Соединения четырехвалентного углерода с кислородом

В результате изучения процессов электролиза (в первой половине прошлого века) было выдвинуто предположение об электрической природе валентных сил (Берцелиус) и установлены различия валентности по знаку. Естественно было в соответствии с поведением элементов при электролизе приписать элементам, выделяющимся на аноде (кислород или хлор), отрицательный заряд в соединении и, следовательно, отрицательную валентность, а элементам, выделяющимся на катоде (водород, металлы), наоборот, положительный заряд и положительную валентность. Берцелиус настойчиво пытался распространить эти представления на все соединения. Однако такой подход к органическим соединениям большей частью не оправдывался, и в органической химии вместо этой дуалистической теории валентности была принята унитарная теория валентности, в основе которой лежало представление о постоянных валентностях, свойственных основным элементам органической химии — углероду (4), водороду (1), кислороду (2) и т. д. без различия знака, и только для азота пришлось допустить возможное различие валентности по величине (3 или 5). В частности, в конце 50-х годов XIX столетия в работах Кекуле, Кольбе и Купера было введено представление, что углерод обычно бывает четырехвалентным и что атомы его могут соединяться между собой образуя цепи. В конце 50-х и в начале 60-х годов XIX столетия А. М. Бутлеровым была создана структурная теория, способствовавшая дальнейшему быстрому развитию органической химии. Им было объяснено явление изомерии [c.55]

Спектры обычных соединений титана несколько Отличаются от спектров соединений, описанных выще, подобно тому как эти соединения различаются по химическим свойствам. Четыре спектра четырехвалентного титана, представленные на рис, 20, весьма сходны. Все они имеют низкоэнергетический пик при приблизительно 5 эв, сходный с соответствующим пиком в спектрах хромата и перманганата. Этот пик наблюдается также в спектрах других соединений четырехвалентного титана — ТЮг и лактата. Главный пик на рис. 20 расположен при приблизительно 22 эв. Однако он расщепляется и второй максимум появляется при 30—35 эв. Спектры, соответствующие двум ортоэфирам титана Т1(0К)4, по-видимому, идентичны. Оба соединения имеют двойную тетраэдрическую координационную сферу, первая из которых состоит из атомов кислорода, а вторая — из атомов углерода эти сферы и могут быть причиной расщепления главного пика. [c.148]

Ч Углерод в периодической системе элементов занимает серединное положение между типичными металлами и неметаллами Он имеет одинаковую валентность и по водороду, и по кислороду, равную 4. Таким образом, он является четырехвалентным эле ментом почти во всех своих соединениях. [c.18]

Впервые понятие о валентности было введено в химию английским химиком Франклендом в 1853 г. Под валентностью, или атомностью, данного элемента он понимал число атомов другого соединяющегося с ним элемента. Если принять валентность водорода равной единице, валентности других элементов определяются как число атомов водорода, соединяющееся с одним атомом рассматриваемого элемента. Франклендом была обнаружена трехва-лентность азота, фосфора, мышьяка и четырехвалентность (вместе с А. Кольбе) углерода. В дальнейшем представления о валентности сыграли исключительно важную роль в теории химического строения Бутлерова и создании Периодической системы химических элементов Менделеева. Это свойство зависит от состояния атомов рассматриваемого элемента, природы партнера, с которым реагирует данный элемент, условий взаимодействия. Так, углерод с одним и тем же партнером — кислородом в зависимости от условии взаимодействия образует СО2 и СО, в которых состояния атомов углерода различны. На основе валентности элементов легко определить формульный состав химического соединения. Поэтому величину валентности часто называют стехиометрической валентностью. [c.74]

Соединения четырехвалентного углерода с кислородом [c.468]

Гибридизация орбиталей. Как уже было показано, в соединениях трехвалентного азота, двухвалентного кислорода и одновалентного фтора для образования ковалентных связей могут быть задействованы р-орбитали. Существование соединений четырехвалентного углерода или азота не удается адекватно объяснить, формально используя для образования четвертой связи 25-орбиталь. Как уже не раз говорилось, наиболее подходящие орбитали для образования связей —те, геометрия которых обеспечивает максимальное перекрывание, как, например, р-орби-таль 5-орбиталь со сферической симметрией оказывается менее подходящей. Для четырехвалентных атомов может быть найдено [c.16]

Приступая к исследованиям. Неф рассуждал следующим образом. Единственное общепринятое исключение из соединений четырехвалентного углерода, окись углерода, С=0, является удивительно инертным веществом, не способным к тем реакциям присоединения, которые столь характерны для олефинов (присоединение Jj, галогеноводородов). По-видимому, это вызвано влиянием отрицательного кислорода, поскольку ненасыщенное соединение тем легче образует продукты присоединения, чем положи-тельнее его молекула (здесь автор ссылается на свою предыдущую работу с ацетоуксусным эфиром 195]). Он делает следующий вы- [c.50]

В течение первой половины текущего столетия было обнаружено большое число различных свободных радикалов как в растворах, так и в газовой фазе. Немецкий ученый Ф. Панет (1929) получил метил и этил разложением тетраметилсвинца и тетраэтилсвинца (в XIX в. было сделано немало попыток, оказавшихся безуспешными, получить в свободном виде эти радикалы). Правда, как было установлено, продолжительность жизни этих радикалов очень мала и составляет около 0,01 с. В процессе исследований свободных радикалов выяснили, что онк относятся не только к соединениям трехвалентного углерода, но и к другим атомам с ненасыщенными связями, например одновалентного и четырехвалентного азота, одновалентного кислорода и т. д. [c.233]

Для синтеза титанорганических полимеров применяют соединения четырехвалентного титана. Энергия связи титан—углерод меньше энергии связи титан—кислород, поэтому более стабильны полимеры, в которых титан соединен с органическим [c.556]

Действуя описанным выше способом, можно изобразить огромное число соединений, содержащих простые, двойные и тройные связи, в состав которых входит четырехвалентный углерод, одновалентные водород и галогены, двухвалентный кислород и трехвалентный азот. На рис. 1-1 приведены простые соединения, относящиеся к различным классам. [c.19]

Углерод находится в IVA группе периодической системы, и во всех устойчивых углеводородах он четырехвалентен, а водород одновалентен. Четырехвалентность углерода проявляется несмотря на то, что в основном состоянии этот атом имеет электронную конфигурацию ls 2s 2p , на основании чего следовало ожидать двухвалентности углерода. Теоретически можно представить, что углерод принимает то или иное из трех возможных гибридных валентных состояний — тетраэдрически гибридизованное (обозначаемое sp ), тригонально гибридизованное (sp ) и дигонально гибридизованное (sp), причем в каждом из них он может проявлять себя как четырехвалентный. В алканах и циклоалканах, так же как и в алкильных и циклоалкиль-пых группах, образующихся из них, атомы углерода находятся в 5р -состоя-пии. 13 этом состоянии углерод имеет наинизшую электроотрицательность, по-видимому не отличающуюся заметно от электроотрицательности водорода. В соответствии с этим связи С — Н не поляризованы в заметной степени. Эти связи являются о-связями, так же как и связи между насыщенными атомами углерода, и все четыре связи sp -гибридизованного углерода имеют обычно тетраэдрическую или почти тетраэдрическую конфигурацию. Исключения составляют два циклоалкана с малыми циклами, в которых внутренние углы связей равны 60° (циклопропан) и 90° (циклобутан). Свойства этих соединений можно объяснить, если рассматривать изогнутые а-связи. Длина нормальной связи С — С составляет 1,54 А (15,4-10" нм), в то время как длина связи С — Н 1,10 А (И-10 нм). Связи между двумя насыщенными атомами углерода и между насыщенным углеродом и кислородом обычно прочны, хотя точные значения энергий диссоциации изменяются при изменении молекулярного окружения углерода. Для связи С — С обычно приводят среднюю величину 83 ккал/моль (347,5-10 Дж/моль), в то время как для С — Н-связи средняя величина равна 95—99 ккал/моль (397,7 х X 10 —414,5-10 Дж/моль). Устойчивость С — С-связи связана как с весьма ориентированным характером яр -гибридизованных АО, допускающих максимальную концентрацию заряда между ядрами, так и с малыми размерами атомов углерода. Стабильность связи С — Н обусловлена тем, что сильно ориентированная sp -гибридная орбиталь углерода подходит близко к ядру водородного атома, поскольку водород обладает тем уникальным свойством, что в нем нет электронов внутренних оболочек, которые могли бы отталкивать электронный заряд другого связанного атома, в данном случае углерода. [c.253]

