В отличие от неорганических веществ органические вещества имеют ряд характерных особенностей:
1) атомы углерода соединяться друг с другом;
2) образуют цепи и кольца, что не так типично для неорганических соединений. Это одна из причин многообразия органических соединений;
3) одной из важных особенностей органических соединений, которая накладывает отпечаток на все их химические свойства, является характер связей между атомами в их молекулах.
Эти связи имеют ярко выраженный ковалентный характер. Органические вещества в большинстве неэлектролиты, не диссоциируют в растворах на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом.
Время, необходимое для завершения реакций между органическими веществами, измеряется часами, а иногда и днями.
Если ионные (неорганические) соединения легко диссоциируют в воде на ионы и реакции между ними протекают весьма быстро, то органические вещества, содержащие простые(одинарные) С – С и С – Н связи, взаимодействуют между собой с большим трудом.
При нагревании в пределах 400–600 °C органические соединения полностью разлагаются и обугливаются, а в присутствии кислорода сгорают. Это объясняется сравнительно небольшой прочностью связи между атомами углерода (355,6 кДж/моль);
4) важной особенностью органических соединений является и то, что среди них широко распространено явление изомерии;
5) имеется множество соединений углерода, которые обладают одинаковым качественным и количественным составом и одинаковой молекулярной массой, но совершенно различными физическими и даже химическими свойствами;
6) многие органические соединения являются непосредственными носителями, участниками или продуктами процессов, которые протекают в живых организмах, – ферменты, гормоны, витамины.
Особенности атома углерода объясняются его строением:
1) он имеет четыре валентных электрона;
2) атомы углерода образуют с другими атомами, а также друг с другом общие электронные пары. При этом на внешнем уровне каждого атома углерода будет восемь электронов (октет), четыре из которых одновременно принадлежат другим атомам.
В органической химии обычно пользуются структурными формулами, поскольку атомы имеют пространственное расположение в молекуле.
Угольная кислота образуется при растворении в воде диоксида углерода:
Содержание угольной кислоты в растворе увеличивается при понижении температуры раствора и увеличении давления углекислого газа.
Также угольная кислота образуется при взаимодействии её солей (карбонатов и гидрокарбонатов) с более сильной кислотой. При этом бо́льшая часть образовавшейся угольной кислоты, как правило, разлагается на воду и диоксид углерода.
Опасная плотность диоксида углерода (CO2) определяется как содержание CO2 в воздухе, превышающее 5000 ppm (частей на миллион). Данный уровень CO2 может привести к головокружению, утомлению и потере сознания.
Для расчёта необходимо знать объём воздуха (V), содержание CO2 в воздухе (C) и молярную массу CO2 (M). Молярная масса CO2 составляет 44 г/моль.
Опасная плотность CO2 (определенная в мг/л) может быть рассчитана следующим образом:
C = (5000 ppm / 1 000 000) * V
C_CO2 = (5000/1 000 000) * (V - V_H2O) * M_CO2 / 22.4
Здесь V_H2O - объём водяного пара в смеси воздуха и CO2 (в литрах), который должен быть вычтен из общего объема воздуха (V).
Пример: Пусть, по наблюдениям установлено, что в комнате объёмом 1500 кубических метров содержится 0,5% CO2. Рассчитать опасность данной ситуации.
C_CO2 = (5000/1 000 000) * (1500 - V_H2O) * 44 / 22.4
C_CO2 = 0,022 мг/л
Таким образом, опасной считается плотность более 0,022 мг/л CO2 в смеси с воздухом.