Неорганические соединения углерода с отрицательными степенями окисления (карбиды металлов)

Химические свойства

Карбид алюминия при взаимодействии с водой образует метан:

Al₄C₃ + 12H₂O  3CH₄ + 4Al(OH)₃

В результате реакции карбида кальция с водой образуется ацетилен:

CaC₂ + 2H₂O  C₂H₂ + Ca(OH)₂

Соединения углерода (с.о. +2)

К соединениям углерода в данной степени окисления относятся оксид углерода(II) (“угарный газ”), цианистый водород HCN, соответствующая ему слабая синильная кислота и ее соли  цианиды. Все вышеперечисленные соединения крайне ядовиты.

Оксид углерода(II)

Бесцветный газ без запаха. Может взаимодействовать с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин, неспособный переносить кислород.

Получение

I. Промышленные способы.

2C + O₂ (недостаток)  2СО ; СO₂ + C  2CO

С + H₂O D CO + H₂ (синтез-газ) ; 2C + SnO₂  Sn + 2CO

СH₄ + H₂O CO + 3H₂

II. Лабораторные способы.

Действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты при нагревании:

HCOOH CO+H₂O

HOOCCOOH CO₂+CO+ H₂O

Химические свойства

I. Окислительно-восстановительные свойства.

1) Восстановительные свойства (наиболее характерны):

а) восстанавливает металлы из их оксидов (см. получение железа).

б) горение:

2СО + О₂  2СО₂

в) при взаимодействии с хлором образует ядовитый газ фосген:

CO + Cl₂  COCl₂

2) Окислительные свойства:

CO + H₂ D C + H₂O

II. Кислотно-основные свойства.

Иногда относят к несолеобразующим оксидам, поскольку при обычных условиях с водой и щелочами не реагирует. Однако, в жестких условиях реагирует со щелочью, давая соль муравьиной кислоты формиат натрия:

CO + NaOH HCOONa

Таким образом, СО можно считать ангидридом муравьиной кислоты.

III. Реакции комплексообразования.

Угарный газ может выступать лигандом в комплексных соединениях:

5CO + Fe [Fe(CO)₅], 4CO + Ni [Ni(CO)₄]

^{пентакарбонил железа тетракарбонил никеля}

Соединения углерода (с.о. +4)

Оксид углерода(IV)

Бесцветный газ, тяжелее воздуха, относительно мало растворим в воде, не поддерживает горения и дыхания.

Смесь СО₂ (5 %) с кислородом или воздухом (карбоген) является средством для возбуждения дыхательного центра, применяется в медицине в случаях резкого угнетения дыхания. Используется также как охлаждающий агент (“сухой лед”).

Получение

I. Промышленные способы.

C + O₂ CO₂ ; CaCO₃ СaO + CO₂

C_nH_2n+2 + O₂ nCO₂ + (n+1)H₂O

II. Лабораторные способы.

Действием кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:

CaCO₃+2HCl CaCl₂ + CO₂+ H₂O

NaHCO₃ + HClNaCl+CO₂+H₂O

III. Образование в природе.

1) Биологическое окисление (ферментативная реакция):

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂ + 6H₂O

2) Спиртовое брожение (ферментативная реакция):

C₆H₁₂O₆  2CO₂ + 2C₂H₅OH

Химические свойства

I. Кислотный оксид.

CO₂ + H₂O D CO₂ ^. H₂O D H₂CO₃

CO₂ + Na₂O  Na₂CO₃; CO₂ + 2NaOH  Na₂CO₃ + H₂O

Качественная реакция обнаружения (помутнение известковой воды):

Ca(OH)₂ + CO₂  CaCO₃ + H₂O

При пропускании избытка СО₂ осадок растворяется, и раствор снова становится прозрачным:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O  Ca(HCO₃)₂

II. Окислитель.

CO₂ + C  2CO ; CO₂ + H₂ D CO + H₂O ; СO₂ +2Mg  2MgO + C

6CO₂ + 6H₂O C₆H₁₂O₆ + 6O₂

(ферментативная реакция фотосинтеза)