Сторінка
5

Р – елементи ІV групи

NH3 + СО2 + Н2О = NH4HCO3,

який, вступаючи в обмінну реакцію з хлоридом натрію, утворює хло­рид амонію і гідрокарбонат натрію:

NH4HCO3 + NaCl = NaHCO8| + NH4C1.

Гідрокарбонат натрію порівняно мало розчиняється в холодній воді і виділяється у вигляді осаду, який відфільтровують.

При прожарюванні гідрокарбонат натрію розкладається на карбо­нат, воду і діоксид карбону, який знову надходить у виробництво:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2| + H2O.

Нагріваючи розчин, що містить хлорид амонію, з гашеним вапном, виділяють аміак:

2NH4CI + Са (ОН)2 = 2NH3|+ СаС12 + 2Н2О,

який також повертається у виробництво.

Отже, єдиним відходом виробництва є хлорид кальцію, що лиша­ється у розчині після виділення аміаку і має обмежене застосування.

Добутий за аміачнохлоридним способом карбонат натрію не міс­тить кристалізаційної води і називається кальцинованою содою.

Карбонат калію, або поташ, К2СО3 — це білий порошок, що роз­пливається у вологому повітрі і добре розчиняється у воді. Його засто­совують для виготовлення мила, тугоплавкого скла, у фотографії. Поташ добувають дією діоксиду карбону на розчин гідроксиду калію, що утворюється під час електролізу розчину хлориду калію:

2КОН + СО2 = К2СО3 + Н2О.

Важлива для практичних потреб сполука — карбамід, або сечо­вина, CO(NH2)2 утворюється при взаємодії діоксиду карбону з аміа­ком під тиском:

СО2 + 2NH3 = CO (NH2)2+ Н2О.

Оксид карбону (II). Оксид карбону (II), або окис карбону, CO— безбарвний, отруйний газ, що конденсується в рідину лише при —192° С і твердне при —205° С. У воді оксид карбону розчиняється дуже мало і не вступає з нею в хімічну взаємодію. Шість валентних електронів атомів карбону і кисню розміщуються на трьох зв’язуючих молекулярних орбіталях, утворюючи потрійний зв'язок; цей зв'язок має високу міцність (1076 кДж/моль).

Утворення потрійного зв'язку в молекулі CO можна пояснити методом ВЗ. За рахунок двох неспарених електронів, які є у кожному з взаємодіючих атомів

виникають два ковалентні зв'язки:

Як показує ця схема, одна з орбіталей зовнішнього електронного шару атома карбону лишається незайнятою електронами. Отже цей атом може бути акцептором електронної пари. Атом же кисню зберігає на одній з р-орбіталей неподілену елект­ронну пару і, отже, має електроноподібні властивості. В результаті утворюється ще один ковалентний зв'язок — донорноакцепторний:

У молекулі, що утворилася таким способом, кожний з атомів має у зовнішньому шарі вісім електронів. Структуру молекули CO можна подати схемою: С=О.

Тут стрілкою показано зв'язок, що утворився за донорноакцепторним

способом.

Розглянута реакція між карбоном та СО2, що приводить до утворення оксиду карбону, відбувається у дуже великих масштабах у доменному процесі , а також у газогенераторах.

У лабораторіях оксид карбону (II) звичайно добувають, добавляючи відбирає від оцтової кислоти воду, виділяючи оксид карбону (ІІ):

НСООН = CO| + Н2О.

Ця реакція показує, що оксид карбону (II) можна розглядати як ан­гідрид оцтової кислоти. Хоча оцтову кислоту не можна добути безпосередньо з оксиду карбону (II) і води, її солі утворюються при взаємодії їдких лугів з оксидом карбону при 150—200° С:

NaOH + CO = HCOONa.

На повітрі оксид карбону горить голубуватим полум'ям з виділенням великої кількості теплоти, перетворюючись в СО2:

2СО + О2 = 2СО2 + 566 кДж.

На сонячному світлі або при наявності активованого вугілля (ката­лізатор) оксид карбону безпосередньо сполучається з хлором, утворю­ючи дуже отруйний газ — фосген:

CO + С12 = СОС12.

Фосген — важливий промисловий продукт. Його застосовують для виробництва ряду органічних і неорганічних речовин, наприклад

барвників.

Оксид карбону (II) сполучається з багатьма металами, утворюючи карбоніли металів, наприклад карбоніл феруму Fe(CO)6, карбоніл нікелю Ni(CO)4. Останні дві речовини — це леткі, дуже от­руйні рідини. Більшість карбонілів металів — кристалічні речовини. Найбільше практичне значення мають карбоніли нікелю, кобальту і феруму. їх застосовують для добування металів високої чистоти ,нанесення металічних покриттів; крім того, вони є каталіза­торами багатьох важливих хімічних реакцій.

Хімічні зв'язки в молекулах карбонілів металів утворені за донорно-акцепторним способом і за рахунок неспарених електронних пар молекули CO та вільних орбіталей збудженого атома металу. Наприклад, у збудженого атома феруму є п'ять незайнятих орбіталей:

Тому молекула карбонілу феруму має склад, що відповідає формулі

Fe (CO)5.

При підвищеній температурі оксид карбону (II) — добрий віднов­ник, що відіграє важливу роль у металургії при відновленні металів з їхніх оксидів. Його використовують також як газоподібне паливо. Крім того, CO є однією з вихідних ре­човин у виробництві ряду органічних сполук.

Оксид карбону дуже отруйний і особливо небезпечний тим, що не має запаху; тому отруєння ним може статися непомітно. Отруйна дія оксиду карбону, відома під назвою чаду, пояснюється тим, що CO легко сполучається з гемоглобіном крові і робить його нездатним переносити кисень від легень до тканин. Якщо вдихати свіже повітря, то утворена сполука (карбоксигемоглобін) поступово руйнується, і ге­моглобін відновлює здатність вбирати кисень.

Сполуки карбону з сульфуром і нітрогеном. З сполук карбону з сульфуром і нітрогеном велике практичне значення мають сульфід карбону CS2 та ціаністоводнева (синильна) кислота HCN.

Сульфід карбону CS2 добувають пропусканням пари сульфуру крізь шар розжареного карбону. Це безбарвна летка рідина, що сильно заломлює світло, кипить при 46° С. При тривалому зберіганні сульфід карбону стає жовтим і набуває неприємного запаху.