14.მე-14 ჯგუფის ელემენტები

14.1.ნახშირბადი

კითხვა:

რატომ არის საშიში ადამიანისათვის ნახშირბად(II)-ის ოქსიდი? როგორია მისი ელექტრონული აღნაგობა? რატომ აქვს ნახშირბად(II)-ის ოქსიდს დაბალი რეაქციისუნარიანობა დაბალ ტემპერატურაზე? რა გამოყენება აქვს ნახშირბად(II)-ის ოქსიდს?

პასუხი:

ნახშირბად(II)-ის ოქსიდი ძლიერ მომწამლავი უფერო და უსუნო, ჰაერზე ოდნავ მსუბუქი აირია. მოლეკულური ორბიტალების მეთოდით CO-ს ელექტრონული აღნაგობა გამოისახება შემდეგი სქემით:

ნახშირბად(II)-ის ოქსიდის მოლეკულის ელექტრონული ფორმულიდან ჩანს, რომ ნახშირბადისა და ჟანგბადის ატომს შორის სამმაგი ბმაა: s_z ელექტრონული წყვილი განაპირობებს s-ბმას, ორჯერ გადაგვარებული ელექტრონული დონის p_x,y -ის ელექტრონები კი ორ p ბმას, – არამაკავშირებელი ორბიტალების s_o და s_c ელექტრონული წყვილიდან ერთი ლოკალიზებულია ჟანგბადის ატომთან, მეორე კი – ნახშირბადის ატომთან. ეს ბმა ხასიათდება დიდი სიმტკიცით (1076 კჯ/მოლი). ამით აიხსნება მისი დაბალი რეაქციისუნარიანობა დაბალ ტემპერატურაზე.

CºO ბმის გაზრდილი ჯერადობა განაპირობებს ამ მოლეკულის ძლიერ სტაბილურობას ნორმალურ პირობებში. CO მარილარწარმომქმნელი ოქსიდი და აქტიური ლიგანდია.

CO-ს მოლეკულაში სამმაგი ბმის წარმოქმნა შეიძლება აიხსნას ვალენტური ბმების მეთოდით:

ორი გაუწყვილებელი ელექტრონის ხარჯზე, რომელიც ურთიერთმოქმედ ორივე ატომშია, აღიძვრება ორი კოვალენტური ბმა:

როგორც სქემიდან ჩანს, ნახშირბადის ატომის გარე შრეზე რჩება ერთი თავისუფალი ორბიტალი, რის გამოც ეს ატომი შეიძლება გახდეს ელექტრონული წყვილის აქცეპტორი. ხოლო ჟანგბადის ატომი ერთ p-ორბიტალზე ინარჩუნებს გაუზიარებელ ელექტრონულ წყვილს, და, შესაბამისად, შეუძლია გამოავლინოს დონორული თვისება. საბოლოოდ შეიძლება წარმოიქმნას ერთი კოვალენტური ბმა დონორულ-აქცეპტორული მექანიზმით:

CO-ს მოლეკულური სტრუქტურა შეიძლება გამოისახოს შემდეგი სქემით:

d-მეტალების კატიონებთან კომპლექსნაერთების წარმოქმნის უნარი წარმოადგენს ნახშირბადის მონოოქსიდის ტოქსიკურობის მიზეზს. ჰაერიდან ფილტვებში მოხვედრილი CO ურთიერთქმედებს როგორც დაჟანგულ, ისე აღდგენილ ჰემოგლობინთან:

HbO₂ + CO ⇄ HbCO + O₂

HHb + CO ⇄ HHbCO

წარმოქმნილ კარბონილჰემოგლობინს არ შეუძლია ჟანგბადის მიერთება, რის გამოც ვერ ხორციელდება ფილტვებიდან ქსოვილებში ჟანგბადის გადატანა. სუნთქვის არეში ჟანგბადის პარციალური წნევის გაზრდა ხელს უწყობს წონასწორობის მარცხნივ გადახრას და ორგანიზმიდან მხუთავი აირის გამოყოფას.

ნახშირბადის მონოოქსიდს შეიცავს ზოგიერთი აირადი საწვავი, მაგალითად, წყალაირი და გენერატორის აირი.

CO გამოიყენება როგორც აღმდგენი (მაღალ ტემპერატურაზე) რეაგენტი.

ნახშირბად(II)-ის ოქსიდი უერთდება მრავალ მეტალს შესაბამისი კარბონილების წარმოქმნით. ისინი გამოიყენება მეტალური საფარისთვის საჭირო მაღალი სისუფთავის მეტალების მისაღებად. გარდა ამისა, ქიმიურ რეაქციებში კატალიზატორად გამოიყენება. CO-გან მიიღება სხვადასხვა ორგანული ნივთიერება.