Министерство сельского хозяйства



страница3/18
Дата09.05.2018
Размер2.87 Mb.
ТипСамостоятельная работа
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

СО


С-















О+















С 2s22p2 С +1е = С-

О 2s22p4 О -1е = О+

Возможно иное объяснение образования тройной связи в молекуле СО.




С 2s22p2















О 2s22p4














Невозбужденный атом углерода имеет 2 неспаренных электрона, которые могут образовать 2 общие электронные пары с 2-мя неспаренными электронами атома кислорода (по обменному механизму). Однако имеющиеся в атоме кислорода 2 спаренные р -электрона могут образовывать тройную химическую связь, поскольку в атоме углерода имеется одна незаполненная ячейка, которая может принять эту пару электронов.



Тройная связь образуется по донорно-акцепторному механизму, направление стрелки от донора кислорода к акцептору – углероду.

Подобно N2 - СО обладает высокой энергией диссоциации (1069 кДж), плохо растворим в воде, инертен в химическом отношении. СО – газ без цвета и запаха, безразличный несолеобразующий, не взаимодействует с кислотными щелочами и водой при обычных условиях. Ядовит, т.к. взаимодействует с железом, входящим в состав гемоглобина. При повышении температуры или облучении проявляет свойства восстановителя.

Получение:

в промышленности





в лаборатории:



;

.

В реакции СО вступает лишь при высоких температурах.

Молекула СО имеет большое сродство к кислороду, горит образуя СО2:

СО + 1/2О2 = СО2 + 282 кДж/моль.

Из-за большого сродства к кислороду СО используется как восстановитель оксидов многих тяжелых металлов (Fe, Co, Pb и др.).



СO + Cl2 = COCl2 (фосген)





Наибольший интерес представляют карбонилы металлов (используются для получения чистых металлов). Химическая связь по донорно-акцепторному механизму, имеет место -перекрывание по дативному механихму.



(пентакарбонил железа)

Все карбонилы – диамагнитные вещества, характеризуются невысокой прочностью, при нагревании карбонилы разлагаются

[Ni(CO)4] → 4CO + Ni (карбонил никеля).

Как и СО карбонилы металлов – токсичны.


Химическая связь в молекуле СО2

В молекуле СО2 sp-гибридизация атома углерода. Две sp-гибридные орбитали образуют 2 -связи с атомами кислорода, а оставшиеся негибридизованными р-орбитали углерода дают с двумя р-орбиталями атомов кислорода -связи, которые располагаются в плоскостях перпендикулярных друг другу.


О ═ С ═ О

Под давлением 60 атм. и комнатной температуре СО2 сгущается в бесцветную жидкость. При сильном охлаждении жидкая СО2 застывает в белую снегоподобную массу, возгоняющуюся при Р = 1 атм и t = 195К(-78). Спрессованная твердая масса называется сухим льдом, СО2 не поддерживает горения. В нем горят лишь вещества, у которых сродство к кислороду выше чем у углерода: например,



2Mg + CO2  2MgO + C.

СО2 реагирует с NH3:



(карбамид мочевина)

2СО2 + 2Na2O2 2Na2CO3+O2

Мочевина разлагается водой:

CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 → 2NH3 + СО2

фотосинтез



.

СО2 получают в технике:



из кокса



В лаборатории (в аппарате Киппа):

.
Угольная кислота и ее соли

Растворяясь в воде, углекислый газ частично взаимодействует с ней, образуя угольную кислоту H2CO3; при этом устанавливаются равновесия:



К1 = 410-7 К2 = 4,810-11 – слабая, неустойчивая, кислородсодержащая, двухосновная кислота. Гидрокарбонаты растворимы в Н2О. Карбонаты нерастворимы в воде, кроме карбонатов щелочных металлов, Li2CO3 и (NH4)2CO3. Кислые соли угольной кислоты получают, пропуская избыток СО2 в водный раствор карбоната:



,

либо постепенным (по каплям) добавлением сильной кислоты в избыток водного раствора карбоната:



Na2CO3 + HNO3 NaHCO3 + NaNO3

При взаимодействии со щелочами или нагревании (прокаливании) кислые соли переходят в средние:





Соли гидролизуются по уравнению:



I ступень

Из-за полного гидролиза из водных растворов нельзя выделить карбонаты Gr3+, Al3+, Ti4+, Zr4+ и др.

Практическое значение имеют соли - Na2CO3 (сода), CaCO3 (мел, мрамор, известняк), K2CO3 (поташ), NaHCO3 (питьевая сода), Са(НСО3)2 и Mg(HCO3)2 обусловливают карбонатную жесткость воды.

Сероуглерод (CS2)

При нагревании (750-1000С) углерод реагирует с серой, образуя сероуглерод, органический растворитель (бесцветная летучая жидкость, реакционноспособное вещество), огнеопасен и летуч.



Пары CS2 – ядовиты, применяется для фумигации (окуривания) зернохранилищ против насекомых - вредителей, в ветеринарии служит для лечения аскаридоза лошадей. В технике – растворитель смол, жиров, йода.





С сульфидами металлов CS2 образует соли тиоугольной кислоты – тиокарбонаты.



.

Эта реакция аналогична процессу



.

Тиокарбонаты – желтые кристаллические вещества. При действии на них кислот выделяется свободная тиоугольная кислота.


