Оксиды углерода

Оксид углерода (II) (угарный газ) – бесцветный газ, без запахаи вкуса плохо растворим в воде. Температура плавления –205 ⁰С. температура кипения –191°С, относительная молекулярная масса СО равна 28, поэтому он мало отличается по плотности от воздуха. Угарный газ – ядовитое вещество. Отравление в легкой форме сопровождается головокружением, головной болью и рвотой. Сильное отравление приводит к смерти. Отравляющее действие СО объясняется тем, что он образует более прочное, чем кислород, соединение с гемоглобином. В связи с этим нарушается перенос кислорода от легких к тканям.

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строение молекулы СО. В молекуле СО, помимо двойной связи, образованной обобществлением электронов углерода и кислорода, имеется дополнительная, третья связь (изображена стрелкой), образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода:

В связи с этим молекула СО прочна. Оксид углерода (II) является несолеобразующим и не взаимодействует в обычных условиях с водой, кислотами и щелочами. При повышенных температурах он склонен к реакциям присоединения и окисления – восстановления. На воздухе СО горит синим пламенем: 2СО + О₂ = 2СО₂

Он восстанавливает металлы из их оксидов и солей:

Под действием облучения (на прямом солнечном свету) или в присутствии катализаторов СО соединяется с С1₂, образуя фосген – крайне ядовитый газ:

Со многими металлами СО под давлением образует летучие карбонилы:

Ni + 4CO = Ni(CO)₄

Fe + 5CO = Fe(CO)₅

Ковалентная связь Me–С в молекуле карбонила образуется по донорно-акцепторному механизму. При нагревании карбонилы металлов разлагаются на металл и оксид углерода (II), что используется для получения металлов особой чистоты.

В природе оксид углерода (II) практически не встречается. Он может образовываться при обезвоживании муравьиной кислоты (лабораторный способ получения):

Исходя из последнего превращения, чисто формально можно считать СО ангидридом муравьиной кислоты. Это подтверждается следующей реакцией, которая происходит при пропускании СО в расплав щелочи при высоком давлении: CO + NaOH = HCOONa

Оксид углерода (IV) (диоксид углерода, углекислый газ) – газ без цвета и запаха, на вкус слегка кисловатый, не поддерживающий дыхания и горения. Он хорошо растворим в воде (88 объемов СО₂ в 100 объемах Н₂О при 293 К). При обычной температуре под давлением 60 атм. диоксид углерода переходит в жидкость. При охлаждении до –76 °С оксид углерода (IV) превращается в твердую белую массу, называемую сухим льдом. Твердая двуокись углерода переходит в газообразное состояние (сублимирует), минуя жидкое.

Относительная молекулярная масса диоксида углерода равна 44, поэтому он в 1,52 раза тяжелее воздуха.

При большой концентрации оксида углерода (IV) в воздухе люди и животные задыхаются. При содержании в воздухе 3% у человека наблюдается учащенное дыхание, 10% – потеря сознания и смерть, при 20% – мгновенный паралич.

Оксид углерода (IV) как кислотный оксид взаимодействует с основными оксидами и щелочами: K₂O + CO₂ = K₂CO₃

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

При растворении в воде диоксид углерода взаимодействует с ней (менее 1% от растворенного количества) с образованием крайне слабой и непрочной угольной кислоты:

CO₂ + H₂O H₂CO₃

О ее слабости говорит и тот факт, что из соединений она вытесняется даже уксусной кислотой: CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca(CH₃COO)₂ + H₂O + CO₂­

Углекислый газ способен выступать окислителем; при нагревании с углеродом образуется угарный газ: C + CO₂ = 2CO

Зажженная на воздухе лента металлического магния продолжает гореть в атмосфереСО₂­

2Mg + CO₂ = 2MgO + C

Оксид углерода (IV), нагретый до 350 – 400°С, над никелем восстанавливает водородом до метана: CO₂ + 4H₂ = CH₄ + 2H₂O

Оксид углерода (IV) получают термическим разложением солей угольной кислоты или действием на них растворов более сильных кислот: CaCO₃ = CaO + CO₂­

NaCO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O + CO₂­