Напишите структурные формулы для каждого из перечисленных ниже соединений, используя четырехвалентный углерод, двухвалентный кислород и одновалентный водород. [c.32]

Кекуле в 1857 г., сопоставляя приведенные выше типы, приходит к выводу о двухвалентности кислорода, трехвалентного азота и фос- фора и, что особенно было важно, четырехвалентности углерода. Валентность понималась им и его последователями как число единиц сродства , способных взаимно насыщаться при соединении . Отсюда, во-первых, сразу возникает понятие о межатомной, или химической , связи, а во-вторых, Кекуле впервые (1858) удается объяснить закономерности в составе органических соединений, в первую очередь объяснить, почему насыщенные углеводороды имеют общую формулу С Н2 +2- [c.28]

Несостоятельность классификации ио признаку валентности Менделеев показывает и на примере анализа соединений элементов с кислородом. Как известно, с кислородом соединяются все элементы кроме фтора. Соединения с кислородом имеют резко выраженный химический характер и наиболее распространены в природе, причем многие элементы дают по нескольку соединений с кислородом. Но тем не менее, говорит Менделеев, учение о валентности не дает никакой закономерности для числа входящих атомов кислорода, так как кислород как двуатомный элемент может войти в каждую замкнутую молекулу. И наконец, наиболее уязвимое место этой системы — признание того, что валентность является основным и притом неизменным свойством атома. Отсюда нередко делался вывод, будто в молекуле не может быть свободных сродств. Углерод считался четырехвалентным элементом, азот — устойчиво трехвалентным и т. д. [c.268]

Обычные органические полимеры состоят из углеродных атомов, соединенных в длинные цепочки. В полиэфирах и полиамидах наряду с атомами углерода в цепочках содержатся также атомы кислорода и (или) азота, однако в дальнейшем обсуждении это обстоятельство учитываться не будет. Такие атомы, из которых состоят скелеты цепочек, мы будем называть атомами главной цепи или скелетными атомами. Согласно ставшим классическими представлениям, углеродные атомы являются четырехвалентными, и в тех случаях, когда они не образуют двойные или тройные связи, представляют собой гибридизацию одной 2s-op-битали и трех 2р-орбиталей. В результате нолучается так называемая тетраэдрическая пространственная структура. [c.69]

Под действием сильных окислителей углерод при соблюдении определенных условий проведения реакции превращается в двух- или четырехвалентные соединения. Так, например, при сгорании углерода в атмосфере воздуха при недостаточном притоке кислорода получается оксид углерода СО — продукт неполного окисления углерода при избытке кислорода — диоксид углерода СОа — продукт полного окисления углерода [c.464]

Все перечисленные типы производных двухвалентного углерода характеризуются рядом общих свойств. Прежде всего—почти все соединения этого рода способны к реакциям непосредственного присоединения, например, галоидов, галоидоводородных кислот, кислорода и т. п., причем во всех этих случаях происходит присоединение второго компонента реакции к двухвалентному атому С, и последний переходит в четырехвалентное состояние. Все производные С (кроме самой окнси углерода) обладают сильным, неприятным, иногда отвратительным запахом. Наконец, все они без исключения весьма токсичны, хотя механизм действия их на животный организм и не всегда один и тот же. [c.49]

Кремний в своих соединениях ведет себя главным образом как четырехвалентный элемент (аналогично углероду). Однако в отличие от углерода его максимальное координационное число может равняться 6, что объясняется большим объемом его атома. Шестивалентный кремний встречается в соединениях с атомами, имеющими большой заряд ядра и малый объем, как, например, с фтором и кислородом. [c.184]

