Composés de carbone. Monoxyde de carbone (II)- monoxyde de carbone- le composé est inodore et incolore, brûle avec une flamme bleutée, est plus léger que l'air et peu soluble dans l'eau.
CO- oxyde non salifiant, mais lors du passage d'un alcali dans la masse fondue à haute pression, il forme un sel acide formique:
CO +KOH = HCOOK
C'est pourquoi CO souvent considéré comme de l'anhydride d'acide formique :
HCOOH = CO + H 2 Ô
La réaction se produit sous l'action d'acide sulfurique concentré.
Structure du monoxyde de carbone (II).
État d'oxydation +2. La connexion ressemble à ceci :
La flèche montre communication supplémentaire, qui est formé par le mécanisme donneur-accepteur dû à la paire libre d'électrons de l'atome d'oxygène. Pour cette raison, la liaison dans l'oxyde est très forte, de sorte que l'oxyde ne peut entrer dans des réactions d'oxydo-réduction que lorsque températures élevées Oh.
Préparation de monoxyde de carbone (II).
1. Il est obtenu lors de la réaction d'oxydation de substances simples :
2 C + Ô 2 = 2 CO,
C + CO 2 = 2 CO,
2. Une fois rétabli CO le carbone lui-même ou les métaux. La réaction arrive lorsqu'il est chauffé :
Propriétés chimiques du monoxyde de carbone (II).
1.B conditions normales Le monoxyde de carbone ne réagit pas avec les acides ou les bases.
2. Dans l'oxygène atmosphérique, le monoxyde de carbone brûle avec une flamme bleuâtre :
2CO + O 2 = 2CO 2,
3. À température, le monoxyde de carbone réduit les métaux des oxydes :
FeO + CO = Fe + CO 2,
4. Lorsque le monoxyde de carbone réagit avec le chlore, un gaz toxique se forme - phosgène. La réaction se produit lors de l'irradiation :
CO + Cl 2 = COCl 2,
5. Le monoxyde de carbone réagit avec l’eau :
CO +H 2 Ô = CO 2 + H 2,
La réaction est réversible.
6. Lorsqu'il est chauffé, le monoxyde de carbone forme de l'alcool méthylique :
CO + 2H 2 = CH 3 OH,
7. Le monoxyde de carbone se forme avec les métaux carbonyles(composés volatils).
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)
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 élevées et hautes pressions
il y a une interaction du CO avec l'eau et les alcalis caustiques : dans le premier cas, il se forme HCOOH, et dans le second, de l'acide formique sodique.
Cette dernière réaction se produit à 120 °C, sous une pression de 5 atm et est utilisée techniquement.
La réduction du chlorure de palladium en solution est aisée selon le schéma général : PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd constitue 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.
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 ;
3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.
Si le tuyau est fermé prématurément, un manque d'oxygène se crée dans le four, ce qui peut provoquer une propagation de CO dans la pièce chauffée et entraîner des intoxications (fumées).
Il convient de noter que l’odeur de « monoxyde de carbone » n’est pas causée par le CO, mais par les impuretés de certaines substances organiques.
La flamme du CO peut atteindre une température allant jusqu’à 2 100 °C.
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 résultant (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 une solution ammoniacale de CuCl, qui est souvent utilisée pour absorber le CO dans l’analyse des gaz.
Reçu.
Le monoxyde de carbone se forme lorsque le carbone brûle en l'absence d'oxygène. Le plus souvent, il est obtenu à la suite de l'interaction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :
CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.
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.
Petites quantités
Il est pratique d'obtenir du CO par décomposition de l'acide formique :
HCOOH = H 2 O + CO
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.
Grandes quantités Le CO peut être obtenu par 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 cas idéal) à partir d'un mélange
volumes égaux
CO et H 2 et donnant 11 700 kJ/m 3 lors de la combustion.
Ce gaz est obtenu en soufflant de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chaud, et à environ 1 000 °C, l'interaction se produit selon l'équation : H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2. 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 de production 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:
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 solution d'ammoniaque 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'alimenter la colonne de synthèse
mélange gazeux
soumis au séchage et à la purification 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 reliés par une double liaison covalente et une liaison donneur-accepteur, l'oxygène étant le donneur et le carbone 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 et des étourdissements, suivis d'une perte de conscience. Concentration maximale admissible de CO dans l'air entreprises industrielles
considéré comme 0,02 mg/l. Le principal antidote à l’intoxication au CO est air frais. L'inhalation à court terme de vapeurs d'ammoniac est également utile.
