre stabil än dioxygen och bryts ofta ner i dioxygen.

Det du kanske har förväxlats med är Daltons ”felaktiga” regel med största enkelhet. ” Dalton försökte lösa problemet med rätt förhållande och antal atomer i förhållande till den kemiska formeln.

Han antog att:

$$ \ ce {H + O – > H2O} $$

Vi vet dock att:

$$ \ ce {H2 + O2 – > 2H2O} $$

Det var inte förrän Avogadro och Gay-Lussac som uttalade lagen om flera proportioner och postulerade förekomsten av diatomiska molekyler, att vi nu kan lösa Daltons felaktiga hypotes.

När två element bildar en serie föreningar, är massorna av ett element som kombineras med en fast massa av det andra elementet i förhållandet mellan små heltal till varandra.

Kommentarer

• H + O = H2O, O har valens 2 och H har valensen 1. Om de reagerar med varandra, genom korset valensregel får vi H2O men eftersom det inte är balanserat kommer vi att få 2H + O = H2O
• @AbhishekMhatre Det verkar finnas ett grundläggande missförstånd du har med kemiska reaktioner. Försök läsa allt jag skrev ovan. Du gör exakt samma misstag som Dalton gjorde med sin regel av största enkelhet. Naturligtvis balanserade jag inte ’ exemplet ovan, men Dalton skulle balansera det som du gjorde.
• Denna text är ganska upplysande, men tyvärr gör den det inte svara på frågan.
• @Martin Tack för all din feedback. Det hjälper verkligen att fånga misstag som jag själv och andra förbiser, och hjälper till att förbättra svaret totalt.
• Ett bra svar +1. Men jag tror att han precis har börjat ta kemi som ämne. Så jag tror inte ’ att han förstod hälften av din text och kanske antar jag att han befinner sig i det steget där han precis har börjat veta om valenser och reaktioner och så.

Förbränning av vanliga produkter av kolhaltiga material ”är kolmonoxid och koldioxid. Produkterna bestämmer ekvationen. Ekvationen dikterar inte produkterna.

Kolsuboxid $ \ ce {C2O3} $ är känd. Bensenhexakarboxylsyra trianhydrid är en koloxid. Förbränning genererar i allmänhet enkla molekyler i djupa termodynamiska hål.