Курсовая работа: р елементи ІV групи

Утворення потрійного зв'язку в молекулі COможна пояснити методом ВЗ. За рахунок двох неспарених електронів, які є у кожному з взаємодіючих атомів

виникають два ковалентні зв'язки:

Як показує ця схема, одна з орбіталей зовнішнього електронного шару атома карбону лишається незайнятою електронами. Отже цей атом може бути акцептором електронної пари. Атом же кисню зберігає на одній з р-орбіталей неподілену елект­ронну пару і, отже, має електроноподібні властивості. В результаті утворюється ще один ковалентний зв'язок — донорноакцепторний:

У молекулі, що утворилася таким способом, кожний з атомів має у зовнішньому шарі вісім електронів. Структуру молекули COможна подати схемою: С=О.

Тут стрілкою показано зв'язок, що утворився за донорноакцепторним

способом.

Розглянута реакція між карбоном та СО₂ , що приводить до утворення оксиду карбону, відбувається у дуже великих масштабах у доменному процесі , а також у газогенераторах.

У лабораторіях оксид карбону (II) звичайно добувають, добавляючи відбирає від оцтової кислоти воду, виділяючи оксид карбону (ІІ):

НСООН = CO| + Н₂ О.

Ця реакція показує, що оксид карбону (II) можна розглядати як ан­гідрид оцтової кислоти. Хоча оцтову кислоту не можна добути безпосередньо з оксиду карбону (II) і води, її солі утворюються при взаємодії їдких лугів з оксидом карбону при 150—200° С:

NaOH + CO = HCOONa.

На повітрі оксид карбону горить голубуватим полум'ям з виділенням великої кількості теплоти, перетворюючись в СО₂ :

2СО + О₂ = 2СО₂ + 566 кДж.

На сонячному світлі або при наявності активованого вугілля (ката­лізатор) оксид карбону безпосередньо сполучається з хлором, утворю­ючи дуже отруйний газ — фосген:

CO+ С1₂ = СОС1₂ .

Фосген — важливий промисловий продукт. Його застосовують для виробництва ряду органічних і неорганічних речовин, наприклад

барвників.

Оксид карбону (II) сполучається з багатьма металами, утворюючи карбоніли металів, наприклад карбоніл феруму Fe(CO)₆ , карбоніл нікелю Ni(CO)₄ . Останні дві речовини — це леткі, дуже от­руйні рідини. Більшість карбонілів металів — кристалічні речовини. Найбільше практичне значення мають карбоніли нікелю, кобальту і феруму. їх застосовують для добування металів високої чистоти ,нанесення металічних покриттів; крім того, вони є каталіза­торами багатьох важливих хімічних реакцій.

Хімічні зв'язки в молекулах карбонілів металів утворені за донорно-акцепторним способом і за рахунок неспарених електронних пар молекули CO та вільних орбіталей збудженого атома металу. Наприклад, у збудженого атома феруму є п'ять незайнятих орбіталей:

Тому молекула карбонілу феруму має склад, що відповідає формулі

Fe (CO)₅ .

При підвищеній температурі оксид карбону (II) — добрий віднов­ник, що відіграє важливу роль у металургії при відновленні металів з їхніх оксидів. Його використовують також як газоподібне паливо. Крім того, COє однією з вихідних ре­човин у виробництві ряду органічних сполук.

Оксид карбону дуже отруйний і особливо небезпечний тим, що не має запаху; тому отруєння ним може статися непомітно. Отруйна дія оксиду карбону, відома під назвою чаду, пояснюється тим, що CO легко сполучається з гемоглобіном крові і робить його нездатним переносити кисень від легень до тканин. Якщо вдихати свіже повітря, то утворена сполука (карбоксигемоглобін) поступово руйнується, і ге­моглобін відновлює здатність вбирати кисень.

Сполуки карбону з сульфуром і нітрогеном. З сполук карбону з сульфуром і нітрогеном велике практичне значення мають сульфід карбону CS₂ та ціаністоводнева (синильна) кислота HCN.

Сульфід карбону CS₂ добувають пропусканням пари сульфуру крізь шар розжареного карбону. Це безбарвна летка рідина, що сильно заломлює світло, кипить при 46° С. При тривалому зберіганні сульфід карбону стає жовтим і набуває неприємного запаху.

Сульфід карбону отруйний і легко загоряється. У ньому добре роз­чиняються сульфур, фосфор, йод, різні жири і смолисті речовини.

Ціаністоводнева кислота HCN. При високій температурі, напри­клад в електричній дузі, карбон може безпосередньо сполучатися з нітрогеном, утворюючи безбарвний отруйний газ диціан, молекулярна маса якого відповідає формулі C₂ N₂ . За своїми хімічними властивостя­ми диціан трохи схожий на галогени. Подібно до них, він утворює сполуку з гідрогеном HCN, що має кислотні властивості і дістала назву ціаністоводневої, або синильної, кислоти.

Ціаністоводнева кислота—безбарвна, дуже летка рідина, кипить при 26,7° С і має характерний запах гіркого мигдалю.

У водному розчині ціаністоводнева кислота лише незначною міроюдисоціює на іони

(К = 8 • 10^-10 ).

Ціаністоводнева кислота — сильна отрута, що діє смертельно навіть у мізерних дозах (менше 0,05 г).

Солі ціаністоводневої кислоти називаються ціанідами.З них найбільше застосовується ціанід калію.

Ціанід калію KCN — безбарвні кристали, що добре розчиняються у воді. Ціанід калію так само отруйний, як і синильна кислота. На повітрі під дією СО₂ він досить швидко розкладається, виділяючи синильну кислоту і перетворюючись на карбонат:

2KCN+ Н₂ О + СО₂ = К₂ СО₃ + 2HCN.