Металлкетилы и их аналоги. В 1891 г. Бекманн и Пауль показали, что при растворении металличе1СК0Г0 натрия в свободных от воздуха растворах ароматических кетонов в сухом эфире без выделения водорода образуются темносиние продукты. В 1911 г. Шленк и Вейкель прищли к выводу, что эти вещества содержат трехвалентный углерод, так как они, подобно трифенилметилу, быстро реагируют с иодом и кислородом, регенерируя исходный кетон, а не димерный продукт, а при разложении водой дают смесь исходного кетона и соответствующего спирта, а не пинакона (Л), который должен был бы образоваться в том случае, если бы синие кетилы были нормальными соединениями четырехвалентного углерода [c.222]

Для синтеза но. шмерных соединений, содержащих титан, применяют соединения четырехвалентного титана. Энергия связи титан—углерод меньше энергии связи титан—кислород, поэтому полее стабильны полимеры, н которых титан соединен с органи- [c.497]

В природе углерод встречается и в свободном состоянии, и в виде соединений, главным образом солей угольной кислоты (мел, известняк, мрамор). Много углерода содержат каменный (99%) и бурый угли, торф (57%). Углерод входит в состав нефти природного газа, воздуха, растений, организмов человека и животных. В отличие от кислорода и азота углерод при обычных условия не образует молекул, для него характерна атомная кристаллическая решетка. Это связано с четырехвалентностью углерода. Различные способы образования атомами углерода четырех связей друг с другом обусловливают существование для него трех аллотропных видоизменений алмаза, графита и карбина. Порядок взаимного расположения атомов углерода в этих веществах существенно различается. [c.240]

Азот и фосфор являются элементами УА группы периодической системы Д. И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится пять электронов из них три р-электрона. Поэтому в нормальном состоянии они проявляют валентность, равную трем. Наибольшее изменение в химических свойствах элементов УА группы наблюдается при переходе от азота к фосфору. В атомах азота внешним энергетическим уровнем является второй, содержащий только 5- и р-поду ровни, а подуровень с1 отсутствует. Атомы азота при переходе в возбужденное состояние могут увеличить число непарныхэлектронов максимум до четырех и при этомза счет потери одного электрона. В этом случае образуется электронная конфигурация а азот становится четырехвалентным, как в ионе [ЫН4] . Поэтому азот не проявляет валентности, равной пяти. В атомах фосфора наружным энергетическим уровнем является третий, состоящий из трех подуровней з, р и й. При возбуждении атомов фосфора увеличение числа непарных электронов происходит за счет использования -подуровня с образованием электронной конфигурации поэтому фосфор в отличие от азота может проявлять валентность, равную пяти. Размеры атомов азота и фосфора меньше, а энергия ионизации этих элементов соответственно больше, чем углерода и кремния. В связи с этим азот и фосфор при химических реакциях не теряют электронов и не превращаются в элементарные катионы. Сродство к электрону этих элементов незначительно и поэтому они, как правило, не превращаются и в элементарные анионы. Азот и фосфор образуют соединения как с кислородом, так и с водородом, только с ковалентными связями. Таким образом, азот и фосфор являются неметаллами. Причем свойства неметаллов у них выражены сильнее, чем у углерода и кремния. [c.213]

Кроме солсобразных соединений четырехвалентного кислорода стали известны некоторые вещества, в которых все четыре валентности этого элемента оказываются связанными с углеродом. В дальнейшем они рассматриваются как четвертичные оксониевые соединения обычно они имеют характер непрочных продуктов присоединения. [c.110]

Углерод ( arbon) — четырехвалентный элемент четвертой группы Периодической системы, четвертый по распространенности во Вселенной (после водорода, гелия и кислорода) и занимает 10—11-е место в земной коре. Он присутствует в разнообразных формах, соединяется с водородом, серой, азотом, кислородом и металлами. Самая же уникальная черта углерода - способность атомов связываться друг с другом, образуя длинные углеродные цепи, кольца и более сложные комплексные образования, причем связь может быть не только С-С (83 ккал/моль), но и С=С. Благодаря этой способности число соединений, содержащих углерод, составляет 14,4 млн, в то время как всего в мире установлено 14,5 млн соединений, причем их число растет в той же пропорции. Углерод способен образовывать более прочные ковалентные связи, благодаря которым на внешней орбите атома оказывается восемь электронов, соответствующих наиболее стабильному состоянию вещества. Такая связь в атоме углерода возможна благодаря разделению электронов между углеродом и другими элементами, например кислородом и водородом с образованием самых распространенных на Земле соединений углерода СО2 — наиболее окисленная форма углерода и СН4 — наиболее восстановленная форма. [c.70]

