Anglies junginiai. Anglies monoksidas (II)- anglies monoksido- junginys bekvapis ir bespalvis, dega melsva liepsna, lengvesnis už orą ir blogai tirpus vandenyje.
CO- druskos nesudarantis oksidas, bet, esant aukštam slėgiui, į lydalą perduodamas šarmas, susidaro druska skruzdžių rūgštis:
CO +KOH = HCOOK
Štai kodėl CO dažnai laikomas skruzdžių rūgšties anhidridu:
HCOOH = CO + H 2 O,
Reakcija vyksta veikiant koncentruotai sieros rūgščiai.
Anglies monoksido struktūra (II).
Oksidacijos būsena +2. Ryšys atrodo taip:
Rodyklė rodo papildomas bendravimas, kuris susidaro pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą dėl vienišos deguonies atomo elektronų poros. Dėl šios priežasties oksido ryšys yra labai stiprus, todėl oksidas gali patekti į oksidacijos-redukcijos reakcijas tik tada, kai aukšta temperatūra Oi.
Anglies monoksido (II) paruošimas.
1. Jis gaunamas vykstant paprastų medžiagų oksidacijos reakcijai:
2 C + O 2 = 2 CO,
C + CO 2 = 2 CO,
2. Pasveikus CO pati anglis arba metalai. Reakcija ateina kai šildomas:
Anglies monoksido (II) cheminės savybės.
1. B normaliomis sąlygomis Anglies monoksidas nereaguoja su rūgštimis ar bazėmis.
2. Atmosferos deguonyje anglies monoksidas dega melsva liepsna:
2CO + O 2 = 2CO 2,
3. Esant temperatūrai, anglies monoksidas redukuoja metalus iš oksidų:
FeO + CO = Fe + CO 2,
4. Kai anglies monoksidas reaguoja su chloru, susidaro nuodingos dujos - fosgeno. Reakcija vyksta švitinant:
CO + Cl 2 = COCl 2,
5. Anglies monoksidas reaguoja su vandeniu:
CO +H 2 O = CO 2 + H 2,
Reakcija yra grįžtama.
6. Kaitinamas anglies monoksidas sudaro metilo alkoholį:
CO + 2H 2 = CH3OH,
7. Su metalais susidaro anglies monoksidas karbonilai(lakieji junginiai).
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)
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 aukštai temperatūrai ir aukšto slėgio
vyksta CO sąveika su vandeniu ir šarminiais šarmais: pirmuoju atveju susidaro HCOOH, o antruoju – natrio skruzdžių rūgštis.
Pastaroji reakcija vyksta 120 °C temperatūroje, 5 atm slėgyje ir naudojama techniškai.
Paladžio chlorido redukavimas tirpale yra lengvas pagal bendrą schemą: PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd 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.
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;
3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.
Jei vamzdis uždaromas per anksti, krosnyje susidaro deguonies trūkumas, dėl kurio CO gali pasklisti po visą šildomą patalpą ir apsinuodyti (dūmai).
Pažymėtina, kad „anglies monoksido“ kvapą sukelia ne CO, o kai kurių organinių medžiagų priemaišos.
CO liepsnos temperatūra gali siekti iki 2100 °C.
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 CuCl amoniako tirpale, kuris dažnai naudojamas CO absorbavimui analizuojant dujas.
Kvitas.
Anglies monoksidas susidaro, kai anglis dega be deguonies. Dažniausiai jis gaunamas dėl anglies dioksido sąveikos su karštomis anglimis:
CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.
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.
Maži kiekiai
CO yra patogu gauti skaidant skruzdžių rūgštį:
HCOOH = H 2 O + CO
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.
Dideli kiekiai CO galima gauti nepilno degimo metu 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 idealus atvejis) iš mišinio
vienodos apimties
CO ir H 2 ir duoda 11 700 kJ/m 3 degimo metu.
Šios dujos gaunamos pučiant vandens garus per karštų anglių sluoksnį, o maždaug 1000 °C temperatūroje sąveika vyksta pagal lygtį: H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2. 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:
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 yra amoniako tirpalas vario druskos. 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 tiekiant į sintezės kolonėlę
dujų mišinys
džiovinami ir išvalomi nuo katalizatoriais apsinuodijusių 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 sujungti dviguba kovalentine jungtimi ir viena donoro-akceptoriaus jungtimi, o deguonis yra donoras, o anglis - akceptorius. Poveikis organizmui. Anglies monoksidas yra labai nuodingas. Pirmieji ūminio apsinuodijimo CO požymiai yra galvos skausmas ir galvos svaigimas, po kurio atsiranda sąmonės netekimas. Didžiausia leistina CO koncentracija ore pramonės įmonės
laikomas 0,02 mg/l. Pagrindinis apsinuodijimo CO priešnuodis yra grynas oras. Naudinga ir trumpalaikis amoniako garų įkvėpimas.
