Карбонилы металлов

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Строение молекулы карбонила хрома Cr(CO)6

Карбонилы металлов — химические соединения, координационные комплексы монооксида углерода СО с переходными металлами общей формулой Mem(CO)n, например, карбонил железа — Fe(CO)5.

История открытия[править | править исходный текст]

Первым (в 1890) был открыт карбонил никеля Ni(CO)4.

Строение карбонилов[править | править исходный текст]

Атом металла в карбониле находится в нулевой степени окисления. Карбонилы бывают одно-, двух- и многоядерными, при этом d-элементы с чётным числом валентных электронов образуют одноядерные, а с нечётным — двухъядерные карбонилы со связью металл-металл. Молекулы карбонилов элементов подгруппы хрома (Cr, Mo, W) имеют форму октаэдра с атомом металла в центре.

Свойства карбонилов[править | править исходный текст]

Карбонилы никеля, железа, осмия, рутения — жидкости; большинство других — кристаллические вещества. Карбонилы диамагнитны, весьма летучи, чрезвычайно токсичны, хорошо растворимы в органических растворителях, но, как правило, плохо растворимы в воде. При нагревании выше определённой температуры карбонилы разлагаются с выделением угарного газа и металла в мелкодисперсном состоянии.

Физические свойства некоторых карбонилов металлов
Карбонил металла Цвет tпл, °C tкип, °C Плотность (при 20 °C), г/см³
V(CO)6 зелёно-голубой разлагается
Cr(CO)6 бесцветный 150 разлагается 1,77
Mn2(CO)10 жёлтый 157 возгоняется 1,75
Fe(CO)5 жёлтый −20 103 1,455
Fe2(CO)9 оранжевый разлагается 2,85
Fe3(CO)12 тёмно-зелёный 165 разлагается
Со2(СО)8 оранжево-красный 51 разлагается 1,87
Со4(СО)12 чёрный разлагается
Ni(CO)4 бесцветный −19,3 43 1,31
Mo(CO)6 бесцветный 150 разлагается 1,96
Tc2(CO)10 бесцветный 160
Ru(CO)5 бесцвеный −22
Ru3(CO)12 оранжевый 155
Rh2(CO)8 оранжевый 76
Rh4(CO)12 красный
W(CO)6 бесцветный 150 разлагается 2,65
Re2(CO)10 бесцветный 177 разлагается 2,87
Os(CO)5 бесцветный −15
Os3(CO)12 жёлтый 224 разлагается
Ir2(CO)8 зелёно-жёлтый разлагается
Ir4(CO)12 жёлтый

Способы получения[править | править исходный текст]

Общий способ получения карбонилов металлов заключается во взаимодействии окиси углерода с металлами или их солями при повышенных температурах и давлении. В частности, для получения Fe(CO)5 необходимы температура порядка 180—220 °C и давление 1·107-2·107 Па; для Co2(CO)8 — 150—200 °C и 2,5·107 Па; сравнительно легко можно получить тетракарбонил никеля Ni(CO)4, образующийся уже при 60-80 °C.

Применение[править | править исходный текст]

Наибольшее техническое значение имеют карбонилы никеля Ni(CO)4, кобальта Со2(СО)8 и железа Fe(CO)5. Карбонилы применяют для получения чистых металлов, образующихся при их термическом разложении. Термическое разложение карбонилов кобальта, никеля и хрома используется для нанесения металлических покрытий, особенно на поверхности сложной формы. Карбонилы кобальта и никеля применяются в качестве катализаторов важных химических процессов, используют при синтезе карбоновых кислот и их производных из олефинов, акриловой кислоты из ацетилена, при гидроформилировании.

Лёгкость образования тетракарбонила никеля используется для разделения кобальт-никелевых смесей, поскольку для получения Co2(CO)8 необходимы более высокие температуры и давления. Также высокой степени разделения никеля и кобальта удаётся достичь разгонкой смесей их карбонилов, так как летучесть последнего значительно меньше.

Карбонилы металлов — хорошие антидетонаторы моторного топлива, однако при их сгорании образуются трудноудаляемые оксиды. Некоторые карбонилы используются для получения абсолютно чистого оксида углерода (II).