Углерод, аллотропные модификации углерода. Химические свойства углерода. Карбиды, методы получения, свойства.
Свободный углерод встречается в природе в виде алмаза (sp3-гибридизация) и графита (sp2-гибридизация). В минералах углерод находится, главным образом, в виде карбонатов. Карбидами называются бинарные соединения углерода с элементами, имеющими ОЭО меньше, чем ОЭО углерода (металлами, кремнием, бором). По типу связи карбиды делят на три группы: 1) Солеобразующие, или ионные карбиды, образованные s-элементами I, II и р-элементами III группы. Это кристаллические вещества, легко разрушающиеся водой и кислотами с образованием: a) Метана СН4 (метаниды) Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4; Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4. б) Ацетилена С2Н2 (ацетилениды) CaC2+2Н2О=Са(ОН)2+С2Н2; K2С2+2HCl=2KCl+C2H2. 2) Ковалентные карбиды, образованные неметаллами (В4С, SiC), химически инертны, тверды, тугоплавки. 3) Карбиды внедрения (нестехиометрические), образованные d-элементми. Например Mn3C, Fe3C, W2C, VC, Mn7C3.
Углерод не способен к образованию донорно-акцепторных связей. Известно несколько аллотропных модификаций углерода, наиболее распространенная – графит. Его кристаллическая решетка состоит из плоских слоев атомов. Другой аллотропной формой является алмаз. Его плотность выше, чем у графита. В кристаллической решетке алмаз каждый атом образует четыре ковалентные связи с соседними атомами.
Соединения s-элементов группы II (оксиды, гидроксиды, пероксиды). Методы получения, кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства. Зависимость кислотно-основных свойств от природы металла.
s-элементы II группы при взимодействии с кислородом образуют оксиды: 2Э+ O2 =2ЭO
В лаборатории эти оксиды получают
ЭСО3=ЭО+СО2
Э(ОН)2=ЭО+ H2O
Склонность к образованию пероксидов меньше чем у щелочных металлов. Пероксиды получают:
Э(ОН)2+Н2О2=ЭО2+ 2H2O
MgO2 – неустойчив, BeO2 не получен.Оксиды Э2О и ЭО хорошо растворяются в воде (кроме BeO и MgO) с образованием гидроксидов:
Э2О +H2O=2ЭОН
ЭО +H2O=Э(ОН)2
Пероксиды s-элементов реагируют с кислотами:
BaO2 + H2SO4 =BaSO4 + H2O2
BaO2 +Cl2=BaCl2+ O2
Билет 13
Природа связи в комплексных соединениях по методу ВС. Геометрия комплексных ионов. Магнитные свойства.
Связь в компл соединение образуется по дон-акц механизму, где донором выступает лиганд, а акцептором – комплексообразователь.Орбитали комплексообразователя гибридизированны. Связь при этом чисто ковалентная.
В основе метода ВС лежат представления о двухэлектронной двухцентровой химической связи и гибиридизации орбиталей центрального атома, определяющей геометрическую конфигурацию иона. В применении к комплексным соединениям центральный атом-это атом или ион комплексообразователя, обладающий вакантными орбиталями.необходимая для образования связи пара электронов поставляется лигандом.Так реализуется донорно-акцепторный механизм..Акцептор-атом комплексообразователя, донор-лиганд.
Для определения геометрической конфигурации комплексного иона необходимо определить тип гибридизации орбиталей централного атома. Рассмотрим на примере комплесного иона [BF4]-
тип гибридизации sp3, конфигурация комплексного иона тетраэдрическая.
[Ag(NH3)2]+ участвуют 2 лиганда
[CoF6] 3- [Co(CN)6]3-
Co3+ на 3d орбитали 6 электроов и свободны 4s 4p , координациооное число 6 гибридизация sp3d2 или d2sp3
для первого случая характерно что все внутренние d-орбитали заселяются электронами метала на 3d 6 электронов , а 4s 4p полностью заполнены, а на 4d 2 пары спаренных электронов
Во втором случае требуется размещение электронов на внутренних орбиталях (dxy,dyz,dxz). Комплексы sp3d2 называются внешнеорбитальными, а d2sp3 называются внутреорбитальными.
Метод ВС не может предсказывать, но объясняет магнитные свойствакомплексных соединений. Рассмотрнные выше примеры показывают, что [Co(CN)6]3- должен быть диамагнитен, а [CoF6] 3- парамагнитен. Количественные характеристики магнитных свойств методом ВС не объясняются.