Оксид углерода (IV)

Цианистоводородная кислота. Цианиды

Реакции присоединения

1) Присоединение водорода

а) Синтез метанола

СO + 2H₂ = CH₃OH

б) Cинтез метана и его гомологов:

CO + 3H₂ = CH₄ + H₂O

2) Образование карбонилов металлов

Молекулы СО довольно легко присоединяются к атомам некоторых d-металлов. В образовании донорно-акцепторых связей участвуют неподеленные электронные пары атомов углерода в молекулах СО и свободные орбитали атомов металлов:

4СO + Ni = [Ni(CO)₄] тетракарбонил никеля

5CO + Fe = [Fe(CO)₅] пентакарбонил железа

3) Образование карбоксигемоглобина

СO связывается с ионами Fe²⁺ в гемоглобине (Hb) подобно О₂. Сродство гемоглобина человека к СО более чем в 200 раз превышает сродство к кислороду, поэтому СО способен вытеснять О₂ из оксигемоглобина:

HbO₂ + CO = HbCO + O₂

Этим и объясняется высокая токсичность угарного газа.

Из простейших азотистых производных углерода наиболее важным является цианистоводородная (или синильная) кислота HCN.

Синильная кислота представляет собой бесцветную жидкость со слабым своеобразным запахом. С водой HCN смешивается в любых соотношениях. Ее кислотные свойства выражены чрезвычайно слабо, и поэтому она легко выделяется из своих солей (цианидов) действием более сильных кислот. Так же синильную кислоту можно получить взаимодействием СО и аммиака по реакции, в присутствии катализатора:

CO + NH₃ ═ H₂O + HCN

Цианиды получают восстановлением углеродом карбонатов (IV) при нагревании:

Na₂CO₃ + С + 2 NH₃ ═ 2 NaCN + 3 H₂O

Наибольшее применение из цианидов имеет цианид калия KCN. Цианид калия – бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Цианид калия так же ядовит, как и синильная кислота. На воздухе под действием СО₂ он довольно быстро разлагается:

2 KCN + H₂O + CO₂ ═ K₂CO₃ + 2 HCN

Для иона CN ^ˉ характерно вхождение во внутреннюю сферу комплексных соединений. Общим методом получения подобных комплексных цианидов является действие избытка KCN на соли соответствующих металлов.

Реакции идут по схеме:

CrCl₃ + 3 KCN ═ Cr(CN)₃ ↓ + 3 KCl

CrCl₃ + 6 KCN ═ K₃[Cr(CN)₆] + 3 КСl

Токсическое действие синильной кислоты (и цианидов) сводится в основном к параличу дыхательного центра нервной системы. В организме синильная кислота довольно легко разрушается с образованием безвредных продуктов, поэтому при несмертельных ее дозах после первого периода острого отравления быстро наступает полное выздоровление. Смертельной дозой HCN является 0,05 г.

К соединениям углерода (IV) относится диоксид углерода СО₂. Он постоянно образуется в природе при окислении органических веществ (гниение растительных и животных остатков, дыхание, сжигание топлива), а так же в больших количествах выделяется из вулканических трещин и из вод минеральных источников.

Двуокись углерода при обычных условиях – бесцветный газ, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему его можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой. При сильном охлаждении СО₂ застывает в белую снегообразную массу – “сухой лед”.

Молекула О═С═О является линейной (sp-гибридизация). По химической природе СО₂ является кислотным соединением.