Ypatingas CO toksiškumas, jo spalvos ir kvapo trūkumas, taip pat labai silpna absorbcija
aktyvuota anglis
Įprasta dujokaukė 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). kuriuose 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 cheminio junginio plyšimo energija 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. Kai šie du atomai yra sujungti, išskyrus du kovalentiniai 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 tokias 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 jo neigiamas poveikis ant žmogaus kūno. Apsinuodijimas anglies monoksidu gali sukelti mirtina baigtis. 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 cheminė formulė CO2. 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. Padidėjus anglies dioksido koncentracijai, žmogus praranda gebėjimą kvėpuoti, o tai sukelia mirtį. 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 jame nėra skysčio agregacijos būsena esant normaliai 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 nuodinga medžiaga, kuri patekusi į organizmą rimtai paveikia kraują, kūno nervų sistemą ir raumenis (taip pat ir 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 priežiūra, tada mirtis galima.
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.
Apsinuodijimo gydymas anglies dvideginio labai paprasta - suteikti nukentėjusiajam prieigą prie švaraus oro ir, 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.
Yra ir kitų anglies junginių su deguonimi, laimei, anglies ir deguonies formulė leidžia naudoti įvairius junginius su skirtingi kiekiai anglies ir deguonies atomai. 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 (pramonės įmonių išmetamosios dujos ir pavojingos atliekos).
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.
Anglies monoksidas arba anglies monoksidas (CO) yra bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos. Dega mėlyna liepsna, kaip vandenilis. Dėl šios priežasties chemikai supainiojo jį su vandeniliu 1776 m., kai pirmą kartą pagamino anglies monoksidą kaitindami cinko oksidą su anglimi. Šių dujų molekulė turi stiprią trigubą jungtį, kaip ir azoto molekulė. Štai kodėl tarp jų yra tam tikrų panašumų: lydymosi ir virimo temperatūra yra beveik vienoda. Anglies monoksido molekulė turi didelė vertė jonizacijos potencialas.
Kai anglies monoksidas oksiduojasi, susidaro anglies dioksidas. Ši reakcija išskiria didelį kiekį šiluminės energijos. Štai kodėl anglies monoksidas naudojamas šildymo sistemose.
Anglies monoksidas at žemos temperatūros beveik nereaguoja su kitomis medžiagomis aukštoje temperatūroje situacija skiriasi. Įvairių tipų sudėjimo reakcijos vyksta labai greitai. organinės medžiagos. CO ir deguonies mišinys tam tikromis proporcijomis yra labai pavojingas dėl galimo jo sprogimo.
Anglies monoksido gamyba
Laboratorinėmis sąlygomis anglies monoksidas susidaro skaidant. Tai atsiranda veikiant karštai koncentruotai sieros rūgštimi arba praleidžiant ją per fosforo oksidą. Kitas būdas – skruzdžių ir oksalo rūgščių mišinį pakaitinti iki tam tikros temperatūros. Išsiskyręs CO gali būti pašalintas iš šio mišinio, praleidžiant jį per barito vandenį ( prisotintas tirpalas ).
Anglies monoksido pavojus
Anglies monoksidas yra labai pavojingas žmonėms. Tai sukelia sunkų apsinuodijimą ir dažnai gali sukelti mirtį. Reikalas tas, kad anglies monoksidas turi savybę reaguoti su kraujyje esančiu hemoglobinu, kuris perneša deguonį į visas kūno ląsteles. Dėl šios reakcijos susidaro karbohemoglobinas. Dėl deguonies trūkumo ląstelės patiria badą.
Galima nustatyti tokius apsinuodijimo simptomus: pykinimas, vėmimas, galvos skausmas, spalvų matymo praradimas, kvėpavimo sutrikimas ir kt. Asmuo, apsinuodijęs anglies monoksidu, turi kuo greičiau suteikti pirmąją pagalbą. Pirmiausia reikia jį išnešti į gryną orą ir įdėti į jį suvilgytą vatą amoniako. Tada patrinkite nukentėjusiojo krūtinę ir uždėkite jo kojas šildymo pagalvėlėmis. Rekomenduojama gerti daug šiltų skysčių. Pastebėjus simptomus, reikia nedelsiant kreiptis į gydytoją.
ANGLIES OKSIDAS (ANGLES MONOKSIDAS). Anglies (II) oksidas (anglies monoksidas) CO, druskos nesudarantis anglies monoksidas. Tai reiškia, kad nėra rūgšties, atitinkančios šį oksidą. Anglies monoksidas (II) yra bespalvės ir bekvapės dujos, kurios suskystėja esant atmosferos slėgiui –191,5°C temperatūroje ir kietėja esant –205°C CO molekulės struktūra panaši į N2 molekulę: abiejose yra vienodas skaičius elektronų (tokios molekulės vadinamos izoelektroninėmis), juose esantys atomai yra sujungti trigubu ryšiu (dvi ryšiai CO molekulėje susidaro dėl anglies ir deguonies atomų 2p elektronų, o trečiasis - pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą dalyvaujant vienai deguonies elektronų porai ir laisvai 2p orbitinei anglies). Dėl to fizines savybes CO ir N2 (lydymosi ir virimo temperatūra, tirpumas vandenyje ir kt.) yra labai arti.
Anglies monoksidas (II) susidaro degant anglies turintiems junginiams, kuriems nepakanka deguonies, taip pat kai karšta anglis liečiasi su produktu. visiškas degimas– anglies dioksidas: C + CO2 → 2СО. Laboratorijoje CO gaunamas dehidratuojant skruzdžių rūgštį, kai kaitinama koncentruota sieros rūgštis veikiant skystą skruzdžių rūgštį arba leidžiant skruzdžių rūgšties garus per P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO gaunamas skaidant oksalo rūgštį: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. CO gali būti lengvai atskirtas nuo kitų dujų, leidžiant jį per šarminį tirpalą.
Normaliomis sąlygomis CO, kaip ir azotas, yra chemiškai gana inertiškas. Tik esant aukštesnei temperatūrai, atsiranda CO polinkis oksiduotis, prisijungti ir redukuoti. Taigi, esant aukštesnei temperatūrai, jis reaguoja su šarmais: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Šios reakcijos naudojamos CO pašalinti iš pramoninių dujų.
Anglies monoksidas (II) yra kaloringas kuras: degimą lydi didelis šilumos kiekis (283 kJ 1 moliui CO). CO mišiniai su oru sprogsta, kai jo kiekis svyruoja nuo 12 iki 74 %; Laimei, praktikoje tokie mišiniai yra labai reti. Pramonėje, norint gauti CO, atliekamas kietojo kuro dujinimas. Pavyzdžiui, pučiant vandens garus per anglies sluoksnį, įkaitintą iki 1000oC, susidaro vandens dujos: C + H2O → CO + H2, kurios turi labai aukštą kaloringumą. Tačiau deginimas toli gražu nėra pats pelningiausias vandens dujų naudojimas. Iš jo, pavyzdžiui, galima gauti (esant įvairiems katalizatoriams esant slėgiui) kietų, skystų ir dujinių angliavandenilių mišinį – vertingą žaliavą chemijos pramonei (Fišerio-Tropšo reakcija). Iš to paties mišinio, praturtinant jį vandeniliu ir naudojant reikiamus katalizatorius, galima gauti alkoholius, aldehidus ir rūgštis. Ypatinga reikšmė turi metanolio sintezę: CO + 2H2 → CH3OH - svarbiausia žaliava organinė sintezė Todėl ši reakcija pramoniniu būdu vykdoma dideliu mastu.
Reakcijos, kurių metu CO yra reduktorius, gali būti parodytos geležies redukavimo iš rūdos aukštakrosnės proceso metu pavyzdžiu: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Metalų oksidų redukcija anglies (II) oksidu turi puiki vertė metalurgijos procesuose.
CO molekulėms būdingos prisijungimo reakcijos prie pereinamųjų metalų ir jų junginių, susidarant kompleksiniams junginiams – karbonilams. Pavyzdžiai: skysti arba kieti metalo karbonilai Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 ir kt. toksiškos medžiagos, kaitinant jie vėl skyla į metalą ir CO. Taip galite gauti metalų miltelius didelio grynumo. Kartais ant dujinės viryklės degiklio matomos metalinės dėmės, tai yra geležies karbonilo susidarymo ir skilimo pasekmė. Šiuo metu yra susintetinta tūkstančiai įvairių metalų karbonilų, kuriuose, be CO, yra neorganinių ir organinių ligandų, pavyzdžiui, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.
CO taip pat būdinga junginio reakcija su chloru, kuri ateina šviesa jau kambario temperatūroje susidarant išskirtinai toksiškam fosgenui: CO + Cl2 → COCl2. Ši reakcija yra grandininė, joje vyksta radikalus mechanizmas, kuriame dalyvauja chloro atomai ir laisvųjų radikalų COCl. Nepaisant toksiškumo, fosgenas plačiai naudojamas daugelio organinių junginių sintezei.
Anglies monoksidas (II) yra stiprus nuodas, nes sudaro stiprius kompleksus su metalo turinčiomis biologiškai aktyviomis molekulėmis; dėl to sutrinka audinių kvėpavimas. Ypač nukenčia centrinės nervų sistemos ląstelės. CO prisijungimas prie hemoglobino Fe (II) atomų neleidžia susidaryti oksihemoglobinui, kuris perneša deguonį iš plaučių į audinius. Net kai ore yra 0,1% CO, šios dujos išstumia pusę deguonies iš oksihemoglobino. Esant CO, mirtis nuo uždusimo gali įvykti net esant CO didelis kiekis deguonies. Todėl CO vadinamas anglies monoksidu. „Nelaimės ištiktam“ žmogui smegenys ir nervų sistema. Išganymui tai visų pirma būtina švarus oras, nėra CO (arba dar geriau - grynas deguonis), o su hemoglobinu prisijungęs CO palaipsniui pakeičiamas O2 molekulėmis ir uždusimas išnyksta. Didžiausia leistina vidutinė paros CO koncentracija in atmosferos oras yra 3 mg/m3 (apie 3,10–5%), darbo zonos ore – 20 mg/m3.
Paprastai CO kiekis atmosferoje neviršija 10–5%. Šios dujos patenka į orą kaip vulkaninių ir pelkių dujų dalis su planktono ir kitų mikroorganizmų išskyromis. Taigi kasmet iš paviršinių vandenyno sluoksnių į atmosferą išleidžiama 220 milijonų tonų CO. CO koncentracija anglies kasyklose yra didelė. Daug anglies monoksido susidaro, kai miškų gaisrai. Lydant kiekvieną milijoną tonų plieno, susidaro 300–400 tonų CO. Iš viso technogeninis CO išmetimas į orą siekia 600 milijonų tonų per metus, iš kurių daugiau nei pusė yra iš variklinių transporto priemonių. Jei karbiuratorius nesureguliuotas, išmetamosiose dujose gali būti iki 12% CO! Todėl dauguma šalių įvedė griežtus CO kiekio automobilių išmetamosiose dujose standartus.
CO susidarymas visada atsiranda degant anglies turintiems junginiams, įskaitant medieną, kai nepakankamai patenka deguonis, taip pat kai karšta anglis liečiasi su anglies dioksidu: C + CO2 → 2CO. Tokie procesai vyksta ir kaimo krosnyse. Todėl per anksti uždarius krosnelės kaminą, kad būtų taupoma šiluma, dažnai apsinuodijama anglies monoksidu. Nereikėtų manyti, kad krosnių nekūrenantys miestiečiai yra apdrausti nuo apsinuodijimo CO; Pavyzdžiui, jiems nesunku apsinuodyti prastai vėdinamame garaže, kuriame stovi automobilis su veikiančiu varikliu. Taip pat degimo produktuose yra CO gamtines dujas virtuvėje. Daugelį aviacijos nelaimingų atsitikimų praeityje lėmė variklio susidėvėjimas arba netinkami nustatymai, dėl kurių CO pateko į kabiną ir apnuodija įgulą. Pavojų didina tai, kad CO negalima aptikti pagal kvapą; šiuo atžvilgiu anglies monoksidas yra pavojingesnis nei chloras!
Anglies monoksidas (II) praktiškai nėra sorbuojamas aktyviosios anglies, todėl įprasta dujokaukė nuo šių dujų neapsaugo; Norint jį sugerti, reikalinga papildoma hopkalito kasetė, kurioje yra katalizatorius, kuris atmosferos deguonies pagalba „sudegina“ CO į CO2. Nepaisant to, vis daugiau lengvųjų automobilių dabar aprūpinami papildomo degimo katalizatoriais didelė kainašie katalizatoriai yra pagaminti iš platinos metalų.
