6.2.3 Оксид углерода (II)

Оксид углерода (II) – несолеобразующий оксид; это бесцветный ядовитый газ, образуется при сгорании угля при недостатке кислорода вследствие протекания реакций: C + O₂  CO₂; CO₂ + C ⇆ 2 CO.

Оксид углерода (II) является восстановителем, способен при высокой температуре восстанавливать металлы из оксидов, что используется в доменном процессе: Fe₂O₃ + 3 CO  2 Fe + 3 CO₂ .

Оксид углерода (II) в смеси с водородом образуется также при восстановлении водяного пара углём при высокой температуре: C + H₂O  H₂ + CO .

При нагревании на воздухе CO сгорает голубым пламенем: 2 CO + O₂  2 CO₂ .

В лабораторных условиях CO получают, отщепляя воду от муравьиной кис­лоты нагретой серной кислотой: HCOOH  CO + H₂O .

Оксид углерода (II) иногда ошибочно рассматривают как ангидрид муравьиной кислоты, однако муравьиную кислоту невозможно получить взаимодействием CO и H₂O. Хотя соли муравьиной кислоты и образуются при взаимодействии CO и щелочей при 150 – 200 C, эти реакции не являются реакциями кислотно-основного взаимодействия: NaOH + CO  HCOONa .

При ультрафиолетовом облучении или в присутствии катализатора (активированный уголь) оксид углерода (II) соединяется с хлором, образуя чрезвычайно ядовитый газ фосген: CO + Сl₂  COCl₂ .

Фосген относится к боевым отравляющим веществам; он используется также в производстве органических красителей.

Оксид углерода (II) может соединяться со многими металлами с образованием карбонилов металлов:

Fe + 5 CO  Fe(CO)₅ – пентакарбонил железа;

Ni + 4 CO  Ni(CO)₄ – тетракарбонил никеля.

Химические связи в карбонилах образованы по донорно-акцепторному механизму. Ni(CO)₄ – бесцветная жидкость; Fe(CO)₅ – летучая жидкость жёлтого цвета. Карбонилы металлов ядовиты. При высокой температуре они разлагаются с выделением металла и CO, что используется для получения высокочистых металлов.

6.2.4 Карбиды

Бинарные соединения углерода с металлами и другими элементами, менее электроотрицательными, чем углерод, называются карбидами. Карбиды металлов получают прокаливанием металлов или их оксидов с углём. По отношению к воде и разбавленным кислотам карбиды можно разделить на две большие группы: разлагаемые этими веществами и не разлагаемые. Разлагаемые карбиды можно в свою очередь подразделить на метаниды (Al₄C₃) и ацетилениды (CaC₂). Метаниды рассматривают как продукт замещения атомов водорода на металл в молекуле метана, а ацетилениды – как продукт замещения атомов водорода в молекуле ацетилена. При взаимодействии карбидов-метанидов с водой выделяется метан: Al₄C₃ + 12 HOH  4 Al(OH)₃ + 3 CH₄;

при взаимодействии воды и ацетиленидов выделяется ацетилен:

CaC₂ + 2 HOH  Ca(OH)₂ + C₂H₂ .

Существуют также карбиды, например, Mn₃C, которые реагируют с водой с образованием смеси различных газообразных продуктов.

6.2.5 Соединения углерода с азотом

При температуре электрической дуги углерод непосредственно соединяется с азотом с образованием дициана:

N₂ + 2 C  (CN)₂ .

По химическим свойствам дициан имеет некоторое сходство с галогенами, например, образует с водородом циановодород (синильную кислоту) HCN.

Синильная кислота – очень слабая кислота (слабее угольной), поэтому её соли – цианиды – разлагаются под действием углекислого газа и воды:

2 KCN + CO₂ + H₂O  K₂CO₃ + 2 HCN .

Синильная кислота и цианиды – чрезвычайно ядовиты.

Важным в практическом отношении веществом является карбамид, или мочевина. Мочевина получается взаимодействием углекислого газа с аммиаком под давлением: CO₂ + 2 NH₃  (NH₂)₂CO + H₂O .

Карбамид – белые кристаллы, хорошо растворимые в воде; используется в сельском хозяйстве как азотное удобрение и добавка к корму жвачных животных, а также в органическом синтезе для производства лекарственных препаратов.