Объемные факторы, вероятно, играют роль и в таких явлениях, как существованпе SFg и отсутствие подобных соединений с другими галогенами. Те же соображения могут быть, во всяком случае отчасти, привлечены и к объяснению некоторых расхождений между теоретически вычисленными, согласно табл. 7 (стр. 273), и наблюдаемьши на опыте координационными числами для соединений с двухвалентными отрицательными радикалами. По данным табл. 6, как четырехвалентный углерод, так и пятивалентный азот должны были бы координировать но четыре иона кислорода. Как известно, аналоги того и другого элемента действительно выполняют это требование. Отклонения азота и углерода становятся до некоторой степени понятными, если принять во внимание чрезвычайно малые размеры их радиусов. Величины этих радиусов приблизительно определены Гольдшмидтом на основании измерения расстояний N—О и С—О в ионах NOg и СО3" и сопоставления измеренных величин с величиной радиуса иона кислорода. Значения этих радиусов во всяком случае указывают па невозможность окружения ионов N + и С " ионами кислорода при условии сколько-нибудь [c.277]

Углерод — неметалл в соединениях бывает положительно четырехвалентным и отрицательно четырехвалентным с кислородом образует угольный ангидрид СО2, которому соответствует слабая и непрочная угольная кислота Н2СО3. [c.190]

При нагревании порошкообразный металлический цирконий взаимодействует с кислородом (600—800°) и галогенами (300—500°), образуя соответствующие соединения четырехвалентного циркония. При 1100—1800° металлический цирконий вступает в реакцию с азотом или углеродом, образуя соответственно ZrN и Zг . Нагревая в вакууме металлический цирконий в нарах серы, получают ZгS2. [c.111]

Германий — металл, который по своим химическим свойствам напоминает во многом углерод и кремний. В своих соединениях может быть двух- и четырехвалентным, соединения четырехвалентного более устойчивы. Германий при 25° С вполне устойчив в атмосфере воздуха, в водопроводной и дистиллированной воде и кислороде. При 600—700° С он быстро окисляется воздухом и кислородом. Германий образует два окисла Ge и Gej. При нагревании свыше 200° С с галогенами германий легко образует соответствующие тетрагалогениды. Наиболее энергично взаимодействие протекает с хлором, затем с бромом и иодом. Соляная и серная кислоты при комнатной температуре взаимодействуют с германием слабо, при 100° С серная кислота медленно растворяет германий. Азотная кислота и царская водка при их нагреве сильно действуют на германий. Водные растворы едкого натра и едкого кали реагируют с германием очень слабо, тогда как в присутствии Н2О2 расплавленные щелочи быстро его растворяют. [c.13]

В карбонатных расплавах (в отсутствие примесей) деполяризатором таких металлов, как титан, железо и сплавов на их основе, является четырехвалентный углерод карбонатных анионов. Окислителем никеля является растворенный в карбонатных расплавах кислород. Образующиеся при этом катионы металлов связываются в тугоплавкие оксидные соединения (низшие окислы, твердые растворы или химические соединения), которые закрывают поверхность металла. Если эти пленки плотно покрывают поверхность и плохо проводят ток, то металл пассивируется. Пассивация таких благородных металлов, как Pd, Pt, Lr, Au и сплав Au — Pd, обусловлена присутствием на их поверхности хемосорбированно-го кислорода. [c.126]

При установлении любой структурной формулы необходимо исходить из хорошо известного свойства элементов образовывать химическую связь с вполне определенным числом атомов других элементов. Это свойство обычно выражают тем, что приписывают данному элементу одну или несколько определенных валентностей. Так, например, водород, как известно, одновалентен, кислород в большинстве случаев двухвалентен (в оксониевых солях он может иметь, как мы увидим на стр. 151 другую валентность), азот — трех- и пятивалентен (или же координационно четырехвалентен) и т. п. В органической химии особо важную роль играет валентность углерода, который почти всегда бывает четырехвалентным, как видно, например, из существования простейших углеродных соединений СНь СС ь СОо, СЗг и т. п. Не четы-рехвалеитным углерод является лишь в очень немногих соединениях, обладаюиа,их специфическим строением, чрезвычайно ненасыщенным характером и часто неустойчивостью. С ними мы встретимся позднее в других главах этой книги. Исключением является окись углерода СО, известная уже из неорганической химии. [c.14]