L'extrême toxicité du CO, son manque de couleur et d'odeur, ainsi que sa très faible absorption
charbon actif
un masque à gaz ordinaire rend 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). 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 pleinement étudiée. Afin de comprendre les processus d'interaction des éléments, gaz, sels et autres formations entre eux, en 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 partagée dans l’une des orbitales p, ce qui signifie qu’il possède des capacités de donneur d’électrons. Lorsque ces deux atomes sont combinés, sauf deux liaisons covalentes 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 physiques suivantes : c'est un gaz incolore et sans odeur prononcée. 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 sa impact négatif sur le corps humain. Une intoxication au monoxyde de carbone peut entraîner issue fatale. 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 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 formule chimique CO2. 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. Avec des concentrations accrues de 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 de liquide état d'agrégation 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 °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, lorsqu'elle est ingérée, affecte gravement le sang, le système nerveux du corps et les 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 rapidement les soins appropriés soins médicaux, alors 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.
Traitement de l'empoisonnement dioxyde de carbone très simple - donner à la victime accès à de l'air pur et, 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 de l'oxygène, heureusement la formule du carbone et de l'oxygène permet d'utiliser diverses options pour les composés avec différents montants 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 des 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 une vie meilleure.
Le monoxyde de carbone, ou monoxyde de carbone (CO), est un gaz incolore, inodore et insipide. Brûle avec une flamme bleue, comme l'hydrogène. Pour cette raison, les chimistes l'ont confondu avec l'hydrogène en 1776 lorsqu'ils ont produit pour la première fois du monoxyde de carbone en chauffant de l'oxyde de zinc avec du carbone. La molécule de ce gaz possède une triple liaison forte, comme la molécule d’azote. C'est pourquoi il existe certaines similitudes entre eux : les points de fusion et d'ébullition sont presque les mêmes. La molécule de monoxyde de carbone a valeur élevée potentiel d'ionisation.
Lorsque le monoxyde de carbone s'oxyde, il forme du dioxyde de carbone. Cette réaction libère une grande quantité d'énergie thermique. C'est pourquoi le monoxyde de carbone est utilisé dans les systèmes de chauffage.
Monoxyde de carbone à basses températures ne réagit presque pas avec d'autres substances ; à haute température, la situation est différente. Des réactions d'addition de différents types se produisent très rapidement. matière organique. Un mélange de CO et d'oxygène dans certaines proportions est très dangereux en raison du risque d'explosion.
Production de monoxyde de carbone
Dans des conditions de laboratoire, le monoxyde de carbone est produit par décomposition. Il se produit sous l'influence de l'acide sulfurique concentré chaud ou lors de son passage à travers l'oxyde de phosphore. Une autre méthode consiste à chauffer un mélange d’acides formique et oxalique à une certaine température. Le CO dégagé peut être éliminé de ce mélange en le faisant passer dans de l'eau barytée ( solution saturée ).
Danger de monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone est extrêmement dangereux pour les humains. Il provoque de graves intoxications et peut souvent entraîner la mort. Le fait est que le monoxyde de carbone a la capacité de réagir avec l'hémoglobine présente dans le sang, qui transporte l'oxygène vers toutes les cellules du corps. À la suite de cette réaction, de la carbohémoglobine se forme. En raison du manque d’oxygène, les cellules souffrent de famine.
Les symptômes d'intoxication suivants peuvent être identifiés : nausées, vomissements, maux de tête, perte de vision des couleurs, détresse respiratoire et autres. Une personne souffrant d’une intoxication au monoxyde de carbone doit recevoir les premiers soins dans les plus brefs délais. Il faut d'abord le sortir à l'air frais et mettre un coton imbibé de ammoniac. Ensuite, frottez la poitrine de la victime et appliquez des coussins chauffants sur ses jambes. Il est recommandé de boire beaucoup de liquides chauds. Vous devez appeler un médecin immédiatement après avoir détecté des symptômes.
