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

Соединения углерода (II). Производные углерода (II) — это СО, СS, HCN. В молекуле оксида углерода (П) СО, имеется тройная связь. В интерпретации теории валентных связей две связи образованы за счет спаривания 2р-электнов атомов С и О, третья — по донорно-акцепторному механизму за счет свободной 2р-орбитали углерода и 2р-электронной пары кислорода:

Согласно теории молекулярных орбиталей это отвечает следующей электронной конфигурации невозбужденной молекулы СО:

Оксид углерода (II) образуется при сгорании углерода или его сое­динений в недостатке кислорода, а также в результате взаимодействия оксида углерода (IV) с раскаленным углем:
СО₂ (г) + С (к) = 2CO (г).
В обычных условиях оксид углерода (II) химически весьма инертен. При нагревании проявляет восстановительные свойства, что широко используется в пирометаллургии. При 700°С оксид углерода сгорает синим пламенем, выделяя большое количество тепла (282 кДж/моль):
СО (г) + 1/2О₂ (г) = СО₂ (г).
При нагревании СО окисляется серой:
СО (г) + S (г) = COS (г).
При облучении или в присутствии катализатора СО взаимодействует с хлором, образуя оксохлорид СОС1₂ и т. д.
Аналогично молекуле СО построен цианид-ион СN^-. Электронная конфигурация невозбужденного стояния иона CN^-

По химической природе цианиды могут быть основными и кислотными. Так, при гидролизе ионный цианид NaCN образует щелочную среду, а ковалентный ICN — две кислоты:
NaCN + НОН = NaOH + HCN;
основный
ICN + НОН = HIO + HCN
кислотный.
Молекула цианида водорода HCN имеет линейную:
Н ― С ≡ N.
Будучи производными углерода (II), цианиды проявляют восста­новительные свойства. Так, при нагревании их растворов они постепен­но окисляются кислородом воздуха, образуя цианаты:
2CN^- +О₂ = 2CNO^-,
а при кипячении растворов цианидов с серой образуются роданиды.
^-CN+S = CNS^-.
На последней реакции основано получение роданидов. Цианиды по­лучают восстановлением углеродом карбонатов (IV) при нагревании:
Na₂CO₃ + С + 2H₃N = 2NaCN + 3Н₂О,
CaCN₂ + С + Na₂CO₃ = СаСО₃ + 2NaCN,
а также по реакциям, не сопровождающимся окислением — восста­новлением элементов. Так, в частности, получают в технике HCN при нагревании смеси СО b H₃N под давлением в присутствии катализа­тора (ThO₂):
СО + H₂NH = HCN + Н₂О.
Цианид водорода применяют в органическом синтезе, NaCN и KCN -при добыче золота, для получения комплексных цианидов и т. д. Цианиды чрезвычайно ядовиты!


3. Кремний
Кремний Si (ls²2s²2р⁶3s²Зр²) по числу валентных электронов явля­ется аналогом углерода. Однако у кремния больший размер атома, меньшая энергия ионизации, большее сродство к электрону и большая поляризуемость атома. Поэтому кремний — элемент 3-го периода — по структуре и свойствам однотипных соединений существенно отли­чается от углерода — элемента 2-го периода. Как и для других элементов 3-го периода, рπ. — рπ -связывание для кремния не характерно и потому в отличие от углерода sp- и sp²-гибридные состояния для него неустойчивы. Кремний в соединениях имеет степени окисления +4 и -4.
Согласно другой точке зрения, различие свойств кремния и угле­рода объясняется наличием в атоме кремния вакантных Зd-орбиталей.
По распространенности на Земле (20%) кремний усту­пает только кислороду. Земная кора более чем наполовину состоит из кремнезема SiО₂, силикатных и алюмосиликатных пород.