Для осуществления последовательного перехода от углерода до углекислого газа через заданные соединения, нужно провести ряд химических реакций. Рассмотрим каждую из стадий:
Углерод (C) к оксиду углерода (II) (CO):
Углерод может быть окислен до оксида углерода (II) при недостатке кислорода. Это процесс неполного сгорания углерода.
[
\text{C} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}
]
Оксид углерода (II) (CO) к оксиду углерода (IV) (CO₂):
Оксид углерода (II) может быть дополнительно окислен до оксида углерода (IV) в присутствии избыточного кислорода.
[
2\text{CO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}_2
]
Оксид углерода (IV) (CO₂) к карбонату натрия (Na₂CO₃):
Оксид углерода (IV) взаимодействует с гидроксидом натрия в водной среде для образования карбоната натрия. Однако, более промышленно важный процесс - это взаимодействие углекислого газа с раствором соды:
[
\text{CO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}
]
Или в промышленности может быть использован метод Сольве, который включает аммиачный раствор:
[
\text{CO}_2 + 2\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{NaCl} \rightarrow \text{NaHCO}_3 + \text{NH}_4\text{Cl}
]
[
2\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
Карбонат натрия (Na₂CO₃) к карбонату кальция (CaCO₃):
Карбонат натрия может быть преобразован в карбонат кальция в реакции с растворимыми солями кальция, такими как хлорид кальция:
[
\text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{CaCl}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + 2\text{NaCl}
]
Карбонат кальция (CaCO₃) к углекислому газу (CO₂):
Карбонат кальция разлагается при нагревании с выделением углекислого газа и образования оксида кальция:
[
\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow
]
Так, последовательное проведение этих реакций позволяет осуществить переход от элементарного углерода до углекислого газа через указанные соединения.