Оксиды Э (II) , гидроксиды Э (II) и их соли

Комплексная цель модуля:

знать способы получения оксидов и гидроксидов (II); описывать их физические свойства; давать характеристику кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов (II), давать характеристику окислительно-восстановительных свойств; оценивать изменение этих свойств по подгруппе.

Содержание модуля

Оксид углерода (II) и оксид кремния (II)

Молекула СО имеет следующую структуру — :С ? О:. Две связи образованы за счет спаривания 2р-электронов атомов углерода и кислорода, третья связь образована по донорно-акцепторному механизму за счет свободной 2р-орбитали углерода и 2р-электронной пары атома кислорода. Дипольный момент молекулы незначителен, приэтом эффективный заряд на атоме углерода отрицательный, а на атоме кислорода — положительный.

Поскольку строение молекулы СО сходно со строением молекулы азота, похожи их физические свойства. СО имеет очень низкую температуру плавления (- 204єС) и кипения (- 191,5єС), это бесцветный, очень ядовитый газ, без запаха, совсем немного легче воздуха. Плохо растворим в воде и с ней не взаимодействует.

СО считается несолеобразующим оксидом, т.к. при обычных условиях не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами. Он образуется при горении угля и углеродистых соединений при ограниченном доступе кислорода, также при взаимодействии углекислого газа с раскаленным углем:

СО₂ + С = 2СО.

В лаборатории его получают из мурвьиной кислоты действием на нее концентрированной серной кислоты при нагревании:

НСООН + H₂SO₄ (конц.) = CO + H₂SO₄ • H₂O.

Можно использовать также и щавелевую кислоту. Серная кислота в этих реакциях выступает как водоотнимающее средство.

В обычных условиях СО химически достаточно инертен, но при нагревании проявляет восстановительные свойства, что широко используется в пирометаллургии для получения некоторых металлов.

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂.

На воздухе СО горит голубоватым пламенем с выделением большого количества теплоты: 2СО + О₂ = 2СО₂ + 569 кДж.

Помимо кислорода на прямом солнечном свету или в присутствии катализатора (активного угля) СО соединяется с хлором, образуя фосген:

СО + Cl₂ = COCl₂.

Фосген — бесцветный газ с характерным запахом, тяжелее воздуха в 3,5 раза. В воде он малорастворим, но как хлорангидрид угольной кислоты постепенно гидролизуется по схеме:

COCl₂ + 2H₂O = 2HCl + H₂CO₃.

Вследствие высокой токсичности фосген применяли как боевое отравляющее средство в первую мировую войну. Обезвредить его можно с помощью гашеной извести.

Во всех карбонилгалогенидах СОХ₂ углерод четырехвалентен, структура является молекулярной. Плоские молекулы оксогалогенидов углерода представляют собой треугольники. Это гигроскопичные вещества со свойствами галогенангидридов; гидролизуются аналогично фосгену.

При нагревании СО окисляется и серой:

СО + S = COS.

Молекула СО может выступать в качестве лиганда в различных комплексных соединениях. За счет несвязывающей электронной пары углерода она проявляет у-донорные свойства, а за счет свободных р-разрыхляющих орбиталей проявляет р-акцепторные свойства. Особый интерес представляют карбонильные комплексы d-металлов, т.к. термическим разложением карбонилов получают металлы высокой чистоты.

Оксид кремния (II) SiO в природе не встречается, но может быть получен при восстановлении кремнезема кремнием, углем или карбидом кремния в электрической печи:

SiO₂ + Si = 2SiO; SiO₂ + C = SiO + CO; 2SiO₂ + SiC = 3SiO + CO.

Оксид кремния (II) — желтовато-коричневое вещество с плотностью 2,2 г/см³, медленно окисляется на воздухе и легко растворяется в водных растворах щелочей:

2SiO + O₂ = 2 SiO₂; SiO +2KOH = K₂SiO₃ + H₂.

Под техническим названием «монокс» монооксид кремния применяют для изготовления некоторых красок, как электроизоляционный материал, для фильтрования воздуха (задерживает микробы).