はじめに

多くの高校生・受験生が「暗記不十分」な状態で放置している無機化学。このページでは、炭素の単体とその化合物・イオンについて、性質や各種反応、製法などを1から丁寧に解説していく。ぜひこの機会に知識を定着させ、ライバルと差をつけよう!

スポンサーリンク

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

スポンサーリンク

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。

\[
HCOOH → CO + H_{2}O
\]

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。

\[
C + H_{2}O → CO + H_{2}
\]

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)

    \[
    Fe_{2}O_{3} + 3CO → 2Fe + 3CO_{2}
    \]

    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。


    スポンサーリンク

    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。

    \[
    CaCO_{3} + 2HCl → CO_{2} + CaCl_{2} + H_{2}O
    \]

    この反応は、弱酸遊離反応の一種。
    弱酸遊離反応に関して詳しいことは弱酸・弱塩基遊離反応を参照しよう。

    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。

    \[
    CaCO_{3} → CaO + CO_{2}
    \]

    この反応は熱分解反応の一種。
    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!!」を参照しよう。

    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。

    \[
    CO_{2} + H_{2}O → H_{2}CO_{3}
    \]

    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。

    \[
    CO_{2} + Ca(OH)_{2} → CaCO_{3} + H_{2}O
    \]

    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

    \[
    CaCO_{3} + CO_{2} + H_{2}O → Ca(HCO_{3})_{2}
    \]

    スポンサーリンク

    関連:無機化学の勉強法と参考書。

    無機化学はきちんとした勉強法と参考書で勉強していけば、誰しも成果を出すことができる分野。化学のグルメでは、無機化学を学ぶ上でオススメの勉強法や参考書、問題集を多く紹介している。是非自分の勉強の方針を決める参考にしてほしい。

  • 【大学受験】無機化学のオススメ勉強法・参考書・問題集を一挙紹介!
  • 『福間の無機化学の講義』暗記から解放!日本最高レベルの無機参考書の使い方をレビュー。
  • 『橋爪のゼロから劇的!にわかる 無機・有機化学の授業』初学者にオススメの参考書の使い方をレビュー。
  • 『岡野の化学が初歩からしっかり身につく』超絶人気参考書の使い方をレビュー。
  • 『宇宙一わかりやすい高校化学(無機化学)』イラスト豊富な無機参考書の使い方をレビュー。
  • 化学のグルメ「【Youtube】ショートアニメーション講義」

  • スポンサーリンク

    関連:まとめプリント、作りました。

    化学のグルメオリジナルテキスト「無機化学攻略セット(まとめプリント・ドリル)」の販売を開始しました!

    入試頻出事項を網羅したまとめプリントとそれを定着させるためのドリルを使って、苦手な人の多い無機の暗記を攻略できる構成になっています。詳細は【公式】無機化学攻略セット(まとめノート・ドリル)にて!


    スポンサーリンク

     

    MAIN


    SNS


    OTHER