Oksidet e karbonit

Vitet e fundit, në shkencën pedagogjike i është dhënë përparësi mësimit të orientuar nga personaliteti. Formimi i tipareve individuale të personalitetit ndodh në procesin e veprimtarisë: studim, lojë, punë. Prandaj, një faktor i rëndësishëm në të nxënit është organizimi i procesit mësimor, natyra e marrëdhënieve mes mësuesit dhe nxënësve dhe nxënësve ndërmjet tyre. Mbështetur në këto ide, përpiqem ta ndërtoj në mënyrë të veçantë procesin edukativo-arsimor. Në të njëjtën kohë, çdo student zgjedh ritmin e tij të studimit të materialit, ka mundësinë të punojë në një nivel të arritshëm për të, në një situatë suksesi. Gjatë mësimit, është e mundur të zotëroni dhe përmirësoni jo vetëm aftësi specifike lëndore, por edhe të tilla të përgjithshme arsimore si vendosja e një qëllimi arsimor, zgjedhja e mjeteve dhe mënyrave për ta arritur atë, monitorimi i arritjeve të dikujt dhe korrigjimi i gabimeve. Nxënësit mësojnë të punojnë me literaturën, bëjnë shënime, diagrame, vizatime, punojnë në grup, në dyshe, individualisht, bëjnë një shkëmbim konstruktiv mendimesh, arsyetojnë logjikisht dhe nxjerrin përfundime.

Kryerja e mësimeve të tilla nuk është e lehtë, por nëse keni sukses, ndjeni kënaqësi. Unë ofroj një skenar për një nga mësimet e mia. Në të morën pjesë kolegë, administratë dhe një psikolog.

Lloji i mësimit. Mësimi i materialit të ri.

Golat. Bazuar në motivimin dhe përditësimin e njohurive dhe aftësive bazë të nxënësve, merrni parasysh strukturën, vetitë fizike dhe kimike, prodhimin dhe përdorimin e dioksidit të karbonit dhe dioksidit të karbonit.

Artikulli u përgatit me mbështetjen e faqes së internetit www.Artifex.Ru. Nëse vendosni të zgjeroni njohuritë tuaja në fushën e artit bashkëkohor, atëherë zgjidhja më e mirë do të ishte të vizitoni faqen e internetit www.Artifex.Ru. Almanaku krijues ARTIFEX do t'ju lejojë të njiheni me veprat e artit bashkëkohor pa dalë nga shtëpia. Informacione më të hollësishme mund të gjenden në faqen e internetit www.Artifex.Ru. Nuk është kurrë vonë për të filluar zgjerimin e horizontit dhe ndjenjës së bukurisë.

Pajisjet dhe reagentët. Kartela “Vrojtimi i programuar”, diagramë poster, pajisje për prodhimin e gazrave, gota, epruveta, fikëse zjarri, shkrepse; ujë gëlqere, oksid natriumi, shkumës, acid klorhidrik, tretësira tregues, H 2 SO 4 (konc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Diagrami i posterit
"Struktura e molekulës së monoksidit të karbonit (monoksidi i karbonit (II)) CO"

GJATË KLASËVE

Tavolinat për studentët në zyrë janë të rregulluara në formë rrethi. Mësuesi dhe nxënësit kanë mundësi të lëvizin lirisht në tavolinat laboratorike (1, 2, 3). Gjatë orës së mësimit, fëmijët ulen në tavolina studimi (4, 5, 6, 7, ...) me njëri-tjetrin sipas dëshirës (grupe të lira me 4 persona).

Mësues. Fjalë e urtë kineze(shkruar bukur në tabelë) lexon:

"Dëgjoj - harroj,
Unë shoh - mbaj mend
Po - e kuptoj."

A jeni dakord me përfundimet e të urtëve kinezë?

Cilat fjalë të urta ruse pasqyrojnë mençurinë kineze?

Fëmijët japin shembuj.

