Monoxyde de carbone(II) – CO
(monoxyde de carbone, monoxyde de carbone, monoxyde de carbone)
Propriétés physiques : incolore gaz toxique insipide et inodore, brûle avec une flamme bleutée, plus légère que l'air, peu soluble dans l'eau. La concentration de monoxyde de carbone dans l'air est explosive entre 12,5 et 74 %.
Structure moléculaire :
L'état d'oxydation formel du carbone +2 ne reflète pas la structure de la molécule de CO, dans laquelle, en plus de la double liaison formée par le partage des électrons C et O, il en existe une supplémentaire formée par le mécanisme donneur-accepteur dû à la paire isolée d'électrons d'oxygène (représentée par une flèche) :
À cet égard, la molécule de CO est très puissante et n'est capable d'entrer dans des réactions d'oxydo-réduction qu'à des températures élevées. Dans des conditions normales, le CO ne réagit pas avec l’eau, les alcalis ou les acides.
Reçu:
La principale source anthropique de monoxyde de carbone CO est actuellement les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne. Monoxyde de carbone se forme lorsque le carburant brûle dans les moteurs à combustion interne à des températures insuffisantes ou avec un mauvais réglage du système d'alimentation en air (une quantité insuffisante d'oxygène est fournie pour oxyder le monoxyde de carbone CO en dioxyde de carbone CO2). Dans des conditions naturelles, à la surface de la Terre, du monoxyde de carbone CO se forme lors d'une décomposition anaérobie incomplète composés organiques et lors de la combustion de la biomasse, principalement lors des incendies de forêts et de steppes.
1) Dans l'industrie (dans les générateurs de gaz) :
Vidéo - expérience "Générer du monoxyde de carbone"
C + O 2 = CO 2 + 402 kJ
CO 2 + C = 2CO – 175 kJ
Dans les générateurs de gaz, la vapeur d'eau est parfois soufflée à travers du charbon chaud :
C + H 2 O = CO + H 2 – Q,
un mélange CO + H 2 est appelé gaz de synthèse .
2) En laboratoire- décomposition thermique de l'acide formique ou oxalique en présence de H 2 SO 4 (conc.) :
HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O+CO
H2C2O4 t˚C,H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O
Propriétés chimiques :
Dans des conditions normales, le CO est inerte ; lorsqu'il est chauffé - agent réducteur;
CO - oxyde non salifiant .
1) avec de l'oxygène
2 C +2 O + O 2 t ˚ C →2 C +4 O 2
2) avec des oxydes métalliques CO + Moi x O y = CO 2 + Moi
C +2 O + CuO t ˚ C →Сu + C +4 O 2
3) avec du chlore (à la lumière)
CO + Cl 2 léger → COCl 2 (phosgène – gaz toxique)
4)* réagit avec les produits alcalins fondus (sous pression)
CO+NaOHP → HCOONa (formiate de sodium)
L'effet du monoxyde de carbone sur les organismes vivants :
Le monoxyde de carbone est dangereux car il empêche le sang de transporter l'oxygène vers les organes vitaux comme le cœur et le cerveau. Le monoxyde de carbone se combine à l'hémoglobine, qui transporte l'oxygène vers les cellules du corps, rendant celui-ci impropre au transport de l'oxygène. Selon la quantité inhalée, le monoxyde de carbone altère la coordination, aggrave les maladies cardiovasculaires et provoque de la fatigue, des maux de tête et une faiblesse. L'effet du monoxyde de carbone sur la santé humaine dépend de sa concentration et de la durée d'exposition de l'organisme. Une concentration de monoxyde de carbone dans l'air supérieure à 0,1 % entraîne la mort en une heure et une concentration supérieure à 1,2 % en trois minutes.
Applications du monoxyde de carbone :
Le monoxyde de carbone est principalement utilisé comme gaz inflammable mélangé à de l'azote, appelé gaz générateur ou gaz d'air, ou gaz d'eau mélangé à de l'hydrogène. En métallurgie pour la récupération des métaux de leurs minerais. Pour obtenir des métaux haute pureté lors de la décomposition des carbonyles.
FIXATION
N°1. Compléter les équations des réactions, établir une balance électronique pour chaque réaction, indiquer les processus d'oxydation et de réduction ; agent oxydant et agent réducteur :
CO2+C=
C+H2O=
C O + O 2 =
CO + Al 2 O 3 =N°2. Calculez la quantité d'énergie nécessaire pour produire 448 litres de monoxyde de carbone selon équation thermochimique
Tout ce qui nous entoure est constitué de composés de divers éléments chimiques. Nous respirons non seulement de l'air, mais un composé organique complexe contenant de l'oxygène, de l'azote, de l'hydrogène, du dioxyde de carbone et d'autres composants nécessaires. L’influence de bon nombre de ces éléments sur le corps humain en particulier et sur la vie sur Terre en général n’a pas encore été entièrement étudiée. Afin de comprendre les processus d'interaction des éléments, gaz, sels et autres formations entre eux, dans cours scolaire et le sujet « Chimie » a été introduit. La 8e année marque le début des cours de chimie selon le programme d'enseignement général agréé.
L'un des composés les plus courants trouvés dans les deux la croûte terrestre, et dans l’atmosphère, est un oxyde. Un oxyde est un composé de n'importe quel élément chimique avec un atome d'oxygène. Même la source de toute vie sur Terre – l’eau – est l’oxyde d’hydrogène. Mais dans cet article, nous ne parlerons pas des oxydes en général, mais de l'un des composés les plus courants : le monoxyde de carbone. Ces composés sont obtenus en fusionnant des atomes d'oxygène et de carbone. Ces composés peuvent contenir diverses quantités atomes de carbone et d'oxygène, il convient cependant de distinguer deux composés principaux de carbone et d'oxygène : le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone.
Formule chimique et procédé de production de monoxyde de carbone
Quelle est sa formule ? Le monoxyde de carbone est assez facile à retenir : le CO. La molécule de monoxyde de carbone est formée par une triple liaison et possède donc une force de liaison assez élevée et une très petite distance internucléaire (0,1128 nm). L'énergie de rupture de ce composé chimique est de 1076 kJ/mol. Une triple liaison se produit du fait que l'élément carbone a une orbitale p dans sa structure atomique qui n'est pas occupée par des électrons. Cette circonstance crée l'opportunité pour l'atome de carbone de devenir un accepteur paire d'électrons. L’atome d’oxygène, au contraire, possède une paire d’électrons non partagés dans l’une des orbitales p, ce qui signifie qu’il possède des capacités de donneur d’électrons. Lorsque ces deux atomes sont combinés, en plus de deux liaisons de valence une troisième apparaît également : une liaison covalente donneur-accepteur.
Il y a diverses manières obtenir du CO L’une des plus simples consiste à faire passer du dioxyde de carbone sur du charbon chaud. DANS conditions de laboratoire Le monoxyde de carbone est produit par la réaction suivante : l'acide formique est chauffé avec de l'acide sulfurique, qui sépare l'acide formique en eau et monoxyde de carbone.
Du CO est également libéré lorsque les acides oxalique et sulfurique sont chauffés.
Propriétés physiques du CO
Le monoxyde de carbone (2) a les propriétés suivantes propriétés physiques C'est un gaz incolore et sans odeur distincte. Toutes les odeurs étrangères qui apparaissent lors d'une fuite de monoxyde de carbone sont le produit de la dégradation des impuretés organiques. Il est beaucoup plus léger que l'air, extrêmement toxique, très peu soluble dans l'eau et différent haut degré inflammabilité.
La propriété la plus importante du CO est son effet négatif sur le corps humain. L'intoxication au monoxyde de carbone peut être mortelle. Les effets du monoxyde de carbone sur le corps humain seront discutés plus en détail ci-dessous.
Propriétés chimiques du CO
Basique réactions chimiques, dans lequel des oxydes de carbone (2) peuvent être utilisés - il s'agit d'une réaction redox, ainsi que d'une réaction d'addition. La réaction redox s'exprime dans la capacité du CO à réduire le métal des oxydes en les mélangeant avec un chauffage supplémentaire.
Lors de l'interaction avec l'oxygène, du dioxyde de carbone se forme, libérant montant important chaleur. Le monoxyde de carbone brûle avec une flamme bleuâtre. Très fonction importante monoxyde de carbone - son interaction avec les métaux. À la suite de telles réactions, des métaux carbonyles se forment, dont la grande majorité sont des substances cristallines. Ils sont utilisés pour la production de métaux ultra-purs, ainsi que pour l'application de revêtements métalliques. À propos, les carbonyles ont fait leurs preuves en tant que catalyseurs de réactions chimiques.
Formule chimique et procédé de production de dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone, ou dioxyde de carbone, a la formule chimique CO 2 . La structure de la molécule est légèrement différente de celle du CO. DANS cette éducation le carbone a un état d'oxydation de +4. La structure de la molécule est linéaire, ce qui signifie qu’elle est apolaire. La molécule de CO 2 n'est pas aussi forte que le CO. DANS l'atmosphère terrestre contient environ 0,03 % de dioxyde de carbone en volume total. Une augmentation de cet indicateur détruit couche d'ozone Terre. En science, ce phénomène est appelé effet de serre.
Vous pouvez obtenir du dioxyde de carbone de diverses manières. Dans l'industrie, il se forme à la suite de la combustion des gaz de combustion. Peut être un sous-produit du processus de production d’alcool. Il peut être obtenu grâce au processus de décomposition de l’air en ses principaux composants, tels que l’azote, l’oxygène, l’argon et autres. Dans des conditions de laboratoire, le monoxyde de carbone (4) peut être obtenu en brûlant du calcaire, et à la maison, le dioxyde de carbone peut être produit en utilisant la réaction de l'acide citrique et du bicarbonate de soude. D'ailleurs, c'est exactement ainsi que les boissons gazeuses étaient fabriquées au tout début de leur production.
Propriétés physiques du CO 2
Le dioxyde de carbone est incolore substance gazeuse sans odeur piquante caractéristique. À cause de nombre élevé L'oxydation donne à ce gaz un goût légèrement aigre. Ce produit n’entretient pas le processus de combustion, puisqu’il est lui-même le résultat d’une combustion. À concentration accrue dioxyde de carbone, une personne perd la capacité de respirer, ce qui entraîne la mort. Les effets du dioxyde de carbone sur le corps humain seront discutés plus en détail ci-dessous. Le CO 2 est beaucoup plus lourd que l'air et est très soluble dans l'eau, même à température ambiante.
L'un des plus propriétés intéressantes le dioxyde de carbone est qu'il n'a pas un état d'agrégation liquide dans des conditions normales pression atmosphérique. Cependant, si la structure du dioxyde de carbone est exposée à une température de -56,6 °C et à une pression d’environ 519 kPa, elle se transforme en un liquide incolore.
Lorsque la température baisse de manière significative, le gaz se trouve dans un état dit de « neige carbonique » et s'évapore à une température supérieure à -78 o C.
Propriétés chimiques du CO 2
Selon leur propre propriétés chimiques Le monoxyde de carbone (4), dont la formule est CO 2, est un oxyde acide typique et possède toutes ses propriétés.
1. Lors de l'interaction avec l'eau, il se forme de l'acide carbonique, qui présente une faible acidité et une faible stabilité dans les solutions.
2. Lors de l'interaction avec les alcalis, du dioxyde de carbone se forme sel approprié et de l'eau.
3. Lors de l'interaction avec des oxydes métalliques actifs, il favorise la formation de sels.
4. Ne supporte pas le processus de combustion. Activer ce processus seuls certains peuvent métaux actifs, comme le lithium, le potassium, le sodium.
L'effet du monoxyde de carbone sur le corps humain
Revenons au problème principal de tous les gaz : l'effet sur le corps humain. Le monoxyde de carbone appartient au groupe des gaz extrêmement dangereux. Pour les humains et les animaux, il s'agit d'une substance toxique extrêmement puissante qui, en pénétrant dans l'organisme, affecte gravement le sang, système nerveux corps et muscles (y compris le cœur).
Le monoxyde de carbone présent dans l'air ne peut pas être reconnu, car ce gaz n'a pas d'odeur distincte. C'est précisément pour cela qu'il est dangereux. En pénétrant dans le corps humain par les poumons, le monoxyde de carbone active son activité destructrice dans le sang et commence à interagir avec l'hémoglobine des centaines de fois plus rapidement que l'oxygène. En conséquence, un composé très stable appelé carboxyhémoglobine apparaît. Il interfère avec l’apport d’oxygène des poumons aux muscles, ce qui entraîne une famine des tissus musculaires. Le cerveau en est particulièrement gravement affecté.
En raison de l'incapacité de reconnaître une intoxication au monoxyde de carbone par l'odorat, vous devez être conscient de certains signes fondamentaux qui apparaissent dès les premiers stades :
- vertiges accompagnés de maux de tête ;
- bourdonnements d'oreilles et scintillements devant les yeux ;
- palpitations et essoufflement;
- rougeur du visage.
Par la suite, la victime de l'empoisonnement développe faiblesse grave, parfois des vomissements. Dans les cas graves d'intoxication, des convulsions involontaires sont possibles, accompagnées d'une perte de conscience supplémentaire et d'un coma. Si le patient ne reçoit pas les soins médicaux appropriés en temps opportun, la mort est possible.
L'effet du dioxyde de carbone sur le corps humain
Les oxydes de carbone d'acidité +4 appartiennent à la catégorie des gaz asphyxiants. En d’autres termes, le dioxyde de carbone n’est pas une substance toxique, mais il peut affecter considérablement le flux d’oxygène vers le corps. Lorsque le niveau de dioxyde de carbone augmente jusqu'à 3 à 4 %, la personne devient sérieusement faible et commence à se sentir somnolente. Lorsque le niveau augmente jusqu'à 10 %, des maux de tête sévères, des étourdissements, une perte auditive commencent à se développer et parfois une perte de conscience se produit. Si la concentration de dioxyde de carbone atteint 20 %, la mort survient par manque d'oxygène.
Le traitement de l'intoxication au dioxyde de carbone est très simple : donner à la victime accès à air pur, si nécessaire, pratiquer la respiration artificielle. DANS en dernier recours vous devez connecter la victime à un ventilateur.
Des descriptions de l'influence de ces deux oxydes de carbone sur l'organisme, nous pouvons conclure que le monoxyde de carbone présente toujours un grand danger pour l'homme en raison de sa toxicité élevée et de son effet ciblé sur l'organisme de l'intérieur.
Le dioxyde de carbone n'est pas si insidieux et moins nocif pour l'homme, c'est pourquoi les gens utilisent activement cette substance, même dans l'industrie alimentaire.
L'utilisation des oxydes de carbone dans l'industrie et leur impact sur divers aspects de la vie
Les oxydes de carbone ont une application très large dans divers domaines de l'activité humaine et leur spectre est extrêmement riche. Ainsi, le monoxyde de carbone est largement utilisé en métallurgie lors du processus de fusion de la fonte. Le CO a gagné en popularité en tant que matériau pour le stockage des aliments réfrigérés. Cet oxyde est utilisé pour transformer la viande et le poisson afin de leur donner un aspect frais et de ne pas en altérer le goût. Il est important de ne pas oublier la toxicité de ce gaz et de rappeler que la dose admissible ne doit pas dépasser 200 mg pour 1 kg de produit. CO dans dernièrement Il est de plus en plus utilisé dans l’industrie automobile comme carburant pour les véhicules à essence.
Le dioxyde de carbone n'est pas toxique, ses applications sont donc largement utilisées dans industrie alimentaire, où il est utilisé comme conservateur ou agent levant. Le CO 2 est également utilisé dans la production d'eaux minérales et gazeuses. Sous sa forme solide (« glace carbonique »), elle est souvent utilisée dans les congélateurs pour maintenir une température constamment basse dans une pièce ou un appareil.
Les extincteurs au dioxyde de carbone sont devenus très populaires, dont la mousse isole complètement le feu de l'oxygène et empêche le feu de s'embraser. En conséquence, un autre domaine d'application est sécurité incendie. Les cylindres des pistolets à air comprimé sont également chargés de dioxyde de carbone. Et bien sûr, presque chacun d'entre nous a lu en quoi consiste un assainisseur d'air ambiant. Oui, l'un des composants est le dioxyde de carbone.
Comme on peut le constater, en raison de sa toxicité minime, le dioxyde de carbone est de plus en plus présent dans la vie quotidienne l'homme, tandis que le monoxyde de carbone a trouvé des applications dans l'industrie lourde.
Il existe d'autres composés carbonés avec l'oxygène ; heureusement, la formule du carbone et de l'oxygène permet l'utilisation de diverses variantes de composés avec différents nombres d'atomes de carbone et d'oxygène. Un nombre d'oxydes peut varier de C 2 O 2 à C 32 O 8. Et pour décrire chacun d’eux, il faudra plus d’une page.
Oxydes de carbone dans la nature
Les deux types d'oxydes de carbone considérés ici sont présents d'une manière ou d'une autre dans monde naturel. Ainsi, le monoxyde de carbone peut être un produit de la combustion forestière ou le résultat de l'activité humaine (gaz d'échappement et déchets dangereux entreprises industrielles).
Le dioxyde de carbone, que nous connaissons déjà, fait également partie composition complexe air. Son contenu représente environ 0,03% du volume total. Lorsque cet indicateur augmente, ce qu'on appelle « effet de serre", ce que craignent tant les scientifiques modernes.
Le dioxyde de carbone est libéré par les animaux et les humains par l'expiration. C'est la principale source d'un élément tel que le carbone, utile pour les plantes, c'est pourquoi de nombreux scientifiques tournent à plein régime, soulignant le caractère inacceptable d'une déforestation à grande échelle. Si les plantes cessent d'absorber le dioxyde de carbone, le pourcentage de son contenu dans l'air peut atteindre des niveaux critiques pour la vie humaine.
Apparemment, de nombreuses personnes au pouvoir ont oublié le matériel scolaire qu’ils ont étudié dans leur enfance. » Chimie générale. 8e année », sinon la question de la déforestation dans de nombreuses régions du monde recevrait une attention plus sérieuse. Cela s'applique d'ailleurs également au problème du monoxyde de carbone dans l'environnement. La quantité de déchets humains et le pourcentage d'émissions de cette matière inhabituellement toxique dans environnement grandissant de jour en jour. Et ce n'est pas un fait que le sort du monde décrit dans le merveilleux dessin animé "Wally" ne se répétera pas, lorsque l'humanité devra quitter la Terre, polluée jusqu'à ses fondations, et aller vers d'autres mondes à la recherche d'un monde meilleur. vie.
Propriétés physiques.
Le monoxyde de carbone est un gaz incolore et inodore légèrement soluble dans l'eau.
- t pl. 205 °C,
- pas kip. 191 °C
- température critique =140°C
- pression critique = 35 atm.
- La solubilité du CO dans l’eau est d’environ 1 :40 en volume.
Propriétés chimiques.
Dans des conditions normales, le CO est inerte ; lorsqu'il est chauffé - un agent réducteur;
oxyde non salifiant.
1) avec de l'oxygène
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) avec des oxydes métalliques
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) avec du chlore (à la lumière)
CO + Cl 2 ->hn-> COCl 2 (phosgène)
4) réagit avec les matières fondues alcalines (sous pression)
CO + NaOH = HCOONa (acide formique de sodium (formiate de sodium))
5) forme des carbonyles avec les métaux de transition
Ni + 4CO =t°= Ni(CO)4
Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5
Le monoxyde de carbone ne réagit pas chimiquement avec l'eau. Le CO ne réagit pas non plus avec les alcalis et les acides. C'est extrêmement toxique.
Du point de vue chimique, le monoxyde de carbone se caractérise principalement par sa tendance à subir des réactions d'addition et ses propriétés réductrices.
Cependant, ces deux tendances n’apparaissent généralement qu’à des températures élevées. Dans ces conditions, le CO se combine avec l'oxygène, le chlore, le soufre, certains métaux, etc. Dans le même temps, le monoxyde de carbone, lorsqu'il est chauffé, réduit de nombreux oxydes en métaux, ce qui est très important pour la métallurgie.
Parallèlement au chauffage, une augmentation de l'activité chimique du CO est souvent provoquée par sa dissolution. Ainsi, en solution, il est capable de réduire les sels d'Au, de Pt et de certains autres éléments pour libérer les métaux déjà à des températures ordinaires.
À des températures et des pressions élevées, le CO interagit avec l'eau et les alcalis caustiques : dans le premier cas, il se forme HCOOH, et dans le second, de l'acide formique sodique.
est la réaction la plus couramment utilisée pour la découverte de monoxyde de carbone dans un mélange de gaz. Même de très petites quantités de CO sont facilement détectées grâce à la légère coloration de la solution due à la libération de palladium métallique finement broyé. Quantification Le CO est basé sur la réaction :
5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.
L'oxydation du CO en solution se produit souvent à un rythme notable uniquement en présence d'un catalyseur. Lors du choix de ce dernier, le rôle principal est joué par la nature de l'agent oxydant. Ainsi, KMnO 4 oxyde le CO le plus rapidement en présence d'argent finement broyé, K 2 Cr 2 O 7 - en présence de sels de mercure, KClO 3 - en présence d'OsO 4. En général, dans ses propriétés réductrices, le CO est similaire à l'hydrogène moléculaire et son activité dans des conditions normales est supérieure à celle de ce dernier.
Il est intéressant de noter qu’il existe des bactéries qui, grâce à l’oxydation du CO, obtiennent l’énergie dont elles ont besoin pour vivre.
L'activité comparative du CO et du H2 en tant qu'agents réducteurs peut être évaluée en étudiant la réaction réversible :
dont l'état d'équilibre à haute température s'établit assez rapidement (notamment en présence de Fe 2 O 3). À 830 °C, le mélange à l'équilibre contient des quantités égales de CO et de H 2, c'est-à-dire que l'affinité des deux gaz pour l'oxygène est la même. En dessous de 830 °C, l'agent réducteur le plus puissant est le CO, au-dessus de - H2.
La liaison de l'un des produits de la réaction évoquée ci-dessus, conformément à la loi de l'action de masse, modifie son équilibre.
Ainsi, en faisant passer un mélange de monoxyde de carbone et de vapeur d'eau sur l'oxyde de calcium, de l'hydrogène peut être obtenu selon le schéma :
H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.
Cette réaction se produit déjà à 500 °C.
Dans l'air, le CO s'enflamme à environ 700 °C et brûle avec une flamme bleue pour donner du CO 2 : 2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ. Le dégagement important de chaleur qui accompagne cette réaction fait du monoxyde de carbone un combustible gazeux précieux. Cependant, il trouve son application la plus large comme
produit original
pour la synthèse de diverses substances organiques.
La combustion d'épaisses couches de charbon dans les fours se déroule en trois étapes :
1) C + O 2 = CO 2 ;
2) CO 2 + C = 2 CO ;
La flamme du CO peut atteindre une température allant jusqu’à 2 100 °C.
La réaction de combustion du CO est intéressante dans la mesure où lorsqu'elle est chauffée à 700-1 000 °C, elle se produit à une vitesse notable uniquement en présence de traces de vapeur d'eau ou d'autres gaz contenant de l'hydrogène (NH 3, H 2 S, etc.). Cela est dû à la nature en chaîne de la réaction considérée, qui se produit par la formation intermédiaire de radicaux OH selon les schémas suivants :
H + O 2 = HO + O, alors O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, etc. À très températures élevées
La réaction de combustion du CO devient sensiblement réversible. La teneur en CO 2 dans un mélange à l'équilibre (sous une pression de 1 atm) au-dessus de 4 000 °C ne peut être que négligeable. La molécule de CO elle-même est si stable thermiquement qu’elle ne se décompose pas même à 6 000 °C. Des molécules de CO ont été découvertes dans le milieu interstellaire. Lorsque le CO agit sur le métal K à 80 °C, un composé cristallin incolore hautement explosif de composition K 6 C 6 O 6 se forme. Avec l'élimination du potassium, cette substance se transforme facilement en monoxyde de carbone C 6 O 6 (« triquinone »), qui peut être considéré comme un produit de polymérisation du CO. Sa structure correspond à un cycle à six membres formé atomes de carbone
, dont chacun est connecté
double liaison
avec des atomes d'oxygène.
Interaction du CO avec le soufre selon la réaction :
CO + S = COS + 29 kJ
Cela ne va vite qu'à des températures élevées. Le dioxyde de carbone obtenu (O=C=S) est un gaz incolore et inodore (point de fusion -139, point d'ébullition -50 °C). Le monoxyde de carbone (II) est capable de se combiner directement avec certains métaux. En conséquence, des métaux carbonyles se forment, qui doivent être considérés comme des composés complexes.
Le monoxyde de carbone (II) forme également des composés complexes avec certains sels. Certains d'entre eux (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, etc.) ne sont stables qu'en solution. La formation de cette dernière substance est associée à l'absorption du monoxyde de carbone (II) par une solution de CuCl dans du HCl fort.
Des composés similaires se forment apparemment dans
solution d'ammoniaque
Cette réaction est réversible et son équilibre en dessous de 400 °C est presque complètement déplacé vers la gauche et au-dessus de 1 000 °C vers la droite (Fig. 7). Cependant, il ne s'établit avec une rapidité notable qu'à des températures élevées. Par conséquent, dans des conditions normales, le CO est assez stable.
Riz. 7. Équilibre CO 2 + C = 2 CO.
La formation du CO à partir d’éléments suit l’équation :
2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.
Il est pratique d'obtenir de petites quantités de CO par décomposition de l'acide formique :
HCOOH = H 2 O + CO
Cette réaction se produit facilement lorsque HCOOH réagit avec de l’acide sulfurique fort et chaud.
En pratique, cette préparation s'effectue soit par l'action de conc.
l'acide sulfurique en HCOOH liquide (lorsqu'il est chauffé), ou en faisant passer les vapeurs de ce dernier sur de l'hémipentaoxyde de phosphore.
L'interaction de HCOOH avec l'acide chlorosulfonique selon le schéma :
HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO
Cela fonctionne déjà à des températures normales.
Une méthode pratique pour la production de CO en laboratoire peut consister à chauffer avec de la conc. l'acide sulfurique, l'acide oxalique ou le sulfure de fer et de potassium. Dans le premier cas, la réaction se déroule selon le schéma suivant :
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O. Outre le CO, du dioxyde de carbone est également libéré, qui peut être retenu en faisant passer le mélange gazeux dans une solution d'hydroxyde de baryum. Dans le deuxième cas, le seul produit gazeux est le monoxyde de carbone : K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O = 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.
De grandes quantités de CO peuvent être produites par une combustion incomplète charbon dans des fours spéciaux - générateurs de gaz. Le gaz générateur conventionnel (« air ») contient en moyenne (% en volume) : CO-25, N2-70, CO 2 -4 et de petites impuretés d'autres gaz. Lorsqu'il est brûlé, il produit 3 300 à 4 200 kJ par m3. Le remplacement de l'air ordinaire par de l'oxygène entraîne une augmentation significative de la teneur en CO (et une augmentation du pouvoir calorifique du gaz).
Encore plus de CO est contenu dans l'eau gazeuse, constituée (en
La réaction de formation d'eau gazeuse se produit avec l'absorption de chaleur, le charbon se refroidit progressivement et pour le maintenir à chaud, il faut alterner le passage de la vapeur d'eau avec le passage de l'air (ou de l'oxygène) dans le gaz générateur. À cet égard, l'eau gazeuse contient environ CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 et N 2 -6 %. Il est largement utilisé pour la synthèse de divers composés organiques.
Un mélange de gaz est souvent obtenu. Le processus d'obtention se résume à souffler simultanément de l'air et de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chaud, c'est-à-dire une combinaison des deux méthodes décrites ci-dessus - La composition du gaz mélangé est donc intermédiaire entre le générateur et l'eau. Il contient en moyenne : CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 et N 2 -50 %. mètre cube lorsqu'il est brûlé, il produit environ 5 400 kJ.
Application.
L'eau et les mélanges de gaz (ils contiennent du CO) sont utilisés comme combustible et matière première dans l'industrie chimique. Ils sont importants, par exemple, comme l'une des sources d'obtention d'un mélange azote-hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac. Lorsqu'ils sont passés ensemble avec de la vapeur d'eau sur un catalyseur chauffé à 500 °C (principalement Fe 2 O 3), une interaction se produit:
réaction réversible
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,
dont la balance est fortement décalée vers la droite.
Le dioxyde de carbone résultant est ensuite éliminé par lavage à l'eau (sous pression), et le CO restant est éliminé avec une solution ammoniacale de sels de cuivre. Cela laisse de l’azote et de l’hydrogène presque purs.
En conséquence, en ajustant les quantités relatives de gaz générateur et d'eau, il est possible d'obtenir N 2 et H 2 dans le rapport volumétrique requis. Avant d'être introduit dans la colonne de synthèse, le mélange gazeux est séché et purifié des impuretés empoisonnant le catalyseur. Molécule de CO2 La molécule de CO est caractérisée par d(CO) = 113 pm, son énergie de dissociation est de 1070 kJ/mol, ce qui est supérieur à celui des autres molécules diatomiques . Considérons structure électronique
CO, où les atomes sont doublement liés
liaison covalente et un donneur-accepteur, l'oxygène étant le donneur et le carbone étant l'accepteur. Effet sur le corps. Le monoxyde de carbone est très toxique. Les premiers signes d’une intoxication aiguë au CO sont mal de tête
L'extrême toxicité du CO, son manque de couleur et d'odeur, ainsi que sa très faible absorption par le charbon actif d'un masque à gaz classique rendent ce gaz particulièrement dangereux. La question de la protection contre celle-ci a été résolue par la fabrication de masques à gaz spéciaux dont la boîte était remplie d'un mélange de divers oxydes (principalement MnO 2 et CuO).
L'effet de ce mélange (« hopkalite ») se réduit à l'accélération catalytique de la réaction d'oxydation du CO en CO 2 par l'oxygène de l'air. En pratique, les masques à gaz hopcalite sont très gênants, car ils obligent à respirer de l'air chauffé (suite à une réaction d'oxydation).
Être dans la nature.
Le monoxyde de carbone fait partie de l'atmosphère (10-5 vol.%). En moyenne, 0,5 % de CO contient de la fumée de tabac et 3 % des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. Les signes indiquant que du monoxyde de carbone (monoxyde de carbone (II), monoxyde de carbone, monoxyde de carbone) s'est formé dans l'air à une concentration dangereuse sont difficiles à déterminer - invisibles, peuvent ne pas sentir, s'accumulent progressivement et imperceptiblement dans la pièce. Il est extrêmement dangereux pour la vie humaine : il est hautement toxique, son contenu excessif dans les poumons entraîne de graves intoxications et décès . Un taux de mortalité élevé par intoxication au gaz est enregistré chaque année. Le risque d'intoxication peut être réduit en suivant règles simples
et l'utilisation de capteurs spéciaux de dioxyde de carbone.
Qu'est-ce que le monoxyde de carbone Le gaz naturel se forme lors de la combustion de toute biomasse ; dans l'industrie, il est le produit de la combustion de tout composé carboné. Dans les deux cas, une condition préalable à la libération de gaz est le manque d'oxygène. De grandes quantités de celui-ci pénètrent ainsi dans l’atmosphère feux de forêt , sous forme de gaz d'échappement générés lors de la combustion du carburant dans les moteurs de voiture. À des fins industrielles, il est utilisé dans la production d'alcool biologique, de sucre et dans la transformation de la viande animale et du poisson. Petite quantité
Le monoxyde est également produit par les cellules du corps humain.
Propriétés D'un point de vue chimique, le monoxyde – composé inorganique avec un seul atome d'oxygène dans la molécule,- DONC. Il s’agit d’une substance chimique qui n’a ni couleur, ni goût, ni odeur caractéristiques, elle est plus légère que l’air, mais plus lourde que l’hydrogène et est inactive à température ambiante. Une personne qui sent ne ressent que la présence d'impuretés organiques dans l'air. Il appartient à la catégorie des produits toxiques ; la mort à une concentration dans l'air de 0,1 % survient en une heure. La concentration maximale admissible est de 20 mg/cub.m.
Effet du monoxyde de carbone sur le corps humain
Le monoxyde de carbone est mortel pour l'homme. Son effet toxique s'explique par la formation de carboxyhémoglobine dans les cellules sanguines, produit de l'ajout de monoxyde de carbone (II) à l'hémoglobine sanguine. Haut niveau la teneur en carboxyhémoglobine provoque manque d'oxygène, apport insuffisant d’oxygène au cerveau et aux autres tissus du corps. En cas d'intoxication légère, son contenu dans le sang est faible, destruction naturellement peut-être dans les 4 à 6 heures. À forte concentration, seuls les médicaments sont efficaces.
Intoxication au monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone est l'un des plus substances dangereuses. En cas d'intoxication, une intoxication de l'organisme se produit, accompagnée d'une détérioration état général personne. Il est très important de reconnaître précocement les signes d’une intoxication au monoxyde de carbone. Le résultat du traitement dépend du niveau de la substance dans le corps et de la rapidité avec laquelle les secours arrivent. Dans ce cas, les minutes comptent - la victime peut soit être complètement guérie, soit rester malade pour toujours (tout dépend de la rapidité de réponse des sauveteurs).
Symptômes
Selon le degré d'intoxication, des maux de tête, des étourdissements, des acouphènes, un rythme cardiaque rapide, des nausées, un essoufflement, un scintillement des yeux et une faiblesse générale peuvent survenir. On observe souvent une somnolence, ce qui est particulièrement dangereux lorsqu'une personne se trouve dans une pièce remplie de gaz. En cas d'inhalation grande quantité des substances toxiques, des convulsions, une perte de conscience et, dans les cas particulièrement graves, un coma sont observés.
Premiers secours en cas d'intoxication au monoxyde de carbone
La victime doit recevoir les premiers soins sur place en cas d'intoxication au monoxyde de carbone. Vous devez immédiatement le déplacer à l'air frais et appeler un médecin. N'oubliez pas non plus votre sécurité : lorsque vous entrez dans une pièce contenant une source de cette substance, vous ne devez respirer que profondément et ne pas respirer à l'intérieur. En attendant l'arrivée du médecin, il faut faciliter l'accès de l'oxygène aux poumons : déboutonner les boutons, retirer ou desserrer les vêtements. Si la victime perd connaissance et arrête de respirer, une ventilation artificielle est nécessaire.
Antidote contre l'empoisonnement
Un antidote spécial contre l'intoxication au monoxyde de carbone est médicament, qui empêche activement la formation de carboxyhémoglobine. L'action de l'antidote entraîne une diminution des besoins en oxygène de l'organisme, soutenant les organes sensibles au manque d'oxygène : le cerveau, le foie, etc. Il est administré par voie intramusculaire à la dose de 1 ml immédiatement après avoir retiré le patient d'une zone avec une forte concentration de substances toxiques. L'antidote peut être réadministré au plus tôt une heure après la première administration. Son utilisation à des fins préventives est autorisée.
Traitement
En cas d'exposition légère au monoxyde de carbone, le traitement est effectué en ambulatoire ; dans les cas graves, le patient est hospitalisé. Déjà dans l'ambulance, on lui donne une poche ou un masque à oxygène. Dans les cas graves, afin de donner au corps une forte dose d'oxygène, le patient est placé dans une chambre à pression. Un antidote est administré par voie intramusculaire. Les niveaux de gaz sanguins sont constamment surveillés. La rééducation ultérieure est médicinale, les actions des médecins visent à restaurer le fonctionnement du cerveau, du système cardiovasculaire et des poumons.
Conséquences
L'exposition au monoxyde de carbone sur le corps peut provoquer des maladies graves : les performances cérébrales, le comportement et la conscience d'une personne changent et des maux de tête inexpliqués apparaissent. Surtout l'influence substances nocives la mémoire est affectée - cette partie du cerveau qui est responsable de la transition mémoire à court terme dans le long terme. Le patient peut ressentir les effets d’une intoxication au monoxyde de carbone seulement après plusieurs semaines. La plupart des victimes se rétablissent complètement après une période de réadaptation, mais certaines en ressentent les conséquences pour le reste de leur vie.
Comment détecter le monoxyde de carbone à l'intérieur
L'intoxication au monoxyde de carbone est facile à la maison et elle ne se produit pas uniquement lors d'un incendie. La concentration de dioxyde de carbone se forme en raison d'une manipulation imprudente du registre du poêle, lors du fonctionnement d'un chauffe-eau à gaz ou d'une ventilation défectueux. La source de monoxyde de carbone peut être une cuisinière à gaz. S'il y a de la fumée dans la pièce, c'est déjà une raison pour tirer la sonnette d'alarme. Pour surveillance constante Il existe des capteurs spéciaux pour le niveau de gaz. Ils surveillent le niveau de concentration de gaz et signalent si la norme est dépassée. La présence d'un tel dispositif réduit le risque d'intoxication.
Vidéo
- Classe de danger ONU 2.3
- Danger secondaire selon la classification ONU 2.1
Structure moléculaire
La molécule de CO, comme la molécule d'azote isoélectronique, possède une triple liaison. Étant donné que ces molécules ont une structure similaire, leurs propriétés sont également similaires - points de fusion et d'ébullition très bas, valeurs proches des entropies standard, etc.
Dans le cadre de la méthode des liaisons de valence, la structure de la molécule de CO peut être décrite par la formule : C≡O :, et la troisième liaison est formée selon le mécanisme donneur-accepteur, où le carbone est l'accepteur de la paire d'électrons , et l’oxygène est le donneur.
En raison de la présence d'une triple liaison, la molécule de CO est très forte (énergie de dissociation 1069 kJ/mol, soit 256 kcal/mol, ce qui est supérieur à celle de toute autre molécule diatomique) et a une faible distance internucléaire (d C≡ O = 0,1128 nm ou 1,13Å).
La molécule est faiblement polarisée, couple électrique son dipôle μ = 0,04·10 -29 C·m (direction du moment dipolaire O - →C +). Potentiel d'ionisation 14,0 V, constante de couplage de force k = 18,6.
Histoire de la découverte
Le monoxyde de carbone a été produit pour la première fois chimiste français Jacques de Lasson en chauffant de l'oxyde de zinc avec du charbon, mais au départ il fut confondu avec de l'hydrogène, car il brûlait avec une flamme bleue. Le fait que ce gaz contienne du carbone et de l'oxygène a été découvert par le chimiste anglais William Cruickshank. Le monoxyde de carbone en dehors de l'atmosphère terrestre a été découvert pour la première fois par le scientifique belge M. Migeotte en 1949 par la présence d'une bande vibrationnelle-rotationnelle principale dans le spectre IR du Soleil.
Monoxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre
Il existe des sources naturelles et anthropiques d'entrée dans l'atmosphère terrestre. Dans des conditions naturelles, à la surface de la Terre, le CO se forme lors de la décomposition anaérobie incomplète des composés organiques et lors de la combustion de la biomasse, principalement lors des incendies de forêts et de steppes. Le monoxyde de carbone se forme dans le sol de manière biologique (libéré par les organismes vivants) et non biologique. Le dégagement de monoxyde de carbone dû aux composés phénoliques courants dans les sols, contenant des groupes OCH 3 ou OH en positions ortho ou para par rapport au premier groupe hydroxyle, a été prouvé expérimentalement.
L'équilibre global de la production non biologique de CO et de son oxydation par les micro-organismes dépend de facteurs spécifiques. conditions environnementales, principalement de l'humidité et de la valeur. Par exemple, le monoxyde de carbone est rejeté directement dans l’atmosphère par les sols arides, créant ainsi des concentrations maximales locales de ce gaz.
Dans l'atmosphère, le CO est le produit de chaînes de réactions impliquant le méthane et d'autres hydrocarbures (principalement l'isoprène).
La principale source anthropique de CO est actuellement les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne. Le monoxyde de carbone se forme lorsque des hydrocarbures sont brûlés dans des moteurs à combustion interne à des températures insuffisantes ou que le système d'alimentation en air est mal réglé (une quantité insuffisante d'oxygène est fournie pour oxyder le CO en CO 2). Dans le passé, une part importante de l’apport anthropique de CO dans l’atmosphère était assurée par le gaz d’éclairage, utilisé pour l’éclairage intérieur au XIXe siècle. Sa composition était à peu près la même que celle du gaz hydrique, c'est-à-dire qu'elle contenait jusqu'à 45 % de monoxyde de carbone. Actuellement, dans le secteur des services publics, ce gaz est remplacé par un gaz beaucoup moins toxique. gaz naturel(représentants inférieurs série homologue alcanes - propane, etc.)
Apport de CO d’origine naturelle et sources anthropiquesà peu près pareil.
Le monoxyde de carbone dans l'atmosphère circule rapidement : son temps de séjour moyen est d'environ 0,1 an, étant oxydé par l'hydroxyle en dioxyde de carbone.
Reçu
Méthode industrielle
2C + O 2 → 2CO (l'effet thermique de cette réaction est de 22 kJ),
2. ou lors de la réduction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :
CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).
Cette réaction se produit souvent lors d'un feu de poêle lorsque le registre du poêle est fermé trop tôt (avant que les charbons ne soient complètement brûlés). Le monoxyde de carbone formé dans ce cas, en raison de sa toxicité, provoque des troubles physiologiques (« fumées ») et même la mort (voir ci-dessous), d'où l'un des noms triviaux - « monoxyde de carbone ». Une image des réactions se produisant dans le four est présentée dans le diagramme.
La réaction de réduction du dioxyde de carbone est réversible ; l'effet de la température sur l'état d'équilibre de cette réaction est illustré dans le graphique. La réaction à droite est assurée par le facteur entropie, et à gauche par le facteur enthalpie. À des températures inférieures à 400°C, l'équilibre est presque complètement déplacé vers la gauche, et à des températures supérieures à 1000°C vers la droite (vers la formation de CO). À basses températures la vitesse de cette réaction est très faible, donc le monoxyde de carbone à conditions normales assez stable. Ce solde porte nom spécial Équilibre boudoir.
3. Les mélanges de monoxyde de carbone avec d'autres substances sont obtenus en faisant passer de l'air, de la vapeur d'eau, etc. à travers une couche de coke chaud, de charbon ou de lignite, etc. (voir gaz générateur, gaz d'eau, gaz mixte, gaz de synthèse).
Méthode de laboratoire
TLV (concentration seuil maximale, USA) : 25 MAC r.z. selon les normes hygiéniques GN 2.2.5.1313-03 est de 20 mg/m³
Protection contre le monoxyde de carbone
En raison de son bon pouvoir calorifique, le CO entre dans diverses fonctions techniques. mélanges de gaz(voir par exemple gaz générateur), utilisé, entre autres, pour le chauffage.
halogènes. Le plus grand application pratique j'ai eu une réaction avec le chlore :
CO + Cl 2 → COCl 2
La réaction est exothermique, son effet thermique est de 113 kJ et en présence d'un catalyseur (charbon actif) elle se produit à température ambiante. À la suite de la réaction, il se forme du phosgène, une substance largement utilisée dans différents secteurs chimie (et aussi comme agent de guerre chimique). Par des réactions similaires, COF 2 (fluorure de carbonyle) et COBr 2 (bromure de carbonyle) peuvent être obtenus. L'iodure de carbonyle n'a pas été obtenu. L'exothermicité des réactions diminue rapidement de F à I (pour les réactions avec F 2 l'effet thermique est de 481 kJ, avec Br 2 - 4 kJ). Il est également possible d'obtenir des dérivés mixtes, par exemple COFCl (pour plus de détails, voir dérivés halogénés de l'acide carbonique).
En faisant réagir du CO avec F 2 , en plus du fluorure de carbonyle, on peut obtenir un composé peroxyde (FCO) 2 O 2 . Ses caractéristiques : point de fusion −42°C, point d'ébullition +16°C, a une odeur caractéristique (semblable à l'odeur de l'ozone), lorsqu'il est chauffé au-dessus de 200°C il se décompose de manière explosive (produits de réaction CO 2, O 2 et COF 2 ), en milieu acide réagit avec l'iodure de potassium selon l'équation :
(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2
Le monoxyde de carbone réagit avec les chalcogènes. Avec le soufre, il forme du sulfure de carbone COS, la réaction se produit lorsqu'il est chauffé, selon l'équation :
CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K
Des sélénoxydes COSe et telluroxyde COTe similaires ont également été obtenus.
Restaure SO 2 :
ALORS 2 + 2CO → 2CO 2 + S
Avec les métaux de transition, il forme des composés très volatils, inflammables et toxiques - des carbonyles, tels que Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9, etc.
Comme indiqué ci-dessus, le monoxyde de carbone est légèrement soluble dans l’eau, mais ne réagit pas avec elle. Il ne réagit pas non plus avec les solutions d'alcalis et d'acides. Cependant, il réagit avec les produits alcalins fondus :
CO + KOH → HCOOK
La réaction du monoxyde de carbone avec le potassium métallique dans une solution d'ammoniaque est intéressante. Cela produit le composé explosif dioxodicarbonate de potassium :
2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +
En réagissant avec l'ammoniac à haute température, on peut obtenir un composé important pour l'industrie - le cyanure d'hydrogène HCN. La réaction se produit en présence d'un catalyseur (oxyde
