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 = СО32- + 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 (ΔfH0 = + 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!
Do'stlaringiz bilan baham: |