59. Гидриды элементов четвертой а группы. Оксиды углерода.

Ответ. СН4 – метан. Является основным компонентом природного газа. Химически инертен вследствие валентной и координационной насыщенности молекулы. На него не действуют кислоты и щелочи. СО – оксид углерода (II) (угарный газ), несолеобразующий оксид, не имеет соответствующего гидрата. Оксид углерода (II) – при обычных условиях газ без цвета и запаха, сжижающийся при атмосферном давлении при температуре –191,5 °С и затвердевающий при – 204 °С. Молекула СО изоэлектронна молекуле N 2. Обе эти молекулы содержат равное число электронов, атомы в них соединены тройной связью. Две связи в молекуле СО образованы по обменному механизму за счет 2р-электронов атомов углерода и кислорода, а третья – по донорно-акцепторному механизму с участием неподеленной электронной пары атома кислорода и свободной 2р-орбитали атома углерода). Реагирует со сплавами щелочей с образованием формиата натрия: СО + NaOHтв = HCOONa. Восстанавливает металлы из их оксидов: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2. Восстанавливает кислород: 2СО + О2 = 2СО2. Восстанавливает хлор с образованием фосгена: СО + Сl2 = COCl2. Окислительные свойства проявляет при взаимодействии с Н2: 2Н2 + СО = СH3OH. Угарный газ опасен тем, что прочно связывается с гемоглобином, который переносит кислород к органам и тканям организма, вследствие чего становится невозможным процесс переноса кислорода. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывают усталость, головную боль, слабость. Влияние угарного газа на здоровье человека зависит от его концентрации и времени воздействия на организм. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течении одного часа, а концентрация более 0,2 % – в течении трех минут. СО2 – оксид углерода (IV), углекислый газ – газ, без цвета и запаха, тяжелее воздуха. Все четыре связи ковалентные полярные, однако в целом молекула неполярная, т.к. имеет линейную форму. СО2 проявляет общие свойства, характерные для кислотных оксидов. С водой образует непрочную угольную кислоту: СO2 + H2O = H2CO3. Реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты: Na2O + CO2 = Na2CO3, 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O, NaOH + CO2(изб) = NaНCO3. Оксид углерода (IV) образуется в природе при дыхании животных и растений, при гниении органических остатков в почве, при пожарах. В угольных шахтах из-за медленного окисления угля содержание углекислого газа также выше, чем на открытом воздухе. Служба охраны труда следит за тем, чтобы оно не превышало установленной нормы (30 мг/м 3). Для растений углекислый газ служит источником углерода, обогащение им воздуха в парниках и теплицах приводит к повышению урожая. Оксид углерода (IV) применяют также для газирования воды и напитков, жидким CO 2 заряжают огнетушители. Твердый оксид углерода (IV) –«сухой лед» – применяют для охлаждения продуктов. Преимущество сухого льда по сравнению с обычным льдом заключается в том, что он поддерживает в окружающем пространстве значительно более низкую температуру и испаряется, не переходя в жидкое состояние. Силаны – соединения кремния с водородом (кремневодороды) общей формулы SinH2n+2. Получены силаны до октасилана Si8H18. Малой прочностью связи Si–Si обусловлена ограниченность гомологического ряда кремневодородов. Значительно устойчивее, чем кремневодороды, алкилпроизводные кремния, т.е. соединения типа SiRn. При комнатной температуре первые два силана – моносилан SiH4 и дисилан Si2H6 – газообразны, Si3H8 – жидкость, остальные – твердые вещества. Все силаны бесцветны, имеют неприятный запах, ядовиты. Они гораздо менее устойчивы и реакционноспособны, чем алканы. Это объясняется меньшим по сравнению с углеродом сродством кремния к водороду и очень большим сродством кремния к кислороду. В отличие от связи С–Н связь Si–Н имеет более ионный характер. На воздухе самовоспламеняются: 2Si2H6 + 7О2 = 4SiО2 + 6H2О. Водой разлагаются с выделением водорода: Si3H8 + 6H2О = 3SiО2 + 10H2. Щелочи разлагают SiH4 с выделением водорода: SiH4 + 2NaOH + Н2О = Na2SiО3 + 4Н2. В природе силаны не встречаются. Кремний и водород непосредственно взаимодействуют лишь при температуре электрической дуги, поэтому силаны обычно получают косвенным путем: действуя на силициды активных металлов (Mg, Ca, Li) растворами кислот (HCl, H2SO4, H3PO4). В результате образуется смесь различных силанов: 40 % SiH4, 30 % Si2H6, 15 % Si3H8, 10 % Si4H10, 5 % Si5H12 и Si6H14. Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4 (смесь силанов). Наибольший практический интерес представляет моносилан SiH4. Его удобно получать действием литий-алюминийгидрида на тетрахлорид кремния по реакции: SiCl4 + LiАlH4 = SiH4 + LiCl + АlCl3. Все силаны – сильные восстановители: SiH4 + HCl = SiH3Cl + H2, SiH4 + 3HCl = SiHCl3 + H2 силикохлороформ. В тихом электрическом разряде происходит распад моносилана с образованием блестящего, золотистого налета, состоящего из твердых ненасыщенных гидридов кремния. Силаны используются для синтеза кремнийорганических соединений и в качестве восстановителей.