Lihtsamad süsinikuühendid

  • Millest koosneb maagaas?
  • Millal tekib põlemise käigus vingugaas?
  • Millised omadused on süsihappegaasil?
Seotud sisu
Muud tegevused

Kanaarilinnud

20. sajandil oli kaevurite töös üks peamisi ohte kaevanduse õhus sisalduv mürgine, lõhnatu ja värvitu süsinikoksiid. Selleks, et süsinik­oksiidi võimalikult vara märgata, võeti kaevandusse kaasa kanaarilind. Kanaarilind on mürgiste gaaside suhtes väga tundlik ja jääb enne haigeks kui inimene. Kui kanaarilind jäi haigeks või lausa suri, siis teadsid kaevurid, et on aeg kaevandusest põgeneda või panna ette kaitsev gaasimask.

Kanaarilinnud
Seotud sisu
Muud tegevused

Metaan (CH4)

Metaan on lihtsaim süsiniku ja vesiniku ühend. Metaanis on süsinik kõige enam redutseerunud olekus, süsiniku oksüdatsiooni­aste on –IV. Metaan on värvusetu, lõhnatu ja maitsetu gaas, mis vees lahustub võrdlemisi vähe ning on õhust tublisti kergem (väiksema tihedusega). Metaan põleb hästi:

Maagaas sisaldab üle 90% metaani. Maagaasi leek
Kui orgaanilised ained lagunevad ilma õhu juurdepääsuta, siis tekib soogaas, mis sisaldab metaani. Järve põhjas tekkinud soogaas moodustab jää sisse mulle

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Sellepärast kasutatakse metaani gaasilise kütusena. Metaan on maagaasi põhiline koostisosa, seda leidub ka gaasides, mis tekivad orgaaniliste ainete lagunemisel ilma õhu juurdepääsuta (soogaas). Segus õhuga metaan süttib ja plahvatab kergesti.

Metaani molekulis on süsiniku aatom seotud 4 vesiniku aatomiga kovalentse üksiksideme kaudu (peale ühekordse ehk üksik­sideme on olemas ka kaksik- ja kolmik­sidemed). Sidemed paigutuvad süsiniku aatomi ümber üksteisest võimalikult kaugel. Nii on molekul püsivaimas (madalaima energiaga) olekus.

Metaani molekulis paigutuvad 4 üksiksidet samamoodi nagu teemandi struktuuris: kõik sidemed on suunatud korrapärase nelitahuka tippude poole. See on ainuke võimalus paigutada 4 ühesugust üksiksidet ja nendega seotud 4 vesiniku aatomit üksteisest võimalikult kaugele ja samal ajal võrdsele kaugusele. Metaanis on kahe sideme vaheline nurk 109°. Metaani molekul on ruumiline
Metaani molekul
  • CH4 on õhust kergem gaas.
  • CH4 leidub looduses.
  • CH4 ei lahustu märgatavalt vees.
  • CH4 ei põle ega soodusta põlemist.
  • CH4 põleb hästi.
  • CH4 on väga mürgine.
Seotud sisu
Muud tegevused

Süsinikoksiid (CO)

Süsiniku oksiide on kaks: CO ja CO2. Süsinik­oksiidis (CO) on süsiniku oksüdatsiooni­aste II. Süsinik­oksiidi molekulis pole süsiniku aatom oma kõige püsivamas olekus, sest tal ei ole nelja kovalentset sidet. Seepärast läheb CO võimaluse korral üle süsinik­dioksiidiks, kus süsiniku aatomil on 4 sidet (kummagi hapniku aatomiga 2 sidet). Süsinik­oksiid on kõrgemal temperatuuril tugev redutseerija. Ta põleb hästi:

CO sinakas leek süte kohal
CO on mürgine gaas

2 CO + O2 → 2 CO2

Süsinikoksiidi nimetatakse ka vingugaasiks, kuna see tekib süsiniku ja süsinikuühendite põlemisel hapnikupuudusest (näiteks kui ahju siiber liiga vara suletakse):

2 C + O2 → 2 CO

Süsinikoksiid on värvitu ja lõhnatu, vees vähe lahustuv väga mürgine gaas, mille tihedus on peaaegu samasugune kui õhul. Suure reageerimis­võime tõttu ühineb ta tugevasti vere hemoglobiiniga, veri kaotab hapniku sidumise ja edasikandmise võime ning inimene võib lämbuda. Veega süsinikoksiid ei reageeri.

