Anglies (II) monoksidas – CO
(anglies monoksido, anglies monoksido, anglies monoksido)
Fizinės savybės: bespalvis nuodingų dujų beskonis ir bekvapis, dega melsva liepsna, lengvesnis už orą, blogai tirpus vandenyje. Anglies monoksido koncentracija ore yra 12,5-74% sprogi.
Molekulių struktūra:
Formali anglies +2 oksidacijos būsena neatspindi CO molekulės struktūros, kurioje be dvigubos jungties, susidarančios dalijantis elektronams C ir O, yra dar viena, kurią sudaro donoro-akceptoriaus mechanizmas. vienai deguonies elektronų porai (pavaizduota rodykle):
Šiuo atžvilgiu CO molekulė yra labai stipri ir gali patekti į oksidacijos-redukcijos reakcijas tik esant aukštai temperatūrai. Normaliomis sąlygomis CO nereaguoja su vandeniu, šarmais ar rūgštimis.
Kvitas:
Pagrindinis antropogeninis anglies monoksido CO šaltinis šiuo metu yra vidaus degimo variklių išmetamosios dujos. Anglies monoksidas susidaro degant kurui vidaus degimo varikliuose esant nepakankamai temperatūrai arba blogai sureguliavus oro tiekimo sistemą (tiek tiekiama nepakankamai deguonies anglies monoksidui CO oksiduoti į anglies dioksidą CO2). Natūraliomis sąlygomis Žemės paviršiuje anglies monoksidas CO susidaro nepilno anaerobinio skilimo metu organiniai junginiai ir biomasės deginimo metu, daugiausia miškų ir stepių gaisrų metu.
1) Pramonėje (dujų generatoriuose):
Vaizdo įrašas – eksperimentas „Anglies monoksido generavimas“
C + O 2 = CO 2 + 402 kJ
CO 2 + C = 2CO – 175 kJ
Dujų generatoriuose vandens garai kartais pučiami per karštą anglį:
C + H 2 O = CO + H 2 – Q,
CO + H 2 mišinys vadinamas sintezės dujomis .
2) Laboratorijoje- terminis skruzdžių arba oksalo rūgšties skilimas, esant H 2 SO 4 (konc.):
HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O+CO
H2C2O4 t˚C, H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O
Cheminės savybės:
Normaliomis sąlygomis CO yra inertiškas; kai šildomas - reduktorius;
CO – druskos nesudarantis oksidas .
1) su deguonimi
2 C +2 O + O 2 t ˚ C → 2 C +4 O 2
2) su metalo oksidais CO + Aš x O y = CO 2 + Aš
C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O 2
3) su chloru (šviesoje)
CO + Cl 2 šviesa → COCl 2 (fosgenas – nuodingos dujos)
4)* reaguoja su šarmų lydalais (esant slėgiui)
CO + NaOHP → HCOONa (natrio formiatas)
Anglies monoksido poveikis gyviems organizmams:
Anglies monoksidas yra pavojingas, nes neleidžia kraujui pernešti deguonies į gyvybiškai svarbius organus, tokius kaip širdis ir smegenys. Anglies monoksidas jungiasi su hemoglobinu, kuris perneša deguonį į organizmo ląsteles, todėl organizmas netinkamas transportuoti deguonį. Priklausomai nuo įkvepiamo kiekio, anglies monoksidas pablogina koordinaciją, sunkina širdies ir kraujagyslių ligas, sukelia nuovargį, galvos skausmą, silpnumą. Anglies monoksido poveikis žmogaus sveikatai priklauso nuo jo koncentracijos ir poveikio organizmui. Didesnė nei 0,1 % anglies monoksido koncentracija ore sukelia mirtį per valandą, o didesnė nei 1,2 % – per tris minutes.
Anglies monoksido panaudojimas :
Anglies monoksidas daugiausia naudojamas kaip degios dujos, sumaišytos su azotu, vadinamosios generatoriaus arba oro dujos, arba vandens dujos, sumaišytos su vandeniliu. Metalurgijoje metalams išgauti iš jų rūdų. Norėdami gauti metalų didelio grynumo karbonilų skilimo metu.
TEISIMAS
Nr. 1. Užpildykite reakcijos lygtis, sudarykite kiekvienos reakcijos elektronines svarstykles, nurodykite oksidacijos ir redukcijos procesus; oksidatorius ir reduktorius:
CO2+C=
C+H2O=
C O + O 2 =
CO + Al 2 O 3 =Nr. 2. Apskaičiuokite energijos kiekį, reikalingą 448 litrams anglies monoksido pagaminti pagal termocheminė lygtis
Viskas, kas mus supa, susideda iš įvairių cheminių elementų junginių. Mes kvėpuojame ne tik oru, bet ir sudėtingu organiniu junginiu, kuriame yra deguonies, azoto, vandenilio, anglies dioksido ir kitų reikalingų komponentų. Daugelio šių elementų įtaka žmogaus organizmui ir apskritai gyvybei Žemėje dar nėra iki galo ištirta. Norint suprasti elementų, dujų, druskų ir kitų darinių sąveikos tarpusavyje procesus, in mokyklos kursas ir buvo pristatytas dalykas „Chemija“. 8 klasė – chemijos pamokų pradžia pagal patvirtintą bendrojo ugdymo programą.
Vienas iš labiausiai paplitusių junginių, randamų abiejuose žemės pluta, o atmosferoje yra oksidas. Oksidas yra bet kurio junginio junginys cheminis elementas su deguonies atomu. Netgi visos gyvybės Žemėje šaltinis – vanduo, yra vandenilio oksidas. Tačiau šiame straipsnyje kalbėsime ne apie oksidus apskritai, o apie vieną iš labiausiai paplitusių junginių – anglies monoksidą. Šie junginiai gaunami sujungiant deguonies ir anglies atomus. Šiuose junginiuose gali būti įvairūs kiekiai anglies ir deguonies atomų, tačiau reikėtų išskirti du pagrindinius anglies ir deguonies junginius: anglies monoksidą ir anglies dioksidą.
Cheminė formulė ir anglies monoksido gamybos būdas
Kokia jo formulė? Anglies monoksidą gana lengva prisiminti – CO. Anglies monoksido molekulė susidaro trigubu ryšiu, todėl turi gana didelį jungties stiprumą ir labai mažą tarpbranduolinį atstumą (0,1128 nm). Šio plyšimo energija cheminis junginys yra 1076 kJ/mol. Triguba jungtis atsiranda dėl to, kad elementas anglis savo atominėje struktūroje turi p-orbitalę, kuri nėra užimta elektronų. Ši aplinkybė sukuria galimybę anglies atomui tapti akceptoriumi elektronų pora. Priešingai, deguonies atomas turi nebendrą elektronų porą vienoje iš p-orbitalių, o tai reiškia, kad jis turi elektronų donorystės galimybes. Sujungus šiuos du atomus, be dviejų valentiniai ryšiai atsiranda ir trečias – kovalentinis donoro-akceptoriaus ryšys.
Yra įvairių būdų gauti CO Vienas iš paprasčiausių yra anglies dioksido perdavimas per karštą anglį. IN laboratorinėmis sąlygomis Anglies monoksidas susidaro tokia reakcija: skruzdžių rūgštis kaitinama sieros rūgštimi, kuri skruzdžių rūgštį paskiria į vandenį ir anglies monoksidą.
CO taip pat išsiskiria kaitinant oksalo ir sieros rūgštį.
Fizinės CO savybės
Anglies monoksidas (2) turi šias savybes fizines savybes Tai bespalvės dujos, neturinčios ryškaus kvapo. Visi pašaliniai kvapai, atsirandantys anglies monoksido nuotėkio metu, yra organinių priemaišų skilimo produktai. Jis daug lengvesnis už orą, itin toksiškas, labai blogai tirpus vandenyje ir kitoks aukštas laipsnis degumas.
Svarbiausia CO savybė yra neigiamas jo poveikis žmogaus organizmui. Apsinuodijimas anglies monoksidu gali būti mirtinas. Toliau bus išsamiau aptartas anglies monoksido poveikis žmogaus organizmui.
Cheminės CO savybės
Pagrindinis cheminės reakcijos, kuriame gali būti naudojami anglies oksidai (2) – tai redokso reakcija, taip pat ir sudėjimo reakcija. Redokso reakcija išreiškiama CO gebėjimu redukuoti metalą iš oksidų, maišant juos toliau kaitinant.
Sąveikaujant su deguonimi susidaro anglies dioksidas, išsiskiriantis reikšminga sumašiluma. Anglies monoksidas dega melsva liepsna. Labai svarbi funkcija anglies monoksidas – jo sąveika su metalais. Dėl tokių reakcijų susidaro metalų karbonilai, kurių didžioji dauguma yra kristalinės medžiagos. Jie naudojami itin grynų metalų gamybai, taip pat metalo dangos padengimui. Beje, karbonilai puikiai pasiteisino kaip cheminių reakcijų katalizatoriai.
Cheminė formulė ir anglies dioksido gamybos būdas
Anglies dioksidas arba anglies dioksidas turi cheminę formulę CO 2 . Molekulės struktūra šiek tiek skiriasi nuo CO. IN šis išsilavinimas anglies oksidacijos laipsnis yra +4. Molekulės struktūra yra linijinė, tai reiškia, kad ji yra nepolinė. CO 2 molekulė nėra tokia stipri kaip CO. IN žemės atmosfera yra apie 0,03% viso tūrio anglies dioksido. Šio rodiklio padidėjimas naikina ozono sluoksnisŽemė. Moksle šis reiškinys vadinamas šiltnamio efektu.
Galite gauti anglies dioksido įvairiais būdais. Pramonėje jis susidaro dėl išmetamųjų dujų degimo. Gali būti alkoholio gamybos proceso šalutinis produktas. Jis gali būti gaunamas skaidant orą į pagrindinius komponentus, tokius kaip azotas, deguonis, argonas ir kt. Laboratorinėmis sąlygomis anglies monoksidas (4) gali būti gaunamas deginant kalkakmenį, o namuose anglies dioksidas gali būti pagamintas naudojant citrinos rūgšties ir kepimo sodos reakciją. Beje, būtent taip buvo gaminami gazuoti gėrimai pačioje jų gamybos pradžioje.
Fizinės CO 2 savybės
Anglies dioksidas yra bespalvis dujinė medžiaga be būdingo aštraus kvapo. Dėl didelis skaičius Dėl oksidacijos šios dujos įgauna šiek tiek rūgštų skonį. Šis produktas nepalaiko degimo proceso, nes jis pats yra degimo rezultatas. At padidėjusi koncentracija anglies dvideginio, žmogus praranda gebėjimą kvėpuoti, o tai baigiasi mirtimi. Anglies dioksido poveikis žmogaus organizmui bus išsamiau aptartas toliau. CO 2 yra daug sunkesnis už orą ir gerai tirpsta vandenyje net kambario temperatūroje.
Vienas iš labiausiai įdomių savybių anglies dioksidas yra tai, kad normaliomis sąlygomis jis neturi skystos agregacijos būsenos atmosferos slėgis. Tačiau jei anglies dioksido struktūrą veikia -56,6 °C temperatūra ir maždaug 519 kPa slėgis, jis virsta bespalviu skysčiu.
Temperatūrai smarkiai nukritus, dujos yra vadinamojo „sausojo ledo“ būsenoje ir išgaruoja aukštesnėje nei -78 o C temperatūroje.
Cheminės CO 2 savybės
Pagal jų pačių cheminės savybės Anglies monoksidas (4), kurio formulė yra CO 2, yra tipiškas rūgštinis oksidas ir turi visas savo savybes.
1. Sąveikaujant su vandeniu susidaro anglies rūgštis, kuri turi silpną rūgštingumą ir mažą stabilumą tirpaluose.
2. Sąveikaujant su šarmais susidaro anglies dioksidas atitinkama druska ir vandens.
3. Sąveikaujant su aktyviais metalų oksidais, skatina druskų susidarymą.
4. Nepalaiko degimo proceso. Suaktyvinti šis procesas tik kai kurie gali aktyvieji metalai, pavyzdžiui, ličio, kalio, natrio.
Anglies monoksido poveikis žmogaus organizmui
Grįžkime prie pagrindinės visų dujų problemos – poveikio žmogaus organizmui. Anglies monoksidas priklauso itin pavojingų gyvybei dujų grupei. Žmonėms ir gyvūnams tai itin stipri toksiška medžiaga, kuri, patekusi į organizmą, smarkiai paveikia kraują, nervų sistema kūnas ir raumenys (įskaitant širdį).
Anglies monoksido ore negalima atpažinti, nes šios dujos neturi jokio ryškaus kvapo. Būtent dėl to jis yra pavojingas. Per plaučius patekęs į žmogaus organizmą anglies monoksidas suaktyvina savo ardomąją veiklą kraujyje ir pradeda sąveikauti su hemoglobinu šimtus kartų greičiau nei deguonis. Dėl to susidaro labai stabilus junginys, vadinamas karboksihemoglobinu. Tai trukdo deguonies tiekimui iš plaučių į raumenis, o tai sukelia raumenų audinio badą. Ypač rimtai dėl to kenčia smegenys.
Kadangi negalite atpažinti apsinuodijimo anglies monoksidu per uoslę, turėtumėte žinoti keletą pagrindinių požymių, kurie atsiranda ankstyvosiose stadijose:
- galvos svaigimas kartu su galvos skausmu;
- spengimas ausyse ir mirgėjimas prieš akis;
- širdies plakimas ir dusulys;
- veido paraudimas.
Vėliau išsivysto apsinuodijimo auka stiprus silpnumas, kartais vėmimas. Sunkiais apsinuodijimo atvejais galimi nevalingi traukuliai, kuriuos lydi tolesnis sąmonės netekimas ir koma. Jei pacientui laiku nesuteikiama tinkama medicininė pagalba, galima mirtis.
Anglies dioksido poveikis žmogaus organizmui
Anglies oksidai, kurių rūgštingumas +4, priklauso dusinančių dujų kategorijai. Kitaip tariant, anglies dioksidas nėra toksiška medžiaga, tačiau gali reikšmingai paveikti deguonies srautą į organizmą. Kai anglies dvideginio lygis padidėja iki 3-4%, žmogus smarkiai nusilpsta ir pradeda jausti mieguistumą. Kai lygis pakyla iki 10 proc., pradeda stiprėti galvos skausmai, svaigimas, silpnėja klausa, kartais netenkama sąmonės. Jei anglies dioksido koncentracija pakyla iki 20%, tada mirtis įvyksta nuo deguonies bado.
Gydymas apsinuodijus anglies dvideginiu yra labai paprastas – duokite nukentėjusiajam prieiti švarus oras, jei reikia, atlikti dirbtinį kvėpavimą. IN kaip paskutinė priemonė turite prijungti auką prie ventiliatoriaus.
Iš šių dviejų anglies oksidų įtakos organizmui aprašymų galime daryti išvadą, kad anglies monoksidas savo dideliu toksiškumu ir tikslingu poveikiu organizmui iš vidaus vis dar kelia didelį pavojų žmogui.
Anglies dioksidas nėra toks klastingas ir mažiau kenksmingas žmogui, todėl žmonės šią medžiagą aktyviai naudoja net maisto pramonėje.
Anglies oksidų naudojimas pramonėje ir jų įtaka įvairiems gyvenimo aspektams
Anglies oksidai labai plačiai pritaikomi įvairiose žmogaus veiklos srityse, o jų spektras itin gausus. Taigi, anglies monoksidas plačiai naudojamas metalurgijoje ketaus lydymosi procese. CO įgijo didelį populiarumą kaip šaldytuvo maisto laikymo medžiaga. Šis oksidas naudojamas mėsai ir žuviai apdoroti, kad jos atrodytų šviežios ir nepakeistų skonio. Svarbu nepamiršti apie šių dujų toksiškumą ir atsiminti, kad leistina dozė neturi viršyti 200 mg 1 kg produkto. CO in pastaruoju metu Jis vis dažniau naudojamas automobilių pramonėje kaip kuras dujomis varomoms transporto priemonėms.
Anglies dioksidas yra netoksiškas, todėl jis plačiai naudojamas maisto pramonė, kur jis naudojamas kaip konservantas arba raugiklis. CO 2 taip pat naudojamas mineralinio ir gazuoto vandens gamyboje. Kieto pavidalo („sausas ledas“) jis dažnai naudojamas šaldikliuose, siekiant palaikyti pastoviai žemą temperatūrą patalpoje ar prietaise.
Labai išpopuliarėjo anglies dvideginio gesintuvai, kurių putos visiškai izoliuoja ugnį nuo deguonies ir neleidžia ugniai įsiplieskti. Atitinkamai, kita taikymo sritis yra priešgaisrinė sauga. Pneumatinių pistoletų cilindrai taip pat pripildyti anglies dioksido. Ir, žinoma, beveik kiekvienas iš mūsų yra skaitęs, iš ko susideda kambario oro gaiviklis. Taip, vienas iš komponentų yra anglies dioksidas.
Kaip matome, dėl savo minimalaus toksiškumo anglies dioksidas vis labiau paplitęs kasdienybėžmonių, o anglies monoksidas buvo pritaikytas sunkiojoje pramonėje.
Laimei, yra ir kitų anglies junginių su deguonimi, anglies ir deguonies formulė leidžia naudoti skirtingus junginių variantus su skirtingu anglies ir deguonies atomų skaičiumi. Daugybė oksidų gali skirtis nuo C 2 O 2 iki C 32 O 8. O apibūdinti kiekvieną iš jų prireiks ne vieno puslapio.
Anglies oksidai gamtoje
Abiejų čia nagrinėjamų anglies oksidų tipų yra vienaip ar kitaip gamtos pasaulis. Taigi anglies monoksidas gali būti miško degimo produktas arba žmogaus veiklos rezultatas (išmetamosios dujos ir pavojingos atliekos pramonės įmonės).
Anglies dioksidas, kurį mes jau žinome, taip pat yra dalis sudėtinga kompozicija oro. Jo kiekis jame yra apie 0,03% viso tūrio. Kai šis rodiklis didėja, vadinamasis „ šiltnamio efektas“, ko šiuolaikiniai mokslininkai taip bijo.
Anglies dioksidą gyvūnai ir žmonės išskiria iškvėpdami. Tai yra pagrindinis augalams naudingo elemento, kaip anglies, šaltinis, todėl daugelis mokslininkų šaudo į visus cilindrus, atkreipdami dėmesį į didelio masto miškų naikinimo nepriimtinumą. Jei augalai nustos absorbuoti anglies dioksidą, jo procentinė dalis ore gali padidėti iki kritinio žmogaus gyvybei lygio.
Matyt, daugelis valdančiųjų pamiršo vaikystėje skaitytą vadovėlio medžiagą “ Bendroji chemija. 8 klasė“, kitaip miškų kirtimo problemai daugelyje pasaulio šalių būtų skiriamas rimtesnis dėmesys. Tai, beje, galioja ir anglies monoksido aplinkoje problemai. Žmonių atliekų kiekis ir šios neįprastai toksiškos medžiagos išmetimo procentas aplinką auga diena iš dienos. Ir netiesa, kad nepasikartos nuostabiame animaciniame filme „Wally“ aprašytas pasaulio likimas, kai žmonija turėjo palikti iki pat pamatų užterštą Žemę ir eiti į kitus pasaulius ieškoti geresnio. gyvenimą.
Fizinės savybės.
Anglies monoksidas yra bespalvės ir bekvapės dujos, kurios šiek tiek tirpsta vandenyje.
- t pl. 205 °C,
- t kip. 191 °C
- kritinė temperatūra =140°C
- kritinis slėgis = 35 atm.
- CO tirpumas vandenyje yra apie 1:40 tūrio.
Cheminės savybės.
Normaliomis sąlygomis CO yra inertiškas; kaitinant - reduktorius;
druskos nesudarantis oksidas.
1) su deguonimi
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) su metalo oksidais
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) su chloru (šviesoje)
CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (fosgenas)
4) reaguoja su šarmų lydalais (esant slėgiui)
CO + NaOH = HCOONa (natrio skruzdžių rūgštis (natrio formiatas))
5) su pereinamaisiais metalais sudaro karbonilus
Ni + 4CO =t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5
Anglies monoksidas chemiškai nereaguoja su vandeniu. CO taip pat nereaguoja su šarmais ir rūgštimis. Jis itin nuodingas.
Iš cheminės pusės anglies monoksidas daugiausia pasižymi polinkiu į adityvines reakcijas ir redukuojančiomis savybėmis.
Tačiau abi šios tendencijos dažniausiai pasireiškia tik esant aukštai temperatūrai. Tokiomis sąlygomis CO jungiasi su deguonimi, chloru, siera, kai kuriais metalais ir tt Tuo pačiu metu anglies monoksidas, kaitinant, redukuoja daugelį oksidų į metalus, o tai labai svarbu metalurgijai.
Kartu su kaitinimu CO cheminio aktyvumo padidėjimą dažnai sukelia jo ištirpimas. Taigi, tirpale jis gali redukuoti Au, Pt ir kai kurių kitų elementų druskas į laisvus metalus jau esant normaliai temperatūrai.
Esant aukštesnei temperatūrai ir aukštam slėgiui, CO sąveikauja su vandeniu ir šarminiais šarmais: pirmuoju atveju susidaro HCOOH, o antruoju – natrio skruzdžių rūgštis.
yra dažniausiai naudojama anglies monoksido atradimo dujų mišinyje reakcija. Netgi labai nedideli CO kiekiai lengvai aptinkami dėl nežymios tirpalo spalvos, nes išsiskiria smulkiai susmulkintas paladis. Kiekybinis įvertinimas CO yra pagrįsta reakcija:
5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.
CO oksidacija tirpale dažnai vyksta pastebimu greičiu tik esant katalizatoriui. Renkantis pastarąjį pagrindinį vaidmenį atlieka oksiduojančios medžiagos pobūdis. Taigi KMnO 4 greičiausiai oksiduoja CO esant smulkiai susmulkintam sidabrui, K 2 Cr 2 O 7 - esant gyvsidabrio druskoms, KClO 3 - esant OsO 4. Apskritai savo redukuojančiomis savybėmis CO yra panašus į molekulinį vandenilį, o jo aktyvumas normaliomis sąlygomis yra didesnis nei pastarojo.
Įdomu tai, kad yra bakterijų, kurios oksiduodamos CO gauna gyvybei reikalingą energiją.
Lyginamąjį CO ir H2, kaip redukuojančių agentų, aktyvumą galima įvertinti ištyrus grįžtamąją reakciją:
kurios pusiausvyros būsena aukštoje temperatūroje nusistovi gana greitai (ypač esant Fe 2 O 3). 830 °C temperatūroje pusiausvyros mišinyje yra vienodai CO ir H 2 kiekiai, t.y., abiejų dujų giminingumas deguoniui yra vienodas. Žemesnėje nei 830 °C temperatūroje stipresnis reduktorius yra CO, aukščiau – H2.
Vieno iš aukščiau aptartų reakcijos produktų surišimas pagal masės veikimo dėsnį pakeičia jo pusiausvyrą.
Todėl, leidžiant anglies monoksido ir vandens garų mišinį per kalcio oksidą, vandenilį galima gauti pagal schemą:
H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.
Ši reakcija vyksta jau 500 °C temperatūroje.
Ore CO užsidega maždaug 700 °C temperatūroje ir sudega mėlyna liepsna iki CO 2: 2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ. Didelis šilumos išsiskyrimas, lydimas šią reakciją, daro anglies monoksidą vertingu dujiniu kuru. Tačiau jis randa plačiausią taikymą kaip
originalus produktas
įvairių organinių medžiagų sintezei.
Storių anglies sluoksnių deginimas krosnyse vyksta trimis etapais:
1) C + O2 = CO2;
2) CO 2 + C = 2 CO;
CO liepsnos temperatūra gali siekti iki 2100 °C.
