План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Соединения углерода (IV). Степень окисления углерода +4 проявляется в его соединениях с более электроотрицательными, чем он сам, неметаллическими элементами: CHal₄, CO₂, CS₂, COHal₂, CSHal₂.
В соответствии с гибридным состоянием валентных орбиталей углерода молекулы его галидов СНа1₄ имеют тетраэдрическую, молекулы оксида СО₂ и сульфида CS₂ — линейную, а оксо- и сульфидогалидов COHal₂, CSHal₂ – треугольную структуру:

В обычных условиях некоторые из указанных соединений — газы (CF₄, СО₂, COS, СОС1₂), другие — жидкости (СС1₄, CS₂) или легкоплавкие твердые вещества (СВr₄, СI₄). В твердом состоянии все они имеют молекулярные решетки.
По химической природе эти соединения углерода (IV) являются кислотными. Некоторые из них довольно легко взаимодействуют с водой, образуя кислоты:
СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃
СОС1₃ + 2Н₂О = Н₂СО₃+ 2НС1
и с основными соединениями, образуя соли:
2КОН + СО₂ = К₂СО₃ + Н₂О
2KNH₂ + СО₂ = К₂СN₂ + 2Н₂О.
В обычных условиях CF₄ — газ, СС1₄ — жидкость, а СВr₄ и СI₄— твердые вещества. Первые два галида бесцветны, СВr₄ — бледно-жел­тое и СI₄ — светло-красное вещества. Все эти соединения практически в воде нерастворимы, но растворяются в органических растворителях. Тетрафторид углерода чрезвычайно устойчив к нагреванию и химиче­ским реагентам, тетрахлорид несколько менее устойчив, однако не разлагается щелочами и кислотами. По мере увеличения длины и ослабления прочности связи С — Hal вряду СF₄—СС1₄ — СВr₄ — СI₄ устойчивость соединений снижается и возрастает химическая активность.
Тетрафторид углерода можно получить непосредственным взаимо­действием простых веществ или по обменной реакции между СС1₄ и AgF при 300⁰С. Тетрахлорид получают хлорированием CS₂ в присутст­вии катализатора:
CS₂ + 3С1₂ = СС1₄ + S₂Cl₂.
Из тетрагалидов наибольшее применение получил СС1₄ в качестве негорючего растворителя органических веществ, а также жидкости для огнетушителей. Смешанный фторид-хлорид углерода CC1₂F₂ — фреон (т. пл. —30°С) применяется в качестве хладоагента в холодильных машинах и установках.
Молекула диоксида углерода СО₂ имеет линейную форму. Это отвечает электронной конфигурации

Диоксид углерода (т. субл. —78,5⁰С, т. пл. —56,5⁰С при 5- 10⁵Па) в технике обычно получают термическим разложением СаСО₃, а в ла­боратории — действием на СаСО₃ соляной кислотой.
Растворимость СО₂ в воде невелика (при 0°С составляет 1,7л СО₂, при 15°С — 1л СО₂ в 1л воды). Некоторая часть растворенного СО₂ взаимодействует с водой с образованием угольной кислоты Н₂СО₃. Диоксид очень легко поглощается растворами щелочей; при этом обра­зуется соответствующий карбонат, а при избытке СО₂ — гидрокар­бонат:
2OН^- +СО₂ = СО₃^2- + Н₂О; ОН^- + СО₂ = НСО₃^-.
Диоксид углерода используют в производстве соды, для тушения пожаров, приготовления минеральной воды, как инертную среду при проведении различных синтезов.
Дисульфид углерода CS₂ (сероуглерод) в обычных услови­ях— летучая бесцветная жидкость (т. пл.—111,6°С, т. кип. —46,3°С). Получают его взаимодействием паров серы с раскаленным углем. Сероуглерод — эндотермическое соединение (Δ_fH⁰ = + 122 кДж/ моль), легко окисляется, при небольшом нагревании воспламе­няется на воздухе:
CS₂ + 3О₂ = СО₂ + 2SO₂.
В воде CS₂ не растворяется, при нагревании (150°С) гидролизуется на СО₂ и H₂S. Сероуглерод используется как хороший растворитель органических веществ, фосфора, серы, иода. Основная масса CS₂ применяется в производстве вискозного шелка, а также в качестве средства для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Сероуглерод ядовит!