OXYDE DE CARBONE (MONOXYDE DE CARBONE). Oxyde de carbone(II) (monoxyde de carbone) CO, monoxyde de carbone non formant du sel. Cela signifie qu’il n’existe aucun acide correspondant à cet oxyde. Le monoxyde de carbone (II) est un gaz incolore et inodore qui se liquéfie à la pression atmosphérique à une température de –191,5°C et se solidifie à –205°C. La molécule de CO a une structure similaire à celle de la molécule de N2 : les deux contiennent. nombre égalélectrons (ces molécules sont appelées isoélectroniques), leurs atomes sont reliés par une triple liaison (deux liaisons dans la molécule de CO sont formées grâce aux électrons 2p des atomes de carbone et d'oxygène, et la troisième - selon le mécanisme donneur-accepteur avec la participation d'une seule paire d'électrons d'oxygène et d'un carbone orbital 2p libre). Par conséquent propriétés physiques Le CO et le N2 (points de fusion et d’ébullition, solubilité dans l’eau…) sont très proches.
Le monoxyde de carbone (II) se forme lors de la combustion de composés contenant du carbone avec un accès insuffisant à l'oxygène, ainsi que lorsque du charbon chaud entre en contact avec le produit. combustion complète– dioxyde de carbone : C + CO2 → 2СО. En laboratoire, le CO est obtenu par déshydratation de l'acide formique par action de l'acide sulfurique concentré sur l'acide formique liquide lorsqu'il est chauffé, ou par passage de vapeur d'acide formique sur P2O5 : HCOOH → CO + H2O. Le CO est obtenu par décomposition de l'acide oxalique : H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. Le CO peut être facilement séparé des autres gaz en le faisant passer dans une solution alcaline.
Dans des conditions normales, le CO, comme l’azote, est chimiquement assez inerte. Ce n'est qu'à des températures élevées que la tendance du CO à subir des réactions d'oxydation, d'addition et de réduction apparaît. Ainsi, à des températures élevées, il réagit avec les alcalis : CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Ces réactions sont utilisées pour éliminer le CO des gaz industriels.
Le monoxyde de carbone (II) est un carburant très calorique : la combustion s'accompagne du dégagement d'une quantité importante de chaleur (283 kJ pour 1 mole de CO). Les mélanges de CO avec l'air explosent lorsque sa teneur varie de 12 à 74 % ; Heureusement, dans la pratique, de tels mélanges sont extrêmement rares. Dans l'industrie, pour obtenir du CO, on réalise la gazéification du combustible solide. Par exemple, souffler de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chauffée à 1000°C entraîne la formation d'eau gazeuse : C + H2O → CO + H2, qui a un pouvoir calorifique très élevé. Cependant, la combustion est loin d’être l’utilisation la plus rentable du gaz à l’eau. À partir de là, par exemple, il est possible d'obtenir (en présence de divers catalyseurs sous pression) un mélange d'hydrocarbures solides, liquides et gazeux - une matière première précieuse pour l'industrie chimique (réaction de Fischer-Tropsch). À partir du même mélange, en l'enrichissant en hydrogène et en utilisant les catalyseurs nécessaires, on peut obtenir des alcools, des aldéhydes et des acides. Importance particulière a la synthèse du méthanol : CO + 2H2 → CH3OH - la matière première la plus importante pour synthèse organique Cette réaction est donc réalisée industriellement à grande échelle.
Les réactions dans lesquelles le CO est un agent réducteur peuvent être démontrées par l'exemple de la réduction du fer du minerai lors du processus de haut fourneau : Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. La réduction des oxydes métalliques avec l'oxyde de carbone (II) a grande valeur dans les procédés métallurgiques.
Les molécules de CO sont caractérisées par des réactions d'addition aux métaux de transition et à leurs composés avec formation de composés complexes - les carbonyles. Les exemples incluent les carbonyles métalliques liquides ou solides Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6, etc. Ceci est très substances toxiques, lorsqu'ils sont chauffés, ils se décomposent à nouveau en métal et CO. Voici comment obtenir des métaux en poudre haute pureté. Parfois, des « taches » métalliques sont visibles sur le brûleur d'une cuisinière à gaz ; c'est une conséquence de la formation et de la décomposition du fer carbonyle. Actuellement, des milliers de métaux carbonyles différents ont été synthétisés, contenant, en plus du CO, des ligands inorganiques et organiques, par exemple PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.
