主な違い - 二酸化炭素と一酸化炭素
気体は、すべての物質が存在できる 3 つの主要な状態の 1 つです。残りの 2 種類は、固体と液体です。気体には、固体や液体にはない独特の性質があります。ガス分子は非常に小さく、ガス分子間の相互作用はほとんどありません。さまざまな元素や分子は、室温では気体として存在しています。二酸化炭素と一酸化炭素はそのような2つのガスです。 主な違い 二酸化炭素と一酸化炭素の違いは、二酸化炭素は 2 つの酸素原子と 1 つの炭素原子で構成されているのに対し、一酸化炭素は 1 つの酸素原子と 1 つの炭素原子で構成されていることです。
対象となる主な分野
1. 二酸化炭素とは
– 定義、構造、プロパティ、アプリケーション
2. 一酸化炭素とは
– 定義、構造、プロパティ、アプリケーション
3. 二酸化炭素と一酸化炭素の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:炭素、炭酸、二酸化炭素、一酸化炭素、双極子、二重結合、モル質量、分子式、酸素、光合成、三重結合 
二酸化炭素とは
二酸化炭素は、分子式 CO2 を持つ室温の気体です。 .このガスは、生物の呼吸中に放出されるため、非常に一般的です。また、独立栄養生物の光合成プロセスの主要な構成要素でもあります。
二酸化炭素分子の分子量は約 44 g/mol です。無色無臭の気体です。二酸化炭素の分子の形は直線です。 2 つの酸素原子は、共有結合二重結合でその 2 つの側面によって炭素原子に結合しています。 1 つの C=O 結合の長さは約 116.3 pm です。分子は対称です。したがって、双極子ではありません。 (双極子とは、分子内の結合の種類により、原子に部分的な電荷を持つ任意の分子です)。
図 01:二酸化炭素分子の 3D 棒と球の構造。炭素原子は黒色で表示され、2 つの酸素原子は赤色で表示されます。
二酸化炭素は水によく溶けて炭酸を形成します (H2 CO3 ）。しかし、炭酸は水溶液中では弱酸です。したがって、それは部分的にそのイオンに解離します。したがって、気体の二酸化炭素と水中の炭酸との間には平衡が存在します。
図 02:大気中の二酸化炭素は水に溶けます。
大気中の二酸化炭素の含有量は約 0.03% であり、急速に増加していることがわかっています。この増加は、主に化石燃料の燃焼と森林伐採によるものです。化石燃料の燃焼による主な生成物の 1 つは二酸化炭素です。大気中の二酸化炭素のほとんどは森林によって吸収されます。言い換えれば、二酸化炭素は樹木の光合成プロセスに利用されます。しかし、森林伐採により、植物が吸収する二酸化炭素の量が減少します。その結果、大気中の二酸化炭素の割合が上昇します。
しかし、二酸化炭素は温室効果ガスであるため、大気中の二酸化炭素の増加は好ましくありません。温室効果ガスは、赤外線放射を吸収および放出することができます。これにより、地球温暖化が急速に進みます。
一酸化炭素とは
一酸化炭素は室温で気体で、分子式は CO です。 .炭素原子1個と酸素原子1個だけで構成されています。したがって、構造は基本的に線形です。酸素原子は炭素原子に共有結合しています。しかし、二酸化炭素とは異なり、一酸化炭素には炭素と酸素の間に三重結合があります。三重結合は、二重結合と配位結合で構成されています。二重結合の形成後、酸素原子には 2 つの孤立電子対があります。これらの孤立電子対の 1 つは、安定した分子を形成するために炭素原子に供与されます。そうしないと、炭素原子はオクテット規則に従わず、2 つの孤立電子対が互いに反発し合い、分子が不安定になります。
図 03:二酸化炭素の棒と球の構造。炭素原子は黒色で、酸素原子は赤色です。
炭素と酸素の間の結合長は約 112.8 pm です。二酸化炭素は炭素と酸素の間に二重結合を持っているのに対し、一酸化炭素は炭素と酸素の間に三重結合を持っているので、これは二酸化炭素よりも少ない.三重結合は二重結合よりも 2 つの原子をしっかりと結合するため、結合長が短くなります。
酸素原子は炭素より電気陰性度が高いため、一酸化炭素分子にはわずかな双極子モーメントがあります。ただし、炭素に電子を供与する配位結合があるため、強い双極子ではありません (双極子によって炭素原子に部分的な正電荷が生じ、酸素によって供与された電子がこの電荷の一部を中和する可能性があります)。
大気中の一酸化炭素はごくわずかです。一酸化炭素は有毒ガスと見なされます。これは、血液中のヘモグロビン (酸素分子が結合する場所) と結合し、体細胞への酸素の輸送をブロックできるためです。したがって、体細胞は十分な酸素を得られず、それらの細胞の死を引き起こす可能性があります.
一酸化炭素は、化石燃料の不完全燃焼の副産物です。乾燥した空気中に大量の一酸化炭素が存在する場合、それは汚染された空気と見なされます。
二酸化炭素を熱した木炭 (炭素) に通すと、一酸化炭素が生成されます。一酸化炭素は、二酸化炭素に酸化することにより、還元剤として作用します。一酸化炭素中の炭素の酸化状態は+2であり、二酸化炭素中では+4状態に酸化されます。それとは別に、一酸化炭素は銅金属 (Cu) を CuO (酸化銅) から分離するために使用できます。反応を以下に示します。
CuO(s) + CO(g) → Cu(s) + CO2(g)
一酸化炭素の主な反応は、遷移金属との反応です。この機能は、化合物から純粋な遷移金属元素を取得するために使用されます。例:ニッケルの精製
二酸化炭素と一酸化炭素の違い
定義
二酸化炭素: 二酸化炭素は、分子式CO2を持つ室温の気体です .
一酸化炭素: 一酸化炭素は室温で気体であり、分子式は CO です。
構成
二酸化炭素: 二酸化炭素は、2 つの酸素原子に結合した炭素原子で構成されています。
一酸化炭素: 一酸化炭素は、1 つの酸素原子に結合した炭素原子で構成されています。
モル質量
二酸化炭素: 二酸化炭素のモル質量は約 44 g/mol です。
一酸化炭素: 一酸化炭素のモル質量は約 28 g/mol です。
炭素-酸素結合の長さ
二酸化炭素: 炭素と酸素の間の結合長は、二酸化炭素では約 116.3 pm です。
一酸化炭素: 炭素と酸素の間の結合長は、約 112.8 pm の一酸化炭素です。
絆
二酸化炭素: 二酸化炭素には、炭素と酸素の間に共有二重結合があります。
一酸化炭素: 一酸化炭素の炭素と酸素の間には、共有二重結合と配位結合 (全体で三重結合) があります。
フォーメーション
二酸化炭素: 二酸化炭素は、化石燃料の完全燃焼によって生成されます。
一酸化炭素: 一酸化炭素は、化石燃料の不完全燃焼によって生成されます。
化学反応
二酸化炭素: 二酸化炭素は酸化反応を起こすことができません。
一酸化炭素: 一酸化炭素は酸化反応を起こします。
結論
二酸化炭素は環境にとって有用なガスと考えられていますが、多すぎると地球温暖化の原因となるため好ましくありません。一酸化炭素は有毒ガスと見なされており、一酸化炭素を吸入すると、血液中の酸素輸送が阻害されるため、細胞が死に至ります。しかし、この 2 つのガスは大気中に微量に存在し、人間の活動によってこれらのガスの割合が急速に増加しています。二酸化炭素と一酸化炭素の主な違いは、その構造と組成です。
