KIMIKA!|基礎から学ぶ高校化学

炭素Cの単体・化合物の性質・製法

約 4 分
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単体の分類

  

黒鉛 ダイヤモンド フラーレン
化学式 C(化学式) C(組成式) C60,C70(,C80
黒色 無色透明
構造 C原子により形成された6角形の層が分子間力で結合 C原子が四面体の頂点方向に共有結合 C原子がサッカーボール型に結合
性質 やわらかい
もろい
電気をよく通す
金属光沢あり
極めて硬い
電気を通さない
ナノテクノロジーに利用

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炭素の酸化物

一酸化炭素CO

実験室的製法

一酸化炭素COを実験室で作るときには、ギ酸HCOOHに濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。

HCOOH → CO + H2O

工業的製法

一酸化炭素COを工業的に作るときには、炭素Cに水蒸気H2Oを反応させる。

C + H2O → CO + H2

性質

一酸化炭素COについて覚えておいてほしい性質は次の2つ。

  • 無色無臭なのにも関わらず有毒
  • 水に溶けにくく、中性
  • 還元性がある
  • 一酸化炭素COは、無色無臭で有害な気体。
    通常、有害な気体は異臭がしたり色がついていたりすることが多いので、かなり特徴的と言える。

    また、一酸化炭素は水に溶けにくい中性気体で、還元性をもつ。(下の反応は一酸化炭素によるFe2O3の還元)

    Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

    一酸化炭素COが酸素を受け取ってCO2に、酸化鉄Fe2O3は酸素がとれて(=還元されて)単体のFeになっているね。

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    二酸化炭素CO2

    実験室的製法

    二酸化炭素CO2を実験室で作る時には、炭酸カルシウムCaCO3に塩酸HClを加える。

    CaCO3 + 2HCl → CO2 + CaCl2 + H2O

    この反応は、弱酸遊離反応の一種だね。
    弱酸遊離反応に関して詳しいことは「弱酸・弱塩基遊離反応」を見てみてね。

    工業的製法

    二酸化炭素を工業的に作る時には、炭酸カルシウムCaCO3を加熱する。

    CaCO3 → CaO + CO2

    この反応は熱分解反応の一種だね。
    熱分解反応について詳しいことは「全部で3パターン!高校化学で頻出の熱分解反応3パターンまとめ!!」を見てみてね。

    性質

    二酸化炭素の性質で押さえておかなければならないのは次の3つ。

  • 無色無臭の気体
  • 水に溶け、弱酸性を示す
  • 石灰水(Ca(OH)2水溶液)を白濁させる
  • 二酸化炭素は無色無臭の気体であり、一酸化炭素と異なり毒性はない。

    また、水に(少しだけ)溶けて、弱酸性を示す。

    CO2 + H2O → H2CO3

    さらに、石灰水(Ca(OH)2水溶液)を白濁させるという性質ももつ。

    CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

    反応で生じる白色の沈殿CaCO3が白濁の原因となるんだ。

    ちなみに、CaCO3の沈殿は過剰のCO2を吹き込むと再び溶解する。(=白濁が消える

    CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

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