Возможно, что присоединение брома к хинону вообще происходит не у углерода, а у кислорода, так что последний здесь функционирует в качестве четырехвалентного элемента. По моему мнению возможность существования четырехвалентного кислорода нади иметь в виду во всех тех слу гаях, когда вопрос идет о непрочных присоединениях 1С кислород-содер5кащим соединениям . [c.131]

По отношению к кислороду, галогенам и другим электроотрицательным элементам элементы главной подгруппы IV группы проявляют максимальную валентность, равную четырем, что соответствует номеру группы. Но наряду с этим они могут выступать и как двухв лттвые. Углерод наряду с СО2 и 82 образует также СО и С8 правда, последнее соединение очень неустойчиво. Соединения 810 и 818 также мало устойчивы. Еще большей склонностью проявлять двухвалентность обладает германий, который, кроме двуокиси и дисульфида, образует еще и дихлорид. Тенденция выступать в качестве двухвалентного элемента растет далее у олова, для которого устойчивости двух- и четырехвалентного состояния примерно равны. Наконец, у свинца двухвалентное состояние преобладает над четырехвалентным. [c.449]

С открытием стабильных аро.матических радикалов в трактовке этих соединений наметились серьезные противоречия. Получила распространение классификация радикалов, основанная на формальном валентном признаке ключевого атома. Сторонники такой классификации различают радикалы трехвалентного углерода, одновалентного кислорода, четырехвалентного азота и т. д. Оказалось, однако, что такие разные ароматические радикалы, как ароксилы I, диарилпикрилгидразилы П и диарилазотокиси П1 [c.6]

На легкость, с которой кремнезем замещает другие минералы (но сам, как метаморфоза, редко видоизменяется в другие минералы), не обращалось большого внимания. Всегда появляется конечный продукт магматических реакций и генезиса цементов и вторичных структур в осадочных образованиях. Сам элементный кремний неизвестен в кристаллических породах, но его соединения с другими металлами и кислородом составляют 95,5 % земной коры. По близости к кислороду кремний отчасти напоминает четырехвалентный элемент — углерод, но образующиеся окислы существенно различаются по своим характеристикам, так как представлены соответственно твердыми соединениями и газами. С другой стороны, водородные производные кремния — так называемые силиконы — реагируют и сочетаются с металлами и углеводородами. Поэтому можно представить металлосиликоны как промежуточные соединения, лик-вирующие сульфиды и железо (II) в присутствии избыточного кислорода. [c.26]

Способность атома элемента присоединять к себе определенное число атомов других элементов называется валентностью. Каждый из соединяющихся атомов проявляет определенную валентность. Величину валентности у атома водорода принимают за единицу, т. е. считают атом водорода однова.пентньш. Исходя из этого, в вышеприведенных соединениях — НС1, Н О, NHg, GHj хлор также будет одновалентным, кислород — двухвалентным (так как один атом кислорода присоединяет к себе два атома водорода), азот — трехвалентным, углерод — четырехвалентным. Таким образом, величину валентности любых элементов можно определить по соединениям этих элементов с водородом, т. е. по их молекулярным формулам. Однако не всегда это возможно, так как водород не со всеми элементами образует прочные химические соединения. В таких случаях величину валентности определяют по числу атомов водорода, которые может заместить в водородосодержащих соединениях один атом данного элемента. Например, из уравнений реакций [c.36]

Из приведенных формул следует, что хлор по отношению к водороду является одновалентным, кислород и сера — двухвалентными, азот и фосфор — трехвалентными, а углерод и кремний—четырехвалентными. Знание валентности элемента необходимо для правильного написания формул. Так, зная, что фосфор по отношению к водороду трехвалентен, напише м формулу этого соединения так РНз иод одновалентен, значит [c.48]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология