ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение карбонилов железа из "Карбонильное железо" Карбонилы железа являются химическими соединениями железа с карбонильными группами СО. [c.21] Как известно, существуют три вида молекул, образующихся в соответствии с тремя типами связи — ионной, полярной и неполярной. Однако попытка применить эти воззрения к объяснению связей в карбонилах железа ни к чему не приводит. Действительно в случае, например, пентакарбонила железа Ре(С0)5 согласно данным воззрениям к атому железа должна быть присоединена лишь одна группа СО, а в действительности их присоединено пять. [c.21] Были попытки отдельных исследователей причислить класс карбонильных соединений к солям псевдскислот типа Н (СО) [29, 30]. Например, Либих и Бертло считали, что карбонилы железа — это продукты взаимодействия радикала, которым они считали группу СО, с железом [4]. [c.21] В настоящее время строение карбонилов железа н других металлов объясняют с помощью координационной теории, разработанной для комплексных соединений. Пользуясь ею, в 1927 г. Вело, Баудшн, Ладекбург, а также Сиджвик установили, что атомы — акцепторы металлов переходных групп, в частности железа, способны к присоединению именно такого количества электронов, какое недостает для построения атома инертного газа, расположенного в конце данного периода таблицы Д. И. Менделеева. Электроны приобретаются у молекул— доноров окиси углерода. [c.22] Например, атом инертного газа криптона имеет 36 электронов, а атом железа 26. При взаимодействии с СО атом железа дополняет свои оболочки десятью электронами, для чего ему необходимо пять электронных пар, которые отдают пять групп СО. Так объясняется строение пентакарбонила железа Ре(С0)5. [c.22] Рассмотрим подробнее механизм образования этого соединения. [c.22] В соответствии с современными представлениями, атом железа состоит из ядра, вокруг которого расположены четыре слоя электронов — /С, L, М, N. Каждый слой в СБОЮ очередь подразделяется на подгруппы 5, р и ( , как это показано на рис. 2, а. Как известно, при реакциях металлов переходных групп, к которым относится железо, в их атомах происходит заполнение недостроенных электронных слоев. При образовании Ре(С0)5 под воздействием окиси углерода недостроенная Зс -подгруп-па Л1-СЛ0Я пополняется двумя 5-электронами Л -слоя (рис. 2, б). Такой переход электронов в З -подгруппу сопряжен с меньшей затратой энергии по сравнению с обратным переходом электронов из 7И-слоя в Л -слой. Точно так же энергетически менее выгоден переход электронных пар от окиси углерода Зй- и 45-подгруппы без предварительного перескока двух электронов Л -слоя в З -под-группу УИ-слоя. Поэтому образование Ре(С0)5 происходит путем присоединения одной пары электронов к -подгруппе УИ-слоя и четырех пар электронов к 5- и р-под-группам ТИ-слоя, причем электронная конфигурация приобретает структуру инертного газа криптона (рис. 2, в). [c.22] На рис. 3 приводится схема образования пентакарбонила железа [24]. Для наглядности каждый электронный слой изображен в виде окружности без выделения в нем подгрупп. Вакантные места электронов для получения электронной конфигурации инертного газа — криптона обозначены пустыми кружочками. Как видно из схемы, одна группа СО в молекуле Fe( O)a имеет более слабую связь, чем четыре остальные. Это наблюдается в действительности например, при реакциях пентакарбонила она легко вытесняется галоидами. [c.23] Кроме одноядерного карбонила железа Ре(С0)5, имеются также многоядерные карбонилы железа ноыакар-бонил Ре2(С0)д и тетракарбонил [Ре(СО)41з, илн Ред(С0)12. [c.24] Вначале электроны молекул окиси углерода занимают свободные места во внешних электронных слоях атомов железа, что соответствует присоединению трех групп СО к каждому атому железа. Затем еще три группы СО присоединяютсяк Л /-слою каждого атома железа, образуя свеобразные мостики между атомами железа. При этом между атомами железа возникает ковалентная связь, поскольку оставшаяся электронная пара становится общей для обеих атомов. Последнее обстоятельство обусловливает стабильность нонакарбонила железа. [c.25] К Химическая связь двух атомов железа в молекуле нонакарбонила железа доказывается наличием в ее спектре резкой полосы частоты при 1828 Кроме того, нона-карбонил железа диамагнитен, что также указывает на непосредственную химическую связь между двумя атомами металла. [c.25] Исходя из этих же представлений, строениететракарбо-нила жел-еза [Ре(С0)4]д, или Рез(СО)12, можно представить так, как это изображено на рис. 6. Наличие мостиковых карбонильных групп в молекуле Рез(СО)12 подтверждается изучением спектров поглощения в области 1820— 1860 см - (в растворе) и в области 1875 см (для монокристалла) [40—42]. [c.25] Данные рентгенсструктурного анализа [411 показали, что атомы железа в молекуле Рез(СО)12 распслсжены в углах правильного треугольника с межатомным расстоянием Ре—Ре, равным 2,75 А. Однако точное положение карбонильных групп до сих пор остается невыясненным из-за неупорядоченности молекул в кристалле. Поэтому некоторые исследователи предлагают другие модели строения молекулы тетракарбонила железа, которые, однако, остаются в значительной степени гипотетическими. [c.27] Вернуться к основной статье