„Związki nieorganiczne węgla i ich właściwości”.

Węglany, sole i  estry kwasu węglowego. Zawierają anion CO₃^2- lub HCO₃^- (w wodorowęglanach). Wykazują trwałość znacznie większą niż kwas węglowy. W  wodzie rozpuszczalne są tylko węglany litowców oraz wodorowęglany litowców i  berylowców. Sole te ulegają hydrolizie.

Ogrzewanie węglanów powoduje ich rozkład na tlenek metalu i  dwutlenek węgla (tylko węglany litowców można stopić bez uprzedniego rozkładu) - również w reakcji z  kwasami rozkładają się z uwolnieniem tego gazu.

Do ważniejszych należą: węglan amonu, węglan magnezu, węglan potasu, węglan sodu, węglan wapnia.

Węglan amonu, węglan dwuamonu, (NH₄)₂CO_3,, bezbarwna substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie, w temperaturze 60°C ulega rozkładowi na amoniak, dwutlenek węgla i  wodę.

Węglan amonu można otrzymać w  reakcji podwójnej wymiany między siarczanem amonu a  węglanem wapnia.

Jest odczynnikiem laboratoryjnym, składnikiem mieszanin oziębiających i środków gaśniczych, znajduje ponadto zastosowanie w lecznictwie, w przemyśle winiarskim, włókienniczym, ceramicznym, gumowym, spożywczym.

Węglan magnezu, MgCO₃, biały, lekki proszek, trudno rozpuszczalny w  wodzie, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach i roztworach soli amonowych. Powstaje w reakcji siarczanu magnezu z  węglanem sodu.

Stosowany w przemyśle gumowym, szklarskim, w lecznictwie i kosmetyce, do wyrobu atramentów, a także innych związków magnezu.

Węglan potasu, węglan dwupotasu, potaż, K₂CO₃, biała substancja krystaliczna, dobrze rozpuszczalna w  wodzie, o temperaturze topnienia 891°C. Tworzy hydraty, posiada własności higroskopijne, w roztworach wodnych hydrolizuje.

Pod wpływem kwasów ulega rozkładowi wydzielając dwutlenek węgla. Otrzymywany jest przez wprowadzanie dwutlenku węgla do wodnego roztworu wodorotlenku potasu.

Stosowany w przemyśle szklarskim, ceramicznym, do produkcji środków piorących, do otrzymywania innych związków potasu.

Węglan sodu, węglan dwusodu, soda, soda amoniakalna, soda kalcynowana, Na₂CO₃, biała substancja krystaliczna, rozpuszczalna w  wodzie, o  temperaturze topnienia 853°C. Tworzy hydraty, posiada własności higroskopijne, w roztworach wodnych hydrolizuje.

Pod wpływem kwasów ulega rozkładowi wydzielając dwutlenek węgla. Na skalę przemysłową węglan sodu otrzymuje się metodą amoniakalną Solvaya, której zasadniczymi etapami są: wprowadzanie dwutlenku węgla do roztworu chlorku sodu nasyconego aminiakiem, w wyniku czego powstaje wodorowęglan sodu oraz termiczny rozkład (kalcynacja) odsączonego wodorowęglanu z utworzeniem węglanu sodu.

Stosowany w przemyśle szklarskim, do produkcji środków piorących i papieru, do zmiękczania wody, jako odczynnik laboratoryjny i  topnik.

Węglan wapnia, CaCO₃, biała substancja krystaliczna, trudno rozpuszczalna w  wodzie - rozpuszcza się w wodzie nasyconej dwutlenkiem węgla (przechodząc w wodorowęglan wapnia) lub w roztworze chlorku amonu (przechodząc w chlorek wapnia).

W wysokich temperaturach, a także pod wpływem kwasów ulega rozkładowi z wydzieleniem dwutlenku węgla. W przyrodzie występuje w postaci minerałów: aragonitu i  kalcytu.

Stosowany do wyrobu papieru, kitu, past do zębów, farb, gumy, wapnia palonego, cementu, kredy do pisania.

Węgliki, M_xC_y, związki węgla z pierwiastkami mniej elektroujemnymi. W zależności od typu wiązania, rozróżnia się węgliki:

1. jonowe, tworzone głównie przez metale grup I A, II A, III A. Są to substancje krystaliczne, pod wpływem wody ulegają rozkładowi z wydzieleniem odpowiedniego węglowodoru. Przykłady: Na₂C₂, BaC₂, Al₄C₃.

2. międzywęzłowe (metaliczne), tworzone przez metale grup IV B, V B, VI B. Odznaczają się twardością i kruchością, topią się w wysokich temperaturach, odporne chemicznie, mają metaliczny połysk, przewodzą prąd elektryczny. Atomy węgla zajmują pozycje międzywęzłowe w sieci krystalicznej utworzonej przez atomy metali. Przykłady: TiC, MoC, V₂C, W₂C.

