Путешествие в Страну элементов

В чистом виде эту кислоту получить невозможно, потому что она очень неустойчива. Напротив, соли угольной кислоты — карбонаты и бикарбонаты — соединения устойчивые. Самое важное из них — карбонат натрия Na₂CO₃, или сода, — находит огромное применение в промышленности и хозяйстве. Аналогичное соединение калия (K₂CO₃) называется поташом. Как и все соли калия, это очень ценное удобрение. Если металл заместил в молекуле угольной кислоты только один атом водорода, получается бикарбонат. Наиболее известный бикарбонат — двууглекислая, или питьевая, сода NaHCO₃.

Другое важное соединение углерода с кислородом — его окись CO.

Как мы уже говорили, окись углерода образуется при горении угля, если количество кислорода недостаточно для его полного сгорания. При нехватке воздуха в нижней части печи, где кислород еще есть, идет обычное горение с образованием углекислого газа: C + O₂ = CO₂, а в верхней ее части раскаленный уголь омывается уже не воздухом, а CO₂, уголь отнимает кислород у углекислого газа и образуется окись углерода: C + CO₂ = 2CO.

Окись углерода иногда называют угарным газом, потому что она очень ядовита. Отравление ею (угар) часто происходит при преждевременном закрывании дымохода в печи. При отравлении окисью углерода человеческая кровь теряет способность поглощать и передавать тканям организма кислород воздуха. Это может привести к смерти.

Взамен недостающего (до устойчивого соединения CO₂) кислорода окись углерода охотно присоединяет другие атомы или группы атомов. Химики в таких случаях говорят о склонности к реакциям присоединения. Например, при температуре около 500 °C или просто на свету окись углерода «захватывает» два атома хлора: CO + Cl₂ = COCl₂. Образуется известное отравляющее вещество — фосген. Фосген — очень ценный реактив для получения многих сложных органических соединений. При повышенной температуре и большом давлении окись углерода соединяется с металлами; таким путем удается получить, в частности, летучее соединение железа — карбонил железа Fe(CO)₅.

При сгорании окиси углерода выделяется большое количество тепла, поэтому ее получают в различных газогенераторных установках и используют как горючий газ.

При подземной газификации уголь в значительной степени превращается в окись углерода, которая затем выводится по трубам на поверхность и используется.

С помощью окиси углерода может быть получена синильная, или цианистоводородная, кислота HCN, например, при взаимодействии с аммиаком: СО + NH₃ = HCN + H₂O.

Синильная кислота — один из самых сильных ядов.

При высоких температурах углерод соединяется со многими металлами, образуя карбиды. Наиболее известны карбиды вольфрама WC и W₂C. Они незаменимы при изготовлении сверхтвердых сплавов, по твердости приближающихся к алмазу.

Самым простым соединением углерода с водородом, находящимся на условной границе органических и неорганических соединений, является газ метан CH₄. Он получается при высокой температуре прямо из углерода и водорода. В природе он образуется при разложении органических веществ без доступа воздуха. Метан — главная часть природных горючих газов.

Атомы водорода в метане могут полностью или частично заместиться на атомы галоидов. При замещении трех атомов водорода атомами хлора образуется хлороформ CHCl₃, широко применяемый в медицине, а если все четыре атома водорода замещены хлором, получается четыреххлористый углерод CCl4 — очень хороший негорючий растворитель. Различные смеси таких галоидных соединений углерода, как CCl₂F₂, CClF₃ и т. д., носят техническое наименование фреонов и используются в холодильной технике.

Во всяком случае, и по многообразию своих неорганических соединений углерод занимает одно из ведущих мест среди всех элементов периодической системы.

Кремний — «бог» неорганической природы

Кремний — замечательный химический элемент, атомы которого широко распространены на Земле. Хотя оболочка нашей планеты слагается из огромного количества не похожих друг на друга минералов, кремний занимает видное место в большинстве из них. На долю кремния приходится около 30 процентов веса земной коры. Кремний содержится во всех растениях. Особенно много его в хвоще и бамбуке.

В небольших количествах кремний входит также в состав живых организмов, а некоторые микроорганизмы используют растворенную в океане кремниевую кислоту для постройки своих крошечных скелетов. В организме человека кремния менее 0,1 процента, и его биологическая роль пока неясна.

Атом кремния так же, как и атом углерода, четырехвалентен. Это значит, что он может присоединить четыре одновалентных атома, например водорода или фтора.

Сравнительно большая химическая активность кремния приводит к тому, что элемент не может находиться в природе в свободном состоянии.