Углерод в отрицательных степенях окисления

С менее отрицательными, чем он сам, элементами углерод дает карбиды. Карбиды – кристаллические вещества. Природа химической связи в них может быть различной. Поэтому, по типу химической связи можно выделить ковалентные, ионно-ковалентные и металлические карбиды.

В качестве простейшего ковалентного карбида рассмотрим метан CH₄. Его молекула имеет тетраэдрическую форму. Метан – бесцветный, не имеющий запаха газ, химически весьма инертен вследствие валентной и координационной насыщенности молекул. На него не действуют кислоты и щелочи. Однако он легко загорается; его смеси с воздухом чрезвычайно взрывоопасны. Метан – основной компонент природного рудничного и болотного газа. В больших количествах образуется при коксовании каменного угля. Богатые метаном газы используются как высококалорийное топливо и сырье для производства водяного газа.

Углерод образует многообразные перкарбиды. Простейшими представителями перкарбидов являются: этан C₂H₆, этилен C₂H₄, ацетилен C₂H₂. Вследствие высокой прочности связи С-С, перкарбиды устойчивы и химически малоактивны.

Наибольшее значение из ионно-ковалентных карбидов имеет ацетилинид кальция CaC₂. Это кристаллическое солеподобное вещество. Получают его нагреванием CaO с углем в электропечах:

CaO + 3 C ═ CaC₂ + CO

При действии воды или разбавленной кислоты он разрушается с выделением ацетилена.

CaC₂ + 2 H₂O ═ Ca(OH)₂ + C₂H₂

Металлические карбиды входят в состав чугунов и сталей, придавая им твердость.

Оксид углерода (II)

Оксид углерода (II), или окись углерода СО – бесцветный, ядовитый газ. В воде оксид углерода растворим очень мало и не вступает с ней в химическое взаимодействие.

При повышенной температуре оксид углерода (II) – хороший восстановитель металлов из их оксидов.

Способы получения

1. Промышленные:

С + H₂O = CO + H₂

^{раскаленный пар}

СH₄ + H₂O = CO + 3H₂

CH₄ + CO₂ = 2CO + 2H₂

2CH₄ + 3O₂ = 2CO + 4H₂O

^{недостаток}

2C + O₂ = 2CO (горение угля в недостатке кислорода)

2. Лабораторные:

HCOOH = CO + H₂O

H₂C₂O₄ = CO + CO₂ + H₂O

Химические свойства

СО – несолеобразующий оксид.

При обычных условиях не реагирует с водой, кислотами, щелочами, поэтому относится к типу несолеобразующих оксидов. Однако формально его можно рассматривать как ангидрид муравьиной кислоты. Основанием для этого является его образование при дегидратации НСООН, а также получение формиата натрия при пропускании СО через концентрированный раствор NaOH вод высоким давлением:

CO + NaOH = HCOONa формиат натрия

СO – сильный восстановитель

1. Взаимодействие с кислородом и галогенами:

_{+2 +4}

2СО + O₂ 2CO₂

_{+2 +4}

CO + Cl₂ COCl₂ фосген

^акт.С

2)Восстановление металлов из их оксидов (реакции осуществляются при температуре):

2СO + SnO₂ Sn + 2CO₂

4CO + Fe₃O₄ 3Fe + 4CO₂

3)Восстановление водорода из воды:

СO + H₂O = H₂ + CO₂