3. kowalencyjne będące związkami węgla z pierwiastkami o porównywalnej elektroujemności, które tworzą z nim wiązanie kowalencyjne. Bardzo twarde substancje krystaliczne, bierne chemicznie. Przykłady: SiC, B₄C.

Węgliki otrzymuje się przez bezpośrednią reakcję pierwiastka lub jego tlenku z węglem lub węglowodorami. Znajdują szerokie zastosowanie jako materiały ścierne i ogniotrwałe, reduktory (w metalurgii), katalizatory, a także w produkcji narzędzi skrawających i elementów oporowych.

Cyjanki, sole kwasu cyjanowodorowego. Dobrze rozpuszczalne w wodzie są cyjanki litowców i berylowców. Cyjanki łatwo hydrolizują. Ogrzewane z siarką, przechodzą w tiocyjaniany. Tworzą związki kompleksowe z  metalami przejściowymi.

Do najważniejszych należą cyjanki sodu i cyjanki potasu. Cyjanek sodu jest otrzymywany z amidku sodu ogrzewanego z węglem albo z cyjanoamidku wapnia ogrzewanego z węglem i sodą.

Cyjanki znajdują zastosowanie w  galwanotechnice oraz metalurgii złota i srebra. Cyjanki organiczne noszą nazwę nitryli.

Tlenek węgla, czad, CO, bezbarwny, bezwonny gaz, lżejszy od powietrza, trudno rozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w alkoholu, temperatura wrzenia -191,5°C. Utlenia się do dwutlenku węgla. Aktywny chemicznie, reaguje z chlorem (fosgen), siarką (tlenosiarczek węgla), metalami (karbonylki), zasadami (mrówczany), wodorem (gaz do syntezy).

Tlenek węgla otrzymuje się przez niecałkowite utlenianie węgla lub reakcję węgla z parą wodną. Jest składnikiem technicznie ważnych gazów: miejskiego, generatorowego, do syntezy, wodnego. Wykorzystywany jako reduktor do wydzielania metali z ich tlenków.

Dwutlenek węgla (CO₂), bezbarwny gaz, pozbawiony zapachu, niepalny, cięższy od powietrza, dobrze rozpuszczalny w  wodzie. Łatwo ulega skropleniu. W temperaturze -78,5°C sublimuje. W przyrodzie występuje w stanie wolnym lub związanym. W laboratorium otrzymywany w reakcji kwasu solnego z  marmurem. W przemyśle, źródłami CO₂ są: wypalanie wapieni, spalanie koksu w powietrzu, procesy fermentacyjne.

Dwutlenek węgla jest wykorzystywany do produkcji sody amoniakalnej, wody sodowej, suchego lodu. Stężenie w powietrzu atmosferycznym - ok. 0,03%, w powietrzu wydechowym - ok. 4-5%, w powietrzu pęcherzykowym - 5-6%. Dwutlenek węgla jest czynnikiem regulującym oddychanie przez działanie pobudzające ośrodek oddechowy.

Niedobór dwutlenku węgla we krwi (hipokapnia, hipokarbia) powoduje spłycenie oddychania, a nawet chwilowy bezdech. Nadmiar tego gazu (hiperkapnia, hiperkarbia) wywołuje pogłębienie i przyspieszenie oddychania, a następnie porażenie ośrodka oddechowego, utratę przytomności i bezdech.

Stłumienie czynności ośrodka oddechowego, np. przez narkotyki, środki nasenne, wywołuje spłycenie i zwolnienie oddychania, doprowadza do zalegania (retencja) dwutlenku węgla w ustroju (hiperkapnia, hiperkarbia) i kwasicy oddechowej. Typowymi cechami klinicznymi tego stanu są: przyspieszenie tętna, wzrost ciśnienia tętniczego krwi, zaczerwienienie skóry i pocenie się.

Prawidłowa prężność dwutlenku węgla we krwi tętniczej wynosi 5,3 kPa (40 mm Hg). Wzrost prężności powyżej 60 mm Hg wymaga, w celu usunięcia nadmiaru dwutlenku węgla, sztucznego zwiększenia wentylacji płuc przez zastosowanie oddechu wspomaganego lub kontrolowanego (hiperkapnia, hipokapnia, deprasja oddachowa).

Kwas węglowy, H₂CO₃, wodny roztwór dwutlenku węgla, bardzo nietrwały, słaby kwas. Tworzy dwa szeregi soli: obojetne i kwaśne (węglany). Znajduje zastosowanie w produkcji napojów orzeźwiających.

---