CO molekul on tasapinnaline
  • CO on mürgine.
  • CO reageerib veega.
  • CO reageerib hapnikuga.
  • CO tekib, kui põlemisel on hapnikku liiga vähe.
  • CO on õhust raskem gaas.
Seotud sisu
Muud tegevused

Süsinikdioksiid (CO2)

Süsinikdioksiid on värvitu, nõrga hapuka lõhna ja maitsega, vees üsna hästi lahustuv ja õhust 1,5 korda suurema tihedusega gaas. CO2 on süsiniku tähtsaim oksiid, mis tekib süsiniku ja süsiniku­ühendite põlemisel hapniku­külluses:

Miks muudab tulekahju korral tuuletõmbus (näiteks akende avamisel) põlemise intensiivsemaks ning tulekustutamise raskemaks?
Vahtplastis võib kasutada täitegaasina õhu asemel ka süsinikdioksiidi. Mis omadusel see põhineb? Mille poolest on süsinikdioksiid ohutum kui õhk?
Vahtplasti sees on palju väikeseid mullikesi, mis on täidetud gaasiga

C + O2 → CO2

C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O

Kuna CO2 on põlemise lõppsaadus, siis ta ei põle. Seetõttu kasutatakse teda tulekustutus­töödel.

Süsinikdioksiid on happeline oksiid. Selle lahustumisel vees tekib nõrk ja ebapüsiv süsihape:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Võrrandis märgivad mõlemas suunas nooled seda, et reaktsioon kulgeb kergelt nii ühes kui ka teises suunas. Süsihape võib kergesti laguneda tagasi CO2-ks ja H2O-ks.

CO2 tekib ka karbonaatide lagunemisel kõrgemal temperatuuril:

CaCO3 →t° CaO + CO2

CO2 molekul on tasapinnaline

Mõtlemist

  • Miks põlevad ained puhtas hapnikus palju intensiivsemalt kui õhus? Mitu korda on põlemis­reaktsioon puhtas hapnikus kiirem kui õhus?
  • Miks ei peeta süsihappe­gaasi happe­sademete tekitajaks, kuigi see on happeline oksiid?
  • CO2 on mürgine.
  • CO2 reageerib veega.
  • CO2 reageerib hapnikuga.
  • CO2 tekib, kui põlemisel on hapnikku piisavalt.
  • CO2 on õhust raskem gaas.

Reaktsiooni CaCO3 →t°CaO + CO2

kasutatakse  tootmiseks .

Seotud sisu
Muud tegevused

Ma tean, et ...

  • Metaan (CH4):
    • süsiniku oksüdatsiooniaste (o-a) on –IV;
    • molekul on ruumiline (tetraeedriline);
    • sisaldab ainult üksiksidemeid;
    • on hästi põlev gaas.
  • Süsinikoksiid (CO):
    • süsiniku oksüdatsiooniaste (o-a) on II;
    • tekib C ja tema madalama oksüdatsiooniastmega ühendite põlemisel hapnikuvaeguses;
    • on hästi põlev gaas;
    • on mürgine.
  • Süsinikdioksiid (CO2):
    • süsiniku oksüdatsiooniaste (o-a) on IV;
    • tekib C ja tema ühendite oksüdeerumise lõppsaadusena hapnikukülluses;
    • on mittepõlev gaas;
    • lahustub vees, tekib süsihape H2CO3 .
Seotud sisu
Muud tegevused

Küsimused ja ülesanded

  1. Miks ei ole metaani molekul tasapinnaline, vaid ruumiline? 
  2. Kas metaaniga täidetud õhupall tõuseb üles?
  3. Koosta molekulimudelite komplektist või plastiliinist ja tikkudest metaani molekuli tetraeedriline mudel.
  4. Kuidas muutuvad süsiniku ja vesiniku oksüdatsiooniastmed, kui metaan lagundatakse kuumutamisel õhu juurdepääsuta? CH4 → C + 2 H2.
  5. Miks CO2 ei põle ka puhtas hapnikus?
  6. Milline ühend võiks tekkida, kui gaasiline CO2 juhtida NaOH lahusesse? Kirjuta reaktsioonivõrrand. 
  7. Tõesta, et süsihape H2CO3 on väga nõrk hape.
  8. Süsinikoksiid CO on lõhnatu gaas. Püüa seletada, miks on siiski tunda vingu lõhna, kui ahju siiber liiga vara sulgeda. 
Seotud sisu
Muud tegevused