CO degimo reakcija įdomi tuo, kad kaitinant iki 700-1000 °C ji pastebimu greičiu vyksta tik esant vandens garų ar kitų vandenilio turinčių dujų (NH 3, H 2 S ir kt.) pėdsakams. Taip yra dėl nagrinėjamos reakcijos grandininio pobūdžio, kuris vyksta per tarpinį OH radikalų susidarymą pagal šias schemas:
H + O 2 = HO + O, tada O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H ir kt. Labai aukšta temperatūra
CO degimo reakcija tampa pastebimai grįžtama. CO 2 kiekis pusiausvyros mišinyje (esant 1 atm slėgiui) aukštesnėje nei 4000 °C temperatūroje gali būti tik nežymiai mažas. Pati CO molekulė yra tokia termiškai stabili, kad nesuyra net 6000 °C temperatūroje. Tarpžvaigždinėje terpėje buvo aptiktos CO molekulės. Kai CO veikia metalą K 80 °C temperatūroje, susidaro bespalvis kristalinis, labai sprogus junginys, kurio sudėtis yra K 6 C 6 O 6. Pašalinus kalį, ši medžiaga lengvai virsta anglies monoksidu C 6 O 6 („trichinonu“), kurį galima laikyti CO polimerizacijos produktu. Jo struktūra atitinka susidariusį šešių narių ciklą anglies atomų
, kurių kiekvienas yra prijungtas
dviguba jungtis
su deguonies atomais.
CO sąveika su siera pagal reakciją:
CO + S = COS + 29 kJ
Greitai eina tik esant aukštai temperatūrai. Susidaręs anglies tioksidas (O=C=S) yra bespalvės ir bekvapės dujos (mp -139, bp -50 °C). Anglies (II) monoksidas gali tiesiogiai jungtis su tam tikrais metalais. Dėl to susidaro metalų karbonilai, kurie turėtų būti laikomi sudėtingais junginiais.
Anglies (II) monoksidas taip pat sudaro sudėtingus junginius su kai kuriomis druskomis. Kai kurie iš jų (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO ir kt.) yra stabilūs tik tirpale. Pastarosios medžiagos susidarymas siejamas su anglies monoksido (II) absorbcija CuCl tirpalu stipriame HCl.
Panašūs junginiai, matyt, susidaro
amoniako tirpalas
Ši reakcija yra grįžtama, jos pusiausvyra žemiau 400 °C beveik visiškai pasislenka į kairę, o virš 1000 °C – į dešinę (7 pav.). Tačiau pastebimu greičiu jis nustatomas tik esant aukštai temperatūrai. Todėl normaliomis sąlygomis CO yra gana stabilus.
Ryžiai. 7. Pusiausvyra CO 2 + C = 2 CO.
CO susidarymas iš elementų vyksta pagal lygtį:
2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.
Nedidelį CO kiekį patogu gauti skaidant skruzdžių rūgštį:
HCOOH = H 2 O + CO
Ši reakcija įvyksta lengvai, kai HCOOH reaguoja su karšta stipria sieros rūgštimi.
Praktiškai šis paruošimas atliekamas arba konc.
sieros rūgštį į skystą HCOOH (kaitinant) arba pastarojo garus perleidžiant per fosforo hemipentaoksidą.
HCOOH sąveika su chlorosulfonrūgštimi pagal schemą:
HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO
Jis jau veikia esant normaliai temperatūrai.
Patogus CO laboratorinės gamybos būdas gali būti kaitinimas su konc. sieros rūgštis, oksalo rūgštis arba kalio geležies sulfidas. Pirmuoju atveju reakcija vyksta pagal šią schemą:
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O. Kartu su CO išsiskiria ir anglies dioksidas, kurį galima sulaikyti leidžiant dujų mišinį per bario hidroksido tirpalą. Antruoju atveju vienintelis dujinis produktas yra anglies monoksidas: 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.
Didelis CO kiekis gali susidaryti dėl nepilno degimo anglis specialiose krosnyse – dujų generatoriuose. Įprastinėse („oro“) generatoriaus dujose vidutiniškai (tūrio %) yra: CO-25, N2-70, CO 2 -4 ir smulkių kitų dujų priemaišų. Degdamas iš m3 pagamina 3300-4200 kJ. Pakeitus įprastą orą deguonimi, žymiai padidėja CO kiekis (ir padidėja dujų šilumingumas).
Dar daugiau CO yra vandens dujose, susidedančiose (in
Vandens dujų susidarymo reakcija vyksta sugeriant šilumą, anglys pamažu atvėsta, o norint palaikyti jas karštoje būsenoje, reikia kaitalioti vandens garų praėjimą su oro (arba deguonies) patekimu į dujas. generatorius. Šiuo atžvilgiu vandens dujose yra maždaug CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 ir N 2 -6%. Jis plačiai naudojamas įvairių organinių junginių sintezei.
Dažnai gaunamos mišrios dujos. Jo gamybos procesas susiveda į tai, kad vienu metu per karštų anglių sluoksnį pučiamas oras ir vandens garai, t.y. abiejų aukščiau aprašytų metodų derinys – Todėl mišrių dujų sudėtis yra tarpinė tarp generatoriaus ir vandens. Vidutiniškai jame yra: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 ir N 2 -50%. kubinis metras sudegęs jis gamina apie 5400 kJ.
Taikymas.
Vanduo ir mišrios dujos (jose yra CO) naudojami kaip kuras ir žaliava chemijos pramonėje. Jie svarbūs, pavyzdžiui, kaip vienas iš azoto ir vandenilio mišinio, skirto amoniako sintezei, gavimo šaltinių. Kai jie kartu su vandens garais perduodami per katalizatorių, įkaitintą iki 500 °C (daugiausia Fe 2 O 3), atsiranda sąveika.:
grįžtama reakcija
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,
kurių pusiausvyra stipriai pasislinkusi į dešinę.
Tada susidaręs anglies dioksidas pašalinamas plaunant vandeniu (slėgiu), o likęs CO pašalinamas vario druskų amoniako tirpalu. Taip lieka beveik grynas azotas ir vandenilis.
