Combinațiile carbonului cu sulful și azotul

- Sulfura de carbon(CS2).

Carbonul se combina cu sulful ,la 900-1000ْ C,in reactie endoterma:

C + 2S → CS2(g) ∆Hْ298=+27,6 kcal/mol

Reactia se realizeaza industrial introducandu-se sulf,pe la fund,in retorte mari,verticale,de fonta,alimentate pe sus cu carbune de lemn si incalzite cu gaz.

Sulfura de carbon este un lichid volatile incolor(p.t.-111º;p.f.+46,2ºC),insolubil in apa si mai dens decat aceasta(d=1,26),mirosind aromatic cand este pur,dar avand in stare bruta un miros neplacut de varza,datorit unor impuritati. Este un foarte important solven pentru brom,iod,sulf,fosfor,grasimi,rasini,etc.

Atat in stare gazoasa,cat si lichida,sulfura de carbon este compusa din molecule de CS2,neasociate. Aceastea au forma liniara si sunt stabilizate prin rezonanta,la fel ca bioxidul de carbon. Fiind o combinatie endoterma,sulfura da carbon disociaza exploziv in elemente,insa numai cand desompunerea aeste initiate cu o capsa de fulminate de mercur. Si lumina produce o descompunere inceatamin urma careia sulfura de carbon se coloreaza,cu timpul in galben.Sulfura de carbon are un indice de refractie exceptional de mare(1,628 pentru linia D a sodiului,la 20º) .

Vaporii sulfurii de carbon sunt foarte inflamabili iau foc cand vin in atingere cu un obiect cald. Arderea are loc cu flacara albastra si duce la CO2 si SO2.

Reactivitatea sulfurii da carbon este mica. Apa o hidrolizeaza,in CO2 si H2S,numai peste 150º. Cu clorul da tetraclorura de carbon. Sulfura da carbon aditioneaza un ion de sulf S2-,dand un ion CS32-,analog cu ionul CO32-. Prin agitarea sulfurii de carbon,cu solutia sulfurii unui metal alcalin,se formeaza tiocarbonatul,de ex.Na2CS3.Din asemenea saruri ,acizii puternici pun in libertate acidul tiocarbonic,H2CS3,un ulei nestabil ce trece usor in CS2 si H2S.

Inspirati mai multa vreme,vaporii de sulfura de carbon sunt toxici. Substanta aceatsa este toxica si pentru multe insecte si de aceea se foloseste ca inseticid(de ex.pentru grgarita mazarei). Sulfura de carbon serveste la fabricarea matasii artificiale din celuloza de lemn,prin procesul de viscozei,si ca materie prima pentru unele substante organice.

- Cianul (dicianul,cianogenul),(CN)2

Se formeaza cand se trece un arc electric intre doi electrozi de grafit,intr-o atmosfera de azot:

2C + N→(CN)2 ∆Hº= +71,5 kcal/mol

Reactia aceasta, puternic endoterma,explica formarea si stabilitatea cianului la temperature ridicata. Daca in reactia de mai sus este de fata hidrogen liber sau sub forma de combinatii (de ex.NH3),ia nastere si acid cianhidric,NCN. Ambii derivati cianici se gasesc in gazul de iluminat si in gazul furnalelor inalte.

In laborator se obtin usor cianul,amestecand solutii de sulfat de cupru si cianura de sodium. Cianura cuprica,care ar trebui sa se formeze,nu este stabila si se descompune in cianura cuproasa si cian:

2Cu2+ + 4CN-→2Cu(CN)2→2CuCN + (CN)2

Cianura cuproasa greu solubila se depune. Cianul este un gaz(p.t.-34,4º;p.f.-20,7º),cu miros intepator de migdale amare;este foarte toxic. Densitatea vaporilor corespunde unor molecule C2N2.

Structura acestei molecule se deduce din faptul ca cianul trece in oxalate de amoniu,cand se conserva mai multa vreme solutia sa apoasa:

N≡C─C≡N + 4 H2O→[-OOC─COO-](NH+4)2

Prin metoda difractiei electronilor s-a stabilit ca molecula este liniara cum cere teoria,atomii de C fiind hibridizati sp. Distantele C≡N(1,16Ǻ) sunt putini mai mari decat suma razelor atomice (1,14Ǻ),lungimea legaturii C─C(1,36Ǻ) fiind aproximativ egala cu aceea a legaturii simple C─C din diacetilena:

HC≡C─C≡CH

Desi are o caldura de formare mare,pozitiva,cianul nu se descompune exploziv in elemente,din cauza inertiei legaturilor din molecula. Caldura de ardere este mare(258kcal/mol).

Flacara de cian are o culoare roz si este tivita cu albastru. S-a dovedit ca in regiunea interioara roz a flacarii se produce reactia:C2N2 + O2→2 CO + N2. In mantaua exterioara albastra arde oxidul de carbon. Daca gazelle sunt perfect uscate,reactia din regiunea exterioara nu mai are loc,fiindca oxidul de carbon nu arde decat in prezenta urmelor de apa.

Prin incalzire, cianul se polimerizeaza,dand o masa amorfa,neagra,insolubila,paracianul,(CN)n.

Pe baza spectrului in infrarosu se atribuie paracianului structura: