Атомы всех элементов подгруппы углерода во внешнем слое содержат по четыре электрона.
Следовательно, атомы углерода могут отдавать четыре электрона, т. е. окисляться, могут и присоединять четыре электрона, т. е. восстанавливаться.
Ставится вопрос: когда же углерод является восстановителем и когда окислителем?
Когда углерод при взаимодействии с активными неметаллами атомы отдают электроны, т. е. играют роль восстановителей, например:
При повторении окиси углерода отмечаются её восстановительные свойства:
1) При выплавке металлов из руд:
а) Fe2O3 + 3СО = 2Fe + 3CО2 (суммарное уравнение);
б) Сu2O + СО =2Сu + СO2;
2) При взаимодействии с галогенами:
При соединении же с металлами и водородом углерод проявляет отрицательную валентность, т. е. является окислителем :
Отмечаются далее углерод окислитель восстановитель по реакции, имеющие место при получении газообразного топлива, а именно генераторного газа:
а также и водяного газа:
С + Н2O = СО + Н2.
Следует отметить энергетическую сторону процессов получения этих газов, а именно: экзотермический характер процессов при получении генераторного газа и эндотермический — при получении водяного газа.
В связи с этим можно дать понятие о смешанном газе, т. е. об одновременном получении генераторного и водяного газа.
Выделяющееся тепло при первом процессе используется при получении второго газа.
Из примерного основного состава этих двух газов легко выводится основной состав и смешанного газа:
(СО + 2N2) + (СО + Н2) = 2СO + Н2 + 2N2.
Из сопоставления основного состава этих газов учащиеся обычно легко делают вывод: при сгорании какого из этих газов выделяется больше тепла, какой из них обладает наибольшей калорийностью.
Таким газом будет, ясно, водяной газ, потому что обе его составные части горят:
CO + H2 + O2 = CO2 + H2O
На втором месте по калорийности стоит смешанный газ, так как процент негорючей составной части его, азота, в нём меньше, чем в генераторном газе.
В связи с превращением казенного угля в газообразное топливо необходимо отметить впервые высказанные Д. И. Менделеевым в 1888 г. мысли о подземной его газификации.
Эти мысли потом блестяще были развиты В. И. Лениным и впервые в мире осуществлены у нас в 1937 г.
Статья на тему Углерод окислитель восстановитель