Atitinkamai sureguliavus santykinius generatoriaus ir vandens dujų kiekius, galima gauti N 2 ir H 2 reikiamu tūriniu santykiu. Prieš paduodamas į sintezės kolonėlę, dujų mišinys išdžiovinamas ir išvalomas nuo katalizatoriumi nuodijančių priemaišų. CO 2 molekulė CO molekulei būdingas d(CO) = 113 pm, jos disociacijos energija yra 1070 kJ/mol, tai yra didesnė nei kitų. dviatominės molekulės . Pasvarstykime elektroninė struktūra
CO, kur atomai yra dvigubai sujungti
kovalentinis ryšys ir vienas donoras-akceptorius, kai donoras yra deguonis, o akceptorius yra anglis. Poveikis organizmui. Anglies monoksidas yra labai nuodingas. Pirmieji ūminio apsinuodijimo CO požymiai yra galvos skausmas
Ypatingas CO toksiškumas, spalvos ir kvapo trūkumas, taip pat labai silpnas įprastos dujokaukės aktyvuotos anglies absorbavimas daro šias dujas ypač pavojingas. Apsaugos nuo jos klausimas buvo išspręstas gaminant specialias dujokaukes, kurių dėžė buvo pripildyta įvairių oksidų (daugiausia MnO 2 ir CuO) mišinio.
Šio mišinio („hopkalito“) poveikis sumažinamas iki katalizinio CO oksidacijos į CO 2 reakcijos, veikiant atmosferos deguonies, pagreitėjimu. Praktiškai hopkalito dujokaukės yra labai nepatogios, nes verčia kvėpuoti įkaitintu oru (dėl oksidacijos reakcijos).
Buvimas gamtoje.
Anglies monoksidas yra atmosferos dalis (10-5 tūrio proc.). Vidutiniškai 0,5 % CO yra tabako dūmų ir 3 % – vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų. Požymius, kad ore susidarė pavojingos koncentracijos anglies monoksidas (anglies monoksidas (II), anglies monoksidas, anglies monoksidas), sunku nustatyti – nematomas, gali ir nejausti kvapo, kaupiasi patalpoje palaipsniui, nepastebimai. Tai itin pavojinga žmogaus gyvybei: labai toksiška, per didelis jo kiekis plaučiuose sukelia sunkų apsinuodijimą ir mirtinų atvejų . Kasmet fiksuojamas didelis mirtingumas nuo apsinuodijimo dujomis. Apsinuodijimo riziką galima sumažinti laikantis šių taisyklių paprastos taisyklės
ir specialių anglies dioksido jutiklių naudojimas.
Kas yra anglies monoksidas Gamtinės dujos susidaro deginant bet kokią biomasę pramonėje, tai yra bet kokių anglies pagrindu pagamintų junginių degimo produktas. Abiem atvejais būtina sąlyga dujų išsiskyrimui yra deguonies trūkumas. Dėl to dideli jo kiekiai patenka į atmosferą miškų gaisrai , išmetamųjų dujų pavidalu, susidarančių degant degalams automobilių varikliuose. Pramoniniais tikslais naudojamas organinio alkoholio, cukraus gamyboje, gyvulinės mėsos ir žuvies perdirbime. Mažas kiekis
Monoksidą gamina ir žmogaus kūno ląstelės.
Savybės Cheminiu požiūriu monoksidas – neorganinis junginys su vienu deguonies atomu molekulėje,– TAIP. Tai cheminė medžiaga, kuri neturi būdingos spalvos, skonio ar kvapo, yra lengvesnė už orą, bet sunkesnė už vandenilį ir yra neaktyvi kambario temperatūroje. Kvepiantis žmogus jaučia tik organinių priemaišų buvimą ore. Jis priklauso toksiškų produktų kategorijai, kai koncentracija ore yra 0,1%, miršta per vieną valandą. Didžiausia leistina koncentracijos charakteristika yra 20 mg/kub.m.
Anglies monoksido poveikis žmogaus organizmui
Anglies monoksidas yra mirtinas žmonėms. Jo toksinis poveikis paaiškinamas tuo, kad kraujo ląstelėse susidaro karboksihemoglobinas – anglies monoksido (II) pridėjimo prie kraujo hemoglobino produktas. Aukštas lygis karboksihemoglobino kiekis sukelia deguonies badas, nepakankamas smegenų ir kitų organizmo audinių aprūpinimas deguonimi. Esant lengvam apsinuodijimui, jo kiekis kraujyje yra mažas, sunaikinimas natūraliai gal per 4-6 valandas. Esant didelėms koncentracijoms, veiksmingi tik vaistai.
Apsinuodijimas anglies monoksidu
Anglies monoksidas yra vienas iš labiausiai pavojingų medžiagų. Apsinuodijus atsiranda organizmo intoksikacija, kartu pablogėja būklė bendra būklė asmuo. Labai svarbu anksti atpažinti apsinuodijimo anglies monoksidu požymius. Gydymo rezultatas priklauso nuo medžiagos kiekio organizme ir nuo to, kaip greitai atvyksta pagalba. Šiuo atveju skaičiuojamos minutės – nukentėjusysis gali arba visiškai išgyti, arba sirgti amžinai (viskas priklauso nuo gelbėtojų reakcijos greičio).
Simptomai
Priklausomai nuo apsinuodijimo laipsnio, gali pasireikšti galvos skausmai, svaigimas, spengimas ausyse, dažnas širdies plakimas, pykinimas, dusulys, mirgėjimas akyse, bendras silpnumas. Dažnai stebimas mieguistumas, kuris ypač pavojingas žmogui esant dujomis užpildytoje patalpoje. Įkvėpus didelis kiekis nuodingų medžiagų, stebimi traukuliai, sąmonės netekimas, ypač sunkiais atvejais – koma.
Pirmoji pagalba apsinuodijus anglies monoksidu
Nukentėjusiajam apsinuodijus anglies monoksidu, pirmoji pagalba turi būti suteikta vietoje. Jūs turite nedelsdami perkelti jį į gryną orą ir paskambinti gydytojui. Taip pat turėtumėte atsiminti apie savo saugumą: įeidami į patalpą, kurioje yra šios medžiagos šaltinis, turėtumėte tik giliai įkvėpti, o ne įkvėpti. Kol atvyks gydytojas, būtina palengvinti deguonies patekimą į plaučius: atsegti sagas, nusivilkti ar atlaisvinti drabužius. Jei nukentėjusysis netenka sąmonės ir nustoja kvėpuoti, būtina dirbtinė ventiliacija.
Priešnuodis apsinuodijus
Specialus priešnuodis apsinuodijus anglies monoksidu yra narkotikų, kuris aktyviai neleidžia susidaryti karboksihemoglobinui. Veikiant priešnuodžiui, sumažėja organizmo deguonies poreikis, palaikantys organus, jautrius deguonies trūkumui: smegenis, kepenis ir kt. Sušvirkščiama į raumenis 1 ml dozėmis iš karto po to, kai pacientas yra pašalintas iš vietos, kurioje yra didelė toksinių medžiagų koncentracija. Priešnuodis gali būti pakartotinai vartojamas ne anksčiau kaip po valandos po pirmojo vartojimo. Leidžiama jį naudoti profilaktikai.
Gydymas
Esant nedideliam anglies monoksido poveikiui, gydymas atliekamas ambulatoriškai, sunkiais atvejais pacientas hospitalizuojamas. Jau greitosios pagalbos automobilyje jam duodamas deguonies maišelis arba kaukė. Sunkiais atvejais, norint suteikti organizmui didelę deguonies dozę, pacientas patalpinamas į slėgio kamerą. Priešnuodis švirkščiamas į raumenis. Dujų kiekis kraujyje nuolat stebimas. Tolesnė reabilitacija yra medicininė, gydytojų veiksmais siekiama atkurti smegenų, širdies ir kraujagyslių sistemos bei plaučių veiklą.
Pasekmės
Anglies monoksido poveikis organizmui gali sukelti sunkias ligas: pakinta smegenų veikla, elgesys, žmogaus sąmonė, atsiranda nepaaiškinami galvos skausmai. Ypač įtaka kenksmingų medžiagų pažeidžiama atmintis – ta smegenų dalis, kuri atsakinga už perėjimą trumpalaikė atmintis ilgalaikėje perspektyvoje. Apsinuodijimo anglies monoksidu padarinius pacientas gali pajusti tik po kelių savaičių. Dauguma aukų visiškai pasveiksta po reabilitacijos laikotarpio, tačiau kai kurios dėl pasekmių kenčia visą likusį gyvenimą.
Kaip nustatyti anglies monoksidą patalpose
Apsinuodijimas anglies monoksidu yra lengvas namuose, ir tai įvyksta ne tik gaisro metu. Anglies dioksido koncentracija susidaro dėl neatsargaus elgesio su krosnelės sklende, veikiant sugedusiam dujiniam vandens šildytuvui ar ventiliacijai. Anglies monoksido šaltinis gali būti dujinė viryklė. Jei patalpoje yra dūmų, tai jau yra priežastis skambėti aliarmui. Už nuolatinis stebėjimas Yra specialūs dujų lygio jutikliai. Jie stebi dujų koncentracijos lygį ir praneša, jei viršijama norma. Tokio prietaiso buvimas sumažina apsinuodijimo riziką.
Vaizdo įrašas
- JT pavojaus klasė 2.3
- Antrinis pavojus pagal JT klasifikaciją 2.1
Molekulių sandara
CO molekulė, kaip ir izoelektroninė azoto molekulė, turi trigubą jungtį. Kadangi šios molekulės yra panašios struktūros, jų savybės taip pat yra panašios - labai žemos lydymosi ir virimo temperatūros, artimos standartinių entropijų vertės ir kt.
Taikant valentinio ryšio metodą, CO molekulės struktūrą galima apibūdinti formule: C≡O:, o trečioji jungtis susidaro pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą, kur anglis yra elektronų poros akceptorius. o deguonis yra donoras.
Dėl trigubos jungties CO molekulė yra labai stipri (disociacijos energija 1069 kJ/mol arba 256 kcal/mol, tai yra didesnė nei bet kurios kitos dviatomės molekulės) ir turi nedidelį atstumą tarp branduolių (d C≡ O = 0,1128 nm arba 1,13Å).
Molekulė yra silpnai poliarizuota, elektrinis sukimo momentas jo dipolis μ = 0.04·10 -29 C·m (dipolio momento kryptis O - →C +). Jonizacijos potencialas 14,0 V, jėgos sujungimo konstanta k = 18,6.
Atradimų istorija
Pirmą kartą buvo pagamintas anglies monoksidas prancūzų chemikas Jacques'as de Lassonas kaitino cinko oksidą anglimi, tačiau iš pradžių jis buvo klaidingai supainiotas su vandeniliu, nes degė mėlyna liepsna. Tai, kad šiose dujose yra anglies ir deguonies, atrado anglų chemikas Williamas Cruickshankas. Anglies monoksidą už Žemės atmosferos ribų pirmasis atrado belgų mokslininkas M. Migeotte'as 1949 m., kai Saulės IR spektre yra pagrindinė virpesių-sukimosi juosta.
Anglies monoksidas Žemės atmosferoje
Yra natūralūs ir antropogeniniai patekimo į Žemės atmosferą šaltiniai. Natūraliomis sąlygomis Žemės paviršiuje CO susidaro nevisiškai anaerobiškai skaidant organinius junginius ir degant biomasei, daugiausia miškų ir stepių gaisrų metu. Dirvožemyje anglies monoksidas susidaro tiek biologiškai (išskiria gyvi organizmai), tiek nebiologiškai. Eksperimentiškai įrodytas anglies monoksido išsiskyrimas dėl dirvožemiuose paplitusių fenolinių junginių, kuriuose OCH 3 arba OH grupės yra orto arba para padėtyse, palyginti su pirmąja hidroksilo grupe.
Bendra nebiologinio CO gamybos ir jo oksidacijos mikroorganizmais pusiausvyra priklauso nuo specifinio aplinkos sąlygos, pirmiausia nuo drėgmės ir vertės. Pavyzdžiui, anglies monoksidas iš sausringų dirvožemių patenka tiesiai į atmosferą, taip sukuriant vietinius šių dujų koncentracijos maksimumus.
Atmosferoje CO yra reakcijų, kuriose dalyvauja metanas ir kiti angliavandeniliai (pirmiausia izoprenas), grandinių produktas.
Šiuo metu pagrindinis antropogeninis CO šaltinis yra vidaus degimo variklių išmetamosios dujos. Anglies monoksidas susidaro, kai angliavandenilių kuras deginamas vidaus degimo varikliuose esant nepakankamai temperatūrai arba blogai sureguliuota oro tiekimo sistema (tiek tiekiama nepakankamai deguonies CO oksiduoti į CO 2). Anksčiau didelę antropogeninio CO patekimo į atmosferą dalį gaudavo šviečiančios dujos, kurios XIX amžiuje buvo naudojamos patalpų apšvietimui. Jo sudėtis buvo maždaug tokia pati kaip vandens dujų, tai yra, jame buvo iki 45% anglies monoksido. Šiuo metu komunalinių paslaugų sektoriuje šios dujos pakeičiamos daug mažiau toksiškomis dujomis. gamtines dujas(žemesni atstovai homologinės serijos alkanai - propanas ir kt.)
CO patekimas iš natūralių ir antropogeniniai šaltiniai apie tą patį.
Anglies monoksidas atmosferoje sparčiai cirkuliuoja: vidutinis jo buvimo laikas yra apie 0,1 metų, oksiduojantis hidroksilu iki anglies dioksido.
Kvitas
Pramoninis metodas
2C + O 2 → 2CO (šios reakcijos šiluminis efektas yra 22 kJ),
2. arba sumažinant anglies dioksidą karšta anglimi:
CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).
Ši reakcija dažnai įvyksta krosnies ugnyje, kai krosnelės sklendė uždaroma per anksti (kol anglys visiškai neišdegė). Šiuo atveju susidaręs anglies monoksidas dėl savo toksiškumo sukelia fiziologinius sutrikimus („dūmai“) ir net mirtį (žr. toliau), taigi ir vienas iš trivialių pavadinimų – „anglies monoksidas“. Krosnyje vykstančių reakcijų vaizdas parodytas diagramoje.
Anglies dioksido redukcijos reakcija yra grįžtama, temperatūros įtaka šios reakcijos pusiausvyros būsenai parodyta diagramoje. Reakcijos tekėjimą į dešinę užtikrina entropijos koeficientas, o į kairę – entalpijos koeficientas. Esant žemesnei nei 400°C temperatūrai, pusiausvyra beveik visiškai pasislenka į kairę, o aukštesnėje nei 1000°C – į dešinę (CO susidarymo link). At žemos temperatūrosšios reakcijos greitis yra labai mažas, todėl anglies monoksidas at normaliomis sąlygomis gana stabilus. Ši pusiausvyra neša specialus vardas Buduaro balansas.
3. Anglies monoksido mišiniai su kitomis medžiagomis gaunami leidžiant orą, vandens garus ir pan. per karšto kokso, anglies ar rusvosios anglies sluoksnį ir pan. (žr. generatoriaus dujos, vandens dujos, mišrios dujos, sintezės dujos).
Laboratorinis metodas
TLV (maksimali slenkstinė koncentracija, JAV): 25 MAC r.z. pagal higienos normas GN 2.2.5.1313-03 yra 20 mg/m³
Apsauga nuo anglies monoksido
Dėl šios geros kaloringumo CO yra įvairių techninių medžiagų komponentas dujų mišiniai(žr., pavyzdžiui, generatoriaus dujas), naudojamos, be kita ko, šildymui.
halogenai. Didžiausias praktinis pritaikymas gavo reakciją su chloru:
CO + Cl 2 → COCl 2
Reakcija egzoterminė, jos šiluminis efektas 113 kJ, o esant katalizatoriui (aktyvintajai angliai) vyksta kambario temperatūroje. Dėl reakcijos susidaro fosgenas, medžiaga, kuri plačiai naudojama skirtingos pramonės šakos chemija (taip pat kaip cheminio karo agentas). Panašiomis reakcijomis galima gauti COF 2 (karbonilo fluoridą) ir COBr 2 (karbonilo bromidą). Karboniljodidas nebuvo gautas. Reakcijų egzotermiškumas greitai sumažėja nuo F iki I (reakcijoms su F 2 šiluminis efektas yra 481 kJ, su Br 2 - 4 kJ). Taip pat galima gauti mišrių darinių, pavyzdžiui, COFCl (daugiau informacijos žr. anglies rūgšties halogeno dariniai).
Reaguojant CO su F 2 , be karbonilo fluorido, galima gauti peroksido junginį (FCO) 2 O 2 . Jo charakteristikos: lydymosi temperatūra –42°C, virimo temperatūra +16°C, būdingo kvapo (panašaus į ozono kvapą), kaitinamas virš 200°C, sprogstamai suyra (reakcijos produktai CO 2, O 2 ir COF 2 ), rūgštinėje terpėje reaguoja su kalio jodidu pagal lygtį:
(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2
Anglies monoksidas reaguoja su chalkogenais. Su siera ji sudaro anglies sulfidą COS, reakcija vyksta kaitinant pagal lygtį:
CO + S → COS ΔG° 298 = –229 kJ, ΔS° 298 = –134 J/K
Taip pat buvo gautas panašus selenoksidas Cose ir teluroksidas COTe.
Atkuria SO 2:
SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S
Su pereinamaisiais metalais susidaro labai lakūs, degūs ir toksiški junginiai – karbonilai, tokie kaip Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 ir kt.
Kaip minėta aukščiau, anglies monoksidas šiek tiek tirpsta vandenyje, bet su juo nereaguoja. Jis taip pat nereaguoja su šarmų ir rūgščių tirpalais. Tačiau jis reaguoja su šarmų lydalais:
CO + KOH → HCOOK
Įdomi yra anglies monoksido reakcija su kalio metalu amoniako tirpale. Taip susidaro sprogstamasis junginys kalio dioksodikarbonatas:
2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +
Reaguojant su amoniaku aukštoje temperatūroje, galima gauti pramonei svarbų junginį – vandenilio cianidą HCN. Reakcija vyksta dalyvaujant katalizatoriui (oksidui