Le CO est également caractérisé par une réaction du composé avec le chlore, qui la lumière arrive déjà à température ambiante avec formation de phosgène exclusivement toxique : CO + Cl2 → COCl2. Cette réaction est une réaction en chaîne, elle suit un mécanisme radical avec la participation d'atomes de chlore et radicaux libres COCl. Malgré sa toxicité, le phosgène est largement utilisé pour la synthèse de nombreux composés organiques.
Le monoxyde de carbone (II) est un poison puissant, car il forme des complexes puissants avec des molécules biologiquement actives contenant des métaux ; cela perturbe la respiration des tissus. Les cellules du système nerveux central sont particulièrement touchées. La liaison du CO aux atomes de Fe(II) dans l’hémoglobine sanguine empêche la formation d’oxyhémoglobline, qui transporte l’oxygène des poumons vers les tissus. Même lorsque l’air contient 0,1 % de CO, ce gaz déplace la moitié de l’oxygène de l’oxyhémoglobine. En présence de CO, la mort par suffocation peut survenir même en présence grande quantité oxygène. Le CO est donc appelé monoxyde de carbone. Chez une personne « en détresse », le cerveau et système nerveux. Pour le salut, il faut avant tout air pur, ne contient pas de CO (ou mieux encore - oxygène pur), tandis que le CO lié à l'hémoglobine est progressivement remplacé par des molécules d'O2 et la suffocation disparaît. Concentration quotidienne moyenne maximale admissible de CO dans air atmosphérique est de 3 mg/m3 (environ 3,10 à 5 %), dans l'air de la zone de travail – 20 mg/m3.
En règle générale, la teneur en CO dans l'atmosphère ne dépasse pas 10 à 5 %. Ce gaz pénètre dans l'air en tant que gaz volcanique et marécageux, avec des sécrétions de plancton et d'autres micro-organismes. Ainsi, 220 millions de tonnes de CO sont rejetées chaque année dans l’atmosphère à partir des couches superficielles de l’océan. La concentration de CO dans les mines de charbon est élevée. Une grande quantité de monoxyde de carbone se forme lorsque feux de forêt. La fusion de chaque million de tonnes d’acier s’accompagne de la formation de 300 à 400 tonnes de CO. Au total, les rejets technogéniques de CO dans l’air atteignent 600 millions de tonnes par an, dont plus de la moitié provient des véhicules automobiles. Si le carburateur n'est pas réglé, les gaz d'échappement peuvent contenir jusqu'à 12% de CO ! C’est pourquoi la plupart des pays ont introduit des normes strictes concernant la teneur en CO des gaz d’échappement des voitures.
La formation de CO se produit toujours lors de la combustion de composés carbonés, dont le bois, avec un accès insuffisant à l'oxygène, ainsi que lorsque du charbon chaud entre en contact avec du dioxyde de carbone : C + CO2 → 2CO. De tels processus se produisent également dans les fours villageois. Par conséquent, fermer prématurément la cheminée du poêle pour conserver la chaleur entraîne souvent une intoxication au monoxyde de carbone. Il ne faut pas croire que les citadins qui ne chauffent pas leur poêle sont assurés contre l’intoxication au CO ; Par exemple, il leur est facile de s’empoisonner dans un garage mal aéré où est garée une voiture moteur tournant. Contient du CO également dans les produits de combustion gaz naturel dans la cuisine. Dans le passé, de nombreux accidents d'aviation étaient causés par l'usure du moteur ou par de mauvais réglages, permettant au CO de pénétrer dans le cockpit et d'empoisonner l'équipage. Le danger est aggravé par le fait que le CO ne peut pas être détecté par l’odorat ; à cet égard, le monoxyde de carbone est plus dangereux que le chlore !
Le monoxyde de carbone (II) n'est pratiquement pas sorbé par le charbon actif et donc un masque à gaz ordinaire ne protège pas contre ce gaz ; Pour l’absorber, une cartouche hopcalite supplémentaire est nécessaire, contenant un catalyseur qui « post-brûle » le CO en CO2 à l’aide de l’oxygène atmosphérique. De plus en plus de voitures particulières sont désormais équipées de catalyseurs de postcombustion, malgré coût élevé ces catalyseurs sont à base de métaux platine.
