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

История открытия

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

Строение карбонилов

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

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.

Способы получения

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

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 высоокие 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).