Она более стабильна чем Н2СО3 и при низкой температуре выделяется из раствора в виде желтой маслянистой жидкости, легко разлагающейся на:

Соединения углерода с азотом (СN)2 или С2N2дициан, легко воспламеняющийся бесцветный газ. Чистый сухой дициан получают путем нагревания сулемы с цианидом ртути (II).


HgCl2 + Hg(CN)2 Hg2Cl2 + (С N)2

Другие способы получения:



4HCNг + О2 2(CN)2 +2H2O

2HCNг + Сl2 (CN)2 + 2HCl

Дициан по свойствам похож на галогены в молекулярной форме X2. Так в щелочной среде он, подобно галогенам, диспропорционирует:



N)2 + 2NaOH = NaCN + NaOCN
Циановодород - НСN (), ковалентное соединение, газ, растворяющийся в воде с образованием синильной кислоты (бесцветная жидкость и ее соли чрезвычайно ядовиты). Получают:

Циановодород получают в промышленности по каталитическим реакциям.





.

Соли синильной кислоты – цианиды, подвержены сильному гидролизу. CN- - ион изоэлектронный молекуле СО, входит как лиганд в большое число комплексов d-элементов.

Обращение с цианидами требует строгого соблюдения мер предосторожности. В сельском хозяйстве применяют для борьбы с особо опасными насекомыми – вредителями.

Цианиды получают:



.

.
Соединения углерода с отрицательной степенью окисления:

1) ковалентные (SiC карборунд) ;

2) ионноковалентные;

3) металлические карбиды.

Ионноковалентные разлагаются водой с выделением газа, в зависимости от того какой выделяется газ, их делят на:

метаниды (выделяется СН4)





ацетилениды (выделяется С2Н2)





Металлические карбиды – соединения стехиометрического состава образованные элементами 4, 7,8 групп посредством внедрения атомов Ме в кристаллическую решетку углерода.


3. Химия кремния
Отличие химии кремния от углерода обусловлено большими размерами его атома и возможностью использования 3d-орбиталей. Из-за этого связи Si – O - Si, Si - F более прочны, чем у углерода.

Для кремния известны оксиды состава SiO и SiO2.Монооксид кремния существует только в газовой фазе при высоких температурах в инертной атмосфере; он легко окисляется кислородом с образованием более стабильного оксида SiO2.



2SiO + О2 t 2SiO2

SiO2 – кремнезем, имеет несколько кристаллических модификаций. Низкотемпературная – кварц, обладает пьезоэлектрическими свойствами. Природные разновидности кварца: горный хрусталь, топаз, аметист. Разновидности кремнезема – халцедон, опал, агат, песок.

Известно большое разнообразие силикатов (точнее оксосиликатов). В строении их общая закономерность: все состоят из тетраэдров SiO44- которые через атом кислорода соединены друг с другом.


Сочетания тетраэдров могут соединяться в цепочки, ленты, сетки и каркасы.

Важные природные силикаты 3MgOH2O4SiO2 тальк, 3MgO2H2O2SiO2 асбест.

Как и для SiO2 для силикатов характерно (аморфное) стеклообразное состояние. При управляемой кристаллизации можно получить мелкокристаллическое состояние – ситаллы – материалы повышенной прочности. В природе распространены алюмосиликаты – каркасные ортосиликаты, часть атомов Si заменены на Al, например Na12[(Si,Al)O4]12.

Наиболее прочный галогенид SiF4 разлагается только под действием электрического разряда.

гексафторокремниевая кислота (по силе близка к H2SO4).

(SiS2)n – полимерное вещество, разлагается водой:





Кремниевые кислоты.

Соответствующие SiO2 кремниевые кислоты не имеют определенного состава, обычно их записывают в виде xH2O • ySiO2 – полимерные соединения

Известны:

H2SiO3 (H2OSiO2) – метакремниевая (не существует реально)

H4SiO4 (2H2OSiO2) – ортокремниевая (простейшая реально существующая только в растворе)

H2Si2O5 (H2O2SiO2) – диметакремниевая.

Кремниевые кислоты – плохо растворимые вещества, для H4SiO4 характерно коллоидное состояние, как кислота слабее угольной (Si менее металличен, чем С).

В водных растворах идет конденсация ортокремневой кислоты, в результате образуются поликремниевые кислоты.



Силикаты – соли кремневых кислот, в воде нерастворимы, кроме силикатов щелочных металлов.

Растворимые силикаты гидролизуются по уравнению

Желеобразные растворы натриевых солей поликремневых кислот называются «жидким стеклом». Широко применяются как силикатный клей и в качестве консерванта древесины.

Сплавлением Na2CO3, CaCO3 и SiO2 получают стекло, которое является переохлажденным взаимным раствором солей поликремниевых кислот.

Силикат записан как смешанный оксид.

Силикаты больше всего используются в строительстве. 1 место в мире по выпуску силикатной продукции – цемент, 2-е – кирпич, 3 – стекло.

Строительная керамика – облицовочная плитка, керамические трубы. Для изготовления санитарно-технических изделий – стекло, фарфор, фаянс, глиняная керамика.


Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Программа дисциплины «Аграрная экология»
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Лекция Теоретические основы стратегии экономического развития Республики Казахстан
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Лекция часа Приборы для контроля параметров микроклимата, систем вентиляции, пылегазового режима, пылегазоулавливающих систем
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Учебно-методическии комплекс
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы судебно-медицинской экспертизы»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница