ההבדל העיקרי - פחמן דו חמצני מול פחמן חד חמצני

גז הוא אחת משלוש המדינות העיקריות בהן כל חומר יכול להתקיים. שני הסוגים הנוספים הם מוצקים ונוזלים. לגזים יש תכונות ייחודיות שאין למוצקים ולנוזלים. מולקולות הגז קטנות מאוד ויש מעט מאוד אינטראקציות בין מולקולות הגז. יסודות ומולקולות שונות קיימים כגזים בטמפרטורת החדר. פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני הם שני גזים כאלה. ה ההבדל העיקרי בין פחמן דו חמצני לפחמן חד חמצני זה פחמן דו חמצני מורכב משני אטומי חמצן יחד עם אטום פחמן ואילו פחמן חד חמצני מורכב מאטום חמצן אחד יחד עם אטום פחמן.

אזורי מפתח מכוסים

1. מהו פחמן דו חמצני - הגדרה, מבנה, מאפיינים, יישומים 2. מהו פחמן חד חמצני - הגדרה, מבנה, מאפיינים, יישומים 3. מה ההבדל בין פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: פחמן, חומצה פחמנית, פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, דיפול, קשר כפול, מסה מולרית, נוסחה מולקולרית, חמצן, פוטוסינתזה, טריפל בונד

מהו פחמן דו חמצני

פחמן דו חמצני הוא גז בטמפרטורת החדר בעל הנוסחה המולקולרית CO₂. גז זה נפוץ מאוד מכיוון שהוא משתחרר במהלך הנשימה של אורגניזמים חיים. הוא גם מרכיב מרכזי בתהליך הפוטוסינתזה של אוטוטרופים.

המסה המולקולרית של מולקולת הפחמן הדו חמצני היא כ 44 גרם/מול. זהו גז חסר צבע וחסר ריח. הצורה המולקולרית של פחמן דו חמצני היא לינארית. שני אטומי החמצן מחוברים לאטום הפחמן על ידי שני צדיו עם קשרים כפולים קוולנטיים. אורכו של קשר אחד C = O הוא בערך 116.3 אחר הצהריים. המולקולה היא סימטרית. לכן הוא אינו דיפול. (דיפול הוא כל מולקולה בעלת מטענים חשמליים חלקיים על האטומים בשל סוג הקישור שיש להם במולקולה זו).

איור 01: מבנה המקל והכדור התלת -ממדי של מולקולת הפחמן הדו -חמצני. אטום הפחמן מוצג בצבע שחור ואילו שני אטומי החמצן בצבע אדום.

פחמן דו חמצני מומס היטב ביצירת מים חומצה פחמנית (ח₂שיתוף₃). אבל חומצה פחמנית היא חומצה חלשה בתמיסה מימית; לפיכך, הוא מנותק חלקית ליונים שלו. לכן, קיים שיווי משקל בין פחמן דו חמצני גזי לחומצה פחמנית במים.

איור 02: ניתן להמיס פחמן דו חמצני אטמוספרי במים.

נמצא כי תכולת הפחמן הדו חמצני באטמוספירה היא כ -0.03% והוא גדל במהירות. גידול זה נובע בעיקר משריפת דלק מאובנים וכריתת יערות. אחד התוצרים העיקריים של שריפת דלק מאובנים הוא פחמן דו חמצני. רוב הפחמן הדו חמצני האטמוספרי נספג ביערות. במילים אחרות, פחמן דו חמצני מנוצל על ידי עצים לתהליך הפוטוסינתזה שלהם. אך עם כריתת יערות, כמות הפחמן הדו -חמצני שצומחת הצומח מצטמצמת. כתוצאה מכך, אחוז הפחמן הדו חמצני באטמוספירה עולה.

עם זאת, הכמויות המוגברות של פחמן דו חמצני באטמוספירה אינן שליליות מכיוון שפחמן דו חמצני הוא גז חממה. גזי חממה מסוגלים לספוג ולפלט קרינה אינפרא אדומה. זה גורם לעלייה מהירה של ההתחממות הגלובלית.

מהו פחמן חד חמצני

פחמן חד חמצני הוא גז בטמפרטורת החדר, עם נוסחה מולקולרית CO. הוא מורכב מאטום פחמן אחד ואטום חמצן אחד בלבד. מכאן שהמבנה לינארי במהותו. אטום החמצן נקשר לאטום הפחמן באופן קוולנטי. אך שלא כמו בפחמן דו חמצני, לפחמן חד חמצני יש קשר משולש בין פחמן וחמצן. הקשר המשולש מורכב מקשר כפול וקשר תיאום. לאחר היווצרות הקשר הכפול, ישנם שני זוגות אלקטרונים בודדים על אטום החמצן. אחד הזוגות הבודדים הללו נתרם לאטום הפחמן על מנת ליצור מולקולה יציבה. אחרת, אטום הפחמן אינו מציית לכלל האוקטט ושני הזוגות הבודדים דוחים זה את זה, וכתוצאה מכך מולקולה לא יציבה.

איור 03: מבנה המקל והכדור של פחמן דו חמצני. אטום הפחמן הוא בצבע שחור ואילו אטום החמצן בצבע אדום.

אורך הקשר בין פחמן וחמצן הוא בערך 112.8 אחר הצהריים; זה פחות מזה של פחמן דו חמצני מכיוון שלפחמן דו חמצני יש קשר כפול בין פחמן וחמצן ואילו לפחמן חד חמצני יש קשר משולש בין פחמן לחמצן. הקשר המשולש מחבר את שני האטומים בחוזקה מאשר קשר כפול, ולכן אורך הקשר מצטמצם.

מכיוון שאטום החמצן הוא אלקטרו -שלילי יותר מפחמן, יש רגע דיפול קל במולקולת חד תחמוצת הפחמן. עם זאת, זה אינו דיפול חזק מכיוון שיש קשר תיאום שתורם אלקטרונים לפחמן (הדיפול גורם למטען חיובי חלקי על אטום הפחמן והאלקטרונים שנתרמו על ידי חמצן יכולים לנטרל כמות מסוימת של מטען זה).

יש כמות קטנה מאוד של פחמן חד חמצני באטמוספירה. פחמן חד חמצני נחשב לגז רעיל. הסיבה לכך היא שהוא יכול להיקשר עם המוגלובין בדם (שבו מולקולות החמצן נקשרות) ולחסום את העברת החמצן לתאי הגוף. לכן, תאי הגוף אינם מקבלים מספיק חמצן שיכול לגרום למוות של אותם תאים.

פחמן חד חמצני הוא תוצר לוואי של בעירה לא שלמה של דלקים מאובנים. כאשר כמות גבוהה של פחמן חד חמצני קיימת באוויר היבש, הוא נחשב כאוויר מזוהם.

כאשר פחמן דו חמצני מועבר דרך פחם מחומם (פחמן), נוצר פחמן חד חמצני. פחמן חד חמצני משמש כסוכן מפחית על ידי חמצון לפחמן דו חמצני. מצב החמצון של הפחמן בפחמן חד חמצני הוא +2 והוא מתחמצן למצב +4 בפחמן דו חמצני. מלבד זאת, ניתן להשתמש בפחמן חד חמצני כדי לבודד מתכת נחושת (Cu) מ- CuO (תחמוצת נחושת). התגובה ניתנת להלן.

CuO_(ים) + CO_(ז) → Cu_(ים) + CO_{2 (ז)}

תגובה מרכזית של פחמן חד חמצני היא התגובה עם מתכות מעבר. תכונה זו משמשת להשגת אלמנטים מתכת מעבר טהורים מתוך תרכובותיהם. לדוגמא: טיהור ניקל

ההבדל בין פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני

הַגדָרָה

פחמן דו חמצני: פחמן דו חמצני הוא גז בטמפרטורת החדר בעל הנוסחה המולקולרית CO₂.

פחמן חד חמצני: פחמן חד חמצני הוא גז בטמפרטורת החדר, עם הנוסחה המולקולרית CO.

הרכב

פחמן דו חמצני: פחמן דו חמצני מורכב מאטום פחמן המחובר לשני אטומי חמצן.

פחמן חד חמצני: פחמן חד חמצני מורכב מאטום פחמן המחובר לאטום חמצן אחד.

מסה מולארית

פחמן דו חמצני: המסה הטוחנת של פחמן דו חמצני היא כ 44 גרם/מול.

פחמן חד חמצני: המסה הטוחנת של פחמן חד חמצני היא כ 28 גרם/מול.

אורך חבילת פחמן-חמצן

פחמן דו חמצני: אורך הקשר בין פחמן וחמצן הוא בערך 116.3 pm בפחמן דו חמצני.

פחמן חד חמצני: אורך הקשר בין פחמן לחמצן הוא בערך 112.8 pm פחמן חד חמצני.

קשר

פחמן דו חמצני: קיים קשר כפול קוולנטי בין פחמן וחמצן בפחמן דו חמצני.

פחמן חד חמצני: קיים קשר כפול קוולנטי וקשר תיאום (בסך הכל קשר משולש) בין פחמן וחמצן בפחמן חד חמצני.

היווצרות

פחמן דו חמצני: פחמן דו חמצני מיוצר על ידי שריפה מלאה של דלקים מאובנים.

פחמן חד חמצני: פחמן חד חמצני מיוצר על ידי בעירה לא שלמה של דלקים מאובנים.

תגובה כימית

פחמן דו חמצני: פחמן דו חמצני אינו יכול לעבור תגובות חמצון.

פחמן חד חמצני: פחמן חד חמצני יכול לעבור תגובות חמצון.

סיכום

למרות שפחמן דו חמצני נחשב לגז שימושי לסביבה, יותר מדי ממנו אינו חיובי מכיוון שהוא גורם להתחממות כדור הארץ. פחמן חד חמצני נחשב לגז רעיל ושאיפת פחמן חד חמצני גורמת למוות של תאים עקב עיכוב של הובלת חמצן בדם. עם זאת, שני הגזים קיימים בכמויות עקבות באטמוספירה ואחוז הגזים הללו גדל במהירות עקב פעילות האדם. ההבדל העיקרי בין פחמן דו חמצני לפחמן חד חמצני הוא המבנה והרכב שלהם.

הפניות:

1. "פחמן חד חמצני". פחמן חד חמצני - מולקולת החודש. נ.פ., נ.ד. אינטרנט. זמין פה. 12 ביולי 2017. 2. "פחמן דו חמצני". ScienceDaily. ScienceDaily, n.d. אינטרנט. זמין פה. 12 ביולי 2017.

באדיבות התמונה:

1. "כדור פחמן דו חמצני תלת מימדי" מאת Jynto (שיחה) - עבודה משלה תמונה כימית זו נוצרה עם Discovery Studio Visualizer (CC0) באמצעות Commons Wikimedia2. "כדורי פחמן חד חמצני-תלת-ממד" מאת בנג'ה-bmm27-עבודה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia