Соединения углерода.

Соединения с отрицательной степенью окисления.

Карбиды – называются соединения углерода с другими элементами, обладающими меньшей электроотрицательностью (ЭО). В зависимости от ЭО элемента карбиды делятся на три группы:

1) Ковалентные карбиды (SiC, B₄C) – образуются с элементами, близкими по ЭО. Они характеризуются твердостью, тугоплавкостью, химической инерностью. Простейший ковалентный карбид - метан СН₄ – бесцветный газ, не имеющий запаха, химически весьма инертен. На него не действуют кислоты и щелочи. Легко загорается, его смеси с воздухом взрывоопасны.

2) Ионно-ковалентные карбиды (Be₂C, CaC₂, Al₄C₃) - это соединения углерода с активными металлами. Кристаллические солеподобные вещества. При действии воды или разбавленной кислоты они разрушаются с выделением углеводородов.

3) Металлические карбиды – в них атомы С занимают пустоты в кристаллических решетках металла, например карбид вольфрама W₂C. Эти соединения обладают большой твердостью и высокими температурами плавления.

Соединения углерода (IV). +4проявляется в соединениях с более электроотрицательными, чем сам С неметаллическими элементами: CCl₄, COCl₂, CO₂, CS₂ и т.д. В обычных условиях эти соединения:

- газы (CF₄, CO₂, COS, COCl₂)

- жидкости (CCl₄, CS₂)

- легкоплавкие твердые вещества (CBr₄)

По химической природе – соединения С(+4) являются кислотными, некоторые из них взаимодействуют с водой, образуя кислоты:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

COCl₂ + 2H₂O → H₂CO₃ + 2HCl

И с основными соединениями, образуя соли:

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

Оксид углерода (IV) - СО₂ получают при полном окислении углерода, при сжигании органических соединений и разложении карбонатов:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Оксид углерода (II) имеет линейную форму: O=C=O

Он легко поглощается растворами щелочей, при этом образуются карбонаты, а при избытке СО₂ – гидрокарбонаты.

2OH^- + CO₂ = CO₃^2- + H₂O

OH^- + CO₂ = HCO₃^-

СО₂ применяется в производстве соды, для тушения пожаров – в огнетушителях, приготовления минеральной воды, в качестве холодильного агента (замораживание пищевых продуктов, производство мороженного и т.д.), как инертную среду при проведении различных синтезов.

Дисульфид углерода СS₂ (сероуглерод) –летучая бесцветная жидкость. Получают при взаимодействии с серой при 800-1000ºС.

C + 2S = CS₂

Легко окисляется, при небольшом нагреве воспламеняется на воздухе:

CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂

В воде СS₂ не растворяется, при нагревании (150ºС) гидролизуется на CO₂ и H₂S. Ядовит. CS₂ используется как хороший растворитель органических веществ, фосфора, серы, иода. Основная масса этого вещества применяется в производстве вискозного шелка, а также в качестве средства борьбы с вредителями в сельском хозяйстве.

Фосген COCl₂ – ядовитый газ, используется в органическом синтезе.

Угольная кислота H₂CO₃ –неустойчивая, образуется при взаимодействии СО₂ с водой. Кислота средней силы. Образует два вида солей – карбонаты CaCO₃ и гидрокарбонаты Ca(HCO₃)₂:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O↔ Ca(HCO₃)₂

В отличие от карбонатов гидрокарбонаты растворимы в воде.

Соединения углерода (II)CO, CS, HCN

Оксид углерода (II) –угарный газ, получается при неполном окислении углерода: 2 C + O₂ → 2CO

СО – сильный восстановитель. Смесь СО+Н₂О – водяной газ, используется в качестве топлива.

Цианид водорода HCN –имеет линейную структуру.

H – C N.

Получают в результате реакции: H₂ + C₂N₂ → 2HCN

Цианид водорода – летучая жидкость (температура кипения 26ºС), сильнейший яд. При растворении цианида водорода в воде образуется синильная кислота (циановодородная кислота) HCN. Соли этой кислоты называются цианиды, ядовиты. При сплавлении цианидов с серой образуются тиоцианаты (роданиды): KCN + S → KSCN

Это соли тиоциановой (роданистоводородной) кислоты HSCN. Роданид-ион с ионами Fe³⁺ образуют соединение Fe(SCN)₃, имеющие кроваво-красную окраску (качественная реакция на ионы Fe³⁺).