Mësues. Në të vërtetë, vetëm duke krijuar mund të merret një produkt i vlefshëm: substanca të reja, pajisje, makina, si dhe vlera të paprekshme - përfundime, përgjithësime, përfundime. Ju ftoj sot të merrni pjesë në një studim të vetive të dy substancave. Dihet se kur i nënshtrohet një kontrolli teknik të një makine, shoferi jep një certifikatë për gjendjen e gazrave të shkarkimit të makinës. Çfarë përqendrimi gazi tregohet në certifikatë?

(O t v e t. SO.)

Studenti. Ky gaz është helmues. Pasi të hyjë në gjak, shkakton helmim të trupit ("djegie", prandaj emri i oksidit - monoksidi i karbonit). Gjendet në gazrat e shkarkimit të makinave në sasi të rrezikshme për jetën.(lexon një raport nga një gazetë për një shofer që ra në gjumë në një garazh ndërsa motori ishte në punë dhe vdiq nga vdekja). Antidoti i helmimit nga monoksidi i karbonit është thithja e ajrit të pastër dhe oksigjeni i pastër. Një tjetër monoksid karboni është dioksidi i karbonit.

Mësues. Në tavolinat tuaja ka një kartë "Anketa e Programuar". Njihuni me përmbajtjen e tij dhe, në një fletë të zbrazët, shënoni numrat e atyre detyrave për të cilat i dini përgjigjet bazuar në përvojën tuaj jetësore. Përballë numrit të deklaratës së detyrës, shkruani formulën e monoksidit të karbonit me të cilën lidhet ky pohim.

Konsulentët e studentëve (2 persona) mbledhin fletë përgjigjesh dhe, bazuar në rezultatet e përgjigjeve, formojnë grupe të reja për punën e mëvonshme.

Anketa e programuar "Oksidet e karbonit"

1. Molekula e këtij oksidi përbëhet nga një atom karboni dhe një atom oksigjeni.

2. Lidhja midis atomeve në një molekulë është kovalente polare.

3. Një gaz që është praktikisht i pazgjidhshëm në ujë.

4. Molekula e këtij oksidi përmban një atom karboni dhe dy atome oksigjen.

5. Nuk ka erë apo ngjyrë.

6. Gaz i tretshëm në ujë.

7. Nuk lëngëzohet as në -190°C ( t kip = –191,5 °C).

8. Oksid acid.

9. Kompresohet lehtësisht, në 20 °C nën një presion prej 58,5 atm bëhet i lëngshëm dhe ngurtësohet në "akulli të thatë".

10. Jo helmuese.

11. Jo kripë-formues.

12. E ndezshme

13. Ndërvepron me ujin.

14. Ndërvepron me oksidet bazë.

15. Reagon me oksidet metalike, duke reduktuar metalet e lira prej tyre.

16. Përftohet duke reaguar acidet me kripërat e acidit karbonik.

17. I.

18. Ndërvepron me alkalet.

19. Burimi i karbonit të përthithur nga bimët në serra dhe serra çon në rritjen e rendimentit.

20. Përdoret për gazimin e ujit dhe pijeve.

Mësues. Rishikoni përsëri përmbajtjen e kartës. Gruponi informacionin në 4 blloqe:

struktura,

vetitë fizike,

Vetitë kimike,

marrjen.

Mësuesi/ja i jep mundësinë secilit grup nxënësish të flasë dhe bën përmbledhjen e prezantimeve. Më pas nxënësit e grupeve të ndryshme zgjedhin planin e tyre të punës - rendin e studimit të oksideve. Për këtë qëllim, ata numërojnë blloqet e informacionit dhe arsyetojnë zgjedhjen e tyre. Rendi i mësimit mund të jetë siç është shkruar më sipër, ose me ndonjë kombinim tjetër të katër blloqeve të shënuara.

Mësuesi/ja tërheq vëmendjen e nxënësve për pikat kryesore të temës. Meqenëse oksidet e karbonit janë substanca të gazta, ato duhet të trajtohen me kujdes (udhëzime sigurie). Mësuesi miraton planin për secilin grup dhe cakton konsulentë (nxënës të përgatitur paraprakisht).

Eksperimente demonstruese

1. Derdhja e dioksidit të karbonit nga xhami në gotë.

2. Shuarja e qirinjve në një gotë ndërsa CO 2 grumbullohet.

3. Vendosni disa copa të vogla akulli të thatë në një gotë me ujë. Uji do të vlojë dhe prej tij do të derdhet tym i trashë i bardhë.

Gazi CO 2 është i lëngëzuar tashmë në temperaturën e dhomës nën një presion prej 6 MPa. Në gjendje të lëngshme, ruhet dhe transportohet në cilindra çeliku. Nëse hapni valvulën e një cilindri të tillë, lëngu CO 2 do të fillojë të avullojë, për shkak të të cilit ndodh ftohje e fortë dhe një pjesë e gazit shndërrohet në një masë të ngjashme me borën - "akulli i thatë", i cili shtypet dhe përdoret për të ruajtur akullore.

4. Demonstrimi i një aparati zjarri kimik me shkumë (CFO) dhe shpjegimi i parimit të funksionimit të tij duke përdorur një model - një tub provë me një ndalues ​​dhe një tub daljeje gazi.

Informacion mbi strukturën në tabelën nr. 1 (kartat udhëzuese 1 dhe 2, struktura e molekulave CO dhe CO 2).

Informacion rreth vetitë fizike– në tabelën nr. 2 (punë me tekstin shkollor – Gabrielyan O.S. Kimi-9. M.: Bustard, 2002, f. 134–135).

Të dhënat për përgatitjen dhe vetitë kimike– në tabelat nr. 3 dhe 4 (kartonat udhëzuese 3 dhe 4, udhëzime për punë praktike, f. 149–150 të tekstit shkollor).

Detyre shtepie

Mësuesi sugjeron të marrësh në shtëpi kartën “Anketa e Programuar” dhe, në përgatitje për mësimin tjetër, të mendosh për mënyrat për të marrë informacion. (Si e dini se gazi që po studioni lëngohet, reagon me acid, është helmues, etj.?)

Puna e pavarur e nxënësve

Grupet e fëmijëve kryejnë punë praktike me shpejtësi të ndryshme. Prandaj, lojërat u ofrohen atyre që e kryejnë punën më shpejt.

Rrota e pestë

Katër substanca mund të kenë diçka të përbashkët, por substanca e pestë dallohet nga seria, është e tepërt.

1. Karbon, diamant, grafit, karabit, karabinë. (Karbid.)

2. Antracit, torfe, koks, vaj, qelq. (Xhami.)

3. Gëlqeror, shkumës, mermer, malakit, kalcit. (Malakit.)

4. Sode kristalore, mermer, potas, kaustik, malakit. (Kaustike.)

5. Fosgjeni, fosfina, acidi hidrocianik, cianidi i kaliumit, disulfidi i karbonit. (Fosfinë.)

6. Ujë deti, ujë mineral, ujë i distiluar, ujë nëntokësor, ujë i fortë. (Uje i distiluar.)

7. Qumësht gëlqere, push, gëlqere e shuar, gur gëlqeror, ujë gëlqere. (Gur gëlqeror.)

8. Li 2 CO 3; (NH 4) 2 CO 3; CaCO 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO3.)

Sinonimet

Shkruani formulat kimike të substancave ose emrat e tyre.

1. Halogjen -... (Klor ose brom.)

2. Magnezit – ... (MgCO 3.)

3. Ure –... ( Ure H2 NC(O)NH2.)

4. Potas - ... (K 2 CO 3.)

5. Akull i thatë - ... (CO 2.)

6. Oksidi i hidrogjenit –... ( Uji.)

7. Amoniaku -... ( 10% zgjidhje ujore e amoniakut.)

8. Kripërat e acidit nitrik –... ( Nitratet– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Gazi natyror – ... ( Metani CH 4.)

Antonimet

Shkruani terma kimikë që kanë kuptim të kundërt me ato të propozuara.

1. Agjent oksidues –... ( Agjent reduktues.)

2. Dhuruesi i elektroneve –… ( Pranuesi i elektroneve.)

3. Vetitë e acidit – ... ( Vetitë themelore.)

4. Shkëputja –… ( Shoqata.)

5. Adsorbimi – ... ( Desorbimi.)

6. Anoda –... ( Katodë.)

7. Anion –… ( Kation.)

8. Metal –… ( jo metalike.)

9. Substancat fillestare –... ( Produktet e reagimit.)

Kërkoni për modele

Vendosni një shenjë që kombinon substancat dhe dukuritë e specifikuara.

1. Diamant, karabinë, grafit – ... ( Modifikimet alotropike të karbonit.)

2. Xham, çimento, tulla - ... ( Materiale Ndertimi.)

3. Frymëmarrja, kalbja, shpërthimi vullkanik - ... ( Proceset e shoqëruara me çlirimin e dioksidit të karbonit.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 - ... ( Komponimet e elementeve të grupit IV.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Komponimet e oksigjenit të karbonit.)

Vetitë fizike.

Monoksidi i karbonit është një gaz pa ngjyrë dhe pa erë që është pak i tretshëm në ujë.

t pl. 205 °C,

t kip. 191 °C

temperatura kritike =140°C

presioni kritik = 35 atm.

Tretshmëria e CO në ujë është rreth 1:40 për nga vëllimi.

Vetitë kimike.

Në kushte normale, CO është inerte; kur nxehet - një agjent reduktues; oksid që nuk krijon kripë.

1) me oksigjen

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) me okside metalike

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) me klor (në dritë)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (fosgjen)

4) reagon me shkrirjet alkaline (nën presion)

CO + NaOH = HCOONa (acidi formik i natriumit (format natriumi))

5) formon karbonile me metale kalimtare

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Monoksidi i karbonit nuk reagon kimikisht me ujin. CO gjithashtu nuk reagon me alkalet dhe acidet. Është jashtëzakonisht helmuese.

Nga ana kimike, monoksidi i karbonit karakterizohet kryesisht nga prirja e tij për t'iu nënshtruar reaksioneve të shtimit dhe vetitë e tij reduktuese. Megjithatë, të dyja këto tendenca zakonisht shfaqen vetëm në temperatura të ngritura. Në këto kushte, CO kombinohet me oksigjen, klor, squfur, disa metale etj. Në të njëjtën kohë, monoksidi i karbonit, kur nxehet, redukton shumë okside në metale, gjë që është shumë e rëndësishme për metalurgjinë. Së bashku me ngrohjen, një rritje në aktivitetin kimik të CO shpesh shkaktohet nga shpërbërja e tij. Kështu, në tretësirë ​​është në gjendje të reduktojë kripërat e Au, Pt dhe disa elementë të tjerë në metale të lira tashmë në temperatura të zakonshme.

Në temperatura të ngritura dhe presione të larta, CO ndërvepron me ujin dhe alkalet kaustike: në rastin e parë, formohet HCOOH, dhe në të dytën, acid formik natriumi. Reagimi i fundit ndodh në 120 °C, një presion prej 5 atm dhe përdoret teknikisht.

Reduktimi i klorurit të paladiumit në tretësirë ​​është i lehtë sipas skemës së përgjithshme:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

shërben si reaksioni më i përdorur për zbulimin e monoksidit të karbonit në një përzierje gazesh. Edhe sasi shumë të vogla të CO zbulohen lehtësisht nga ngjyrosja e lehtë e tretësirës për shkak të lëshimit të metalit paladium të grimcuar imët. Përcaktimi sasior i CO bazohet në reagimin:

5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.

Oksidimi i CO në tretësirë ​​shpesh ndodh me një shpejtësi të dukshme vetëm në prani të një katalizatori. Kur zgjidhni këtë të fundit, rolin kryesor e luan natyra e agjentit oksidues. Kështu, KMnO 4 oksidon CO më shpejt në prani të argjendit të grimcuar imët, K 2 Cr 2 O 7 - në prani të kripërave të merkurit, KClO 3 - në prani të OsO 4. Në përgjithësi, në vetitë e tij reduktuese, CO është i ngjashëm me hidrogjenin molekular dhe aktiviteti i tij në kushte normale është më i lartë se ai i këtij të fundit. Është interesante se ka baktere që, nëpërmjet oksidimit të CO, marrin energjinë që u nevojitet për jetën.

Aktiviteti krahasues i CO dhe H2 si agjentë reduktues mund të vlerësohet duke studiuar reaksionin e kthyeshëm:

H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,

gjendja ekuilibër e së cilës në temperatura të larta vendoset mjaft shpejt (sidomos në prani të Fe 2 O 3). Në 830 °C, përzierja e ekuilibrit përmban sasi të barabarta të CO dhe H2, d.m.th., afiniteti i të dy gazeve për oksigjenin është i njëjtë. Nën 830 °C, agjenti reduktues më i fortë është CO, mbi - H2.

Lidhja e njërit prej produkteve të reaksionit të diskutuar më sipër, në përputhje me ligjin e veprimit të masës, ndryshon ekuilibrin e tij. Prandaj, duke kaluar një përzierje të monoksidit të karbonit dhe avullit të ujit mbi oksid kalciumi, hidrogjeni mund të merret sipas skemës:

H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.

Ky reagim ndodh tashmë në 500 °C.

Në ajër, CO ndizet në rreth 700 °C dhe digjet me një flakë blu në CO 2:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.

Lëshimi i konsiderueshëm i nxehtësisë që shoqëron këtë reagim e bën monoksidin e karbonit një lëndë djegëse të gaztë të vlefshme. Megjithatë, përdoret më gjerësisht si produkt fillestar për sintezën e substancave të ndryshme organike.

Djegia e shtresave të trasha të qymyrit në furra ndodh në tre faza:

1) C + O 2 = CO 2; 2) CO 2 + C = 2 CO; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

Nëse tubi mbyllet para kohe, krijohet një mungesë oksigjeni në furrë, e cila mund të shkaktojë përhapjen e CO në të gjithë dhomën e ngrohur dhe të çojë në helmim (tym). Duhet të theksohet se era e "monoksidit të karbonit" nuk shkaktohet nga CO, por nga papastërtitë e disa substancave organike.

Një flakë CO mund të ketë një temperaturë deri në 2100 °C. Reagimi i djegies së CO është interesant në atë që kur nxehet në 700-1000 ° C, ai vazhdon me një shpejtësi të dukshme vetëm në prani të gjurmëve të avullit të ujit ose gazrave të tjerë që përmbajnë hidrogjen (NH 3, H 2 S, etj.). Kjo është për shkak të natyrës zinxhir të reaksionit në shqyrtim, i cili ndodh përmes formimit të ndërmjetëm të radikaleve OH sipas skemave të mëposhtme:

H + O 2 = HO + O, pastaj O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, etj.

Në temperatura shumë të larta, reaksioni i djegies së CO bëhet dukshëm i kthyeshëm. Përmbajtja e CO 2 në një përzierje ekuilibri (nën një presion prej 1 atm) mbi 4000 °C mund të jetë vetëm paksa e vogël. Vetë molekula e CO është aq e qëndrueshme termikisht sa që nuk dekompozohet as në 6000 °C. Molekulat e CO janë zbuluar në mjedisin ndëryjor. Kur CO vepron në metalin K në 80 °C, formohet një përbërje kristalore pa ngjyrë, shumë shpërthyese e përbërjes K 6 C 6 O 6. Me eliminimin e kaliumit, kjo substancë shndërrohet lehtësisht në monoksid karboni C 6 O 6 (“triquinone”), i cili mund të konsiderohet si produkt i polimerizimit të CO. Struktura e saj korrespondon me një unazë me gjashtë anëtarë të formuar nga atomet e karbonit, secila prej të cilave është e lidhur me një lidhje të dyfishtë me atomet e oksigjenit.

Ndërveprimi i CO me squfurin sipas reaksionit:

CO + S = COS + 29 kJ

Shkon shpejt vetëm në temperatura të larta. Tioksidi i karbonit që rezulton (O=C=S) është një gaz pa ngjyrë dhe erë (mp -139, bp -50 °C). Monoksidi i karbonit (II) është i aftë të kombinohet drejtpërdrejt me disa metale. Si rezultat, formohen karbonile metalike, të cilat duhet të konsiderohen si komponime komplekse.

Monoksidi i karbonit (II) gjithashtu formon komponime komplekse me disa kripëra. Disa prej tyre (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, etj.) janë të qëndrueshme vetëm në tretësirë. Formimi i substancës së fundit shoqërohet me thithjen e monoksidit të karbonit (II) nga një zgjidhje e CuCl në HCl të fortë. Komponime të ngjashme me sa duket formohen në një zgjidhje amoniaku të CuCl, e cila përdoret shpesh për të thithur CO në analizën e gazeve.

Faturë.

Monoksidi i karbonit formohet kur karboni digjet në mungesë të oksigjenit. Më shpesh merret si rezultat i ndërveprimit të dioksidit të karbonit me qymyrin e nxehtë:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ky reagim është i kthyeshëm dhe ekuilibri i tij nën 400 °C është zhvendosur pothuajse plotësisht në të majtë dhe mbi 1000 °C - në të djathtë (Fig. 7). Megjithatë, vendoset me shpejtësi të dukshme vetëm në temperatura të larta. Prandaj, në kushte normale, CO është mjaft i qëndrueshëm.

Oriz. 7. Ekuilibri CO 2 + C = 2 CO.

Formimi i CO nga elementet ndjek ekuacionin:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.

Është i përshtatshëm për të marrë sasi të vogla të CO nga dekompozimi i acidit formik: HCOOH = H 2 O + CO

Ky reagim ndodh lehtësisht kur HCOOH reagon me acid sulfurik të nxehtë dhe të fortë. Në praktikë, kjo përgatitje kryhet ose me veprimin e konc. acid sulfurik në HCOOH të lëngët (kur nxehet), ose duke kaluar avujt e këtij të fundit mbi hemipentaoksid fosfori. Ndërveprimi i HCOOH me acidin klorosulfonik sipas skemës:

HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO

Tashmë funksionon në temperatura normale.

Një metodë e përshtatshme për prodhimin laboratorik të CO mund të jetë ngrohja me konc. acid sulfurik, acid oksalik ose sulfur hekuri i kaliumit. Në rastin e parë, reagimi vazhdon sipas skemës së mëposhtme: H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

Së bashku me CO, lirohet edhe dioksidi i karbonit, i cili mund të mbahet duke kaluar përzierjen e gazit përmes një tretësire të hidroksidit të bariumit. Në rastin e dytë, i vetmi produkt i gaztë është monoksidi i karbonit:

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.

Sasi të mëdha të CO mund të merren nga djegia jo e plotë e qymyrit në furrat speciale - gjeneratorët e gazit. Gazi i gjeneratorit konvencional (“ajri”) përmban mesatarisht (vëllim %): CO-25, N2-70, CO 2-4 dhe papastërti të vogla të gazrave të tjerë. Kur digjet, prodhon 3300-4200 kJ për m3. Zëvendësimi i ajrit të zakonshëm me oksigjen çon në një rritje të konsiderueshme të përmbajtjes së CO (dhe një rritje të vlerës kalorifike të gazit).

Edhe më shumë CO përmbahet në gazin e ujit, i cili përbëhet (në rastin ideal) nga një përzierje e vëllimeve të barabarta të CO dhe H 2 dhe prodhon 11,700 kJ/m 3 gjatë djegies. Ky gaz përftohet duke fryrë avujt e ujit përmes një shtrese qymyri të nxehtë, dhe në rreth 1000 °C ndërveprimi zhvillohet sipas ekuacionit:

H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.

Reagimi i formimit të gazit të ujit ndodh me thithjen e nxehtësisë, qymyri gradualisht ftohet dhe për ta mbajtur atë në një gjendje të nxehtë, është e nevojshme të alternohet kalimi i avullit të ujit me kalimin e ajrit (ose oksigjenit) në gaz. gjenerator. Në këtë drejtim, gazi i ujit përmban afërsisht CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 dhe N 2 -6%. Përdoret gjerësisht për sintezën e përbërjeve të ndryshme organike.

Shpesh përftohet gaz i përzier. Procesi i marrjes së tij zbret në fryrjen e njëkohshme të ajrit dhe avullit të ujit përmes një shtrese qymyri të nxehtë, d.m.th. një kombinim i të dyja metodave të përshkruara më sipër - Prandaj, përbërja e gazit të përzier është e ndërmjetme midis gjeneratorit dhe ujit. Mesatarisht përmban: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 dhe N 2 -50%. Një metër kub i tij prodhon rreth 5400 kJ kur digjet.

Monoksidi i karbonit (II). – CO

(oksid karboni, oksid karboni, oksid karboni)

Vetitë fizike: gaz pa ngjyrë, helmues, pa shije dhe erë, digjet me flakë kaltërosh, më i lehtë se ajri, pak i tretshëm në ujë. Përqendrimi i monoksidit të karbonit në ajër është 12,5-74% shpërthyes.

Struktura e molekulës:

Gjendja formale e oksidimit të karbonit +2 nuk pasqyron strukturën e molekulës së CO, në të cilën, përveç lidhjes së dyfishtë të formuar nga ndarja e elektroneve C dhe O, ekziston një shtesë e formuar nga mekanizmi dhurues-pranues për shkak të tek çifti i vetëm i elektroneve të oksigjenit (të përshkruar nga një shigjetë):

Në këtë drejtim, molekula e CO është shumë e fortë dhe është e aftë të hyjë në reaksione oksido-reduktimi vetëm në temperatura të larta. Në kushte normale, CO nuk reagon me ujë, alkale ose acide.

Faturë:

Burimi kryesor antropogjen i monoksidit të karbonit CO janë aktualisht gazrat e shkarkimit të motorëve me djegie të brendshme. Monoksidi i karbonit formohet kur karburanti digjet në motorët me djegie të brendshme në temperatura të pamjaftueshme ose sistemi i furnizimit me ajër është i rregulluar dobët (oksigjeni i pamjaftueshëm furnizohet për të oksiduar monoksidin e karbonit CO në dioksid karboni CO2). Në kushte natyrore, në sipërfaqen e Tokës, monoksidi i karbonit CO formohet gjatë dekompozimit jo të plotë anaerobik të përbërjeve organike dhe gjatë djegies së biomasës, kryesisht gjatë zjarreve të pyjeve dhe stepave.

1) Në industri (në gjeneratorët e gazit):

Video - eksperiment "Gjenerimi i monoksidit të karbonit"

C + O 2 = CO 2 + 402 kJ

CO 2 + C = 2CO – 175 kJ

Në gjeneratorët e gazit, avulli i ujit ndonjëherë fryhet përmes qymyrit të nxehtë:

C + H 2 O = CO + H 2 - P,

një përzierje e CO + H 2 quhet gaz sintezë .

2) Në laborator- zbërthimi termik i acidit formik ose oksalik në prani të H 2 SO 4 (konk.):

HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O+CO

H2C2O4 t˚C,H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O

Karakteristikat kimike:

Në kushte normale, CO është inerte; kur nxehet - agjent reduktues;

CO - oksid që nuk krijon kripë .

1) me oksigjen

2 C +2 O + O 2 t ˚ C → 2 C +4 O 2

2) me okside metalike CO + Me x O y = CO 2 + Unë

C +2 O + CuO t ˚ C → Сu + C +4 O 2

3) me klor (në dritë)

CO + Cl 2 dritë → COCl 2 (fosgjen - gaz helmues)

4)* reagon me shkrirjet alkaline (nën presion)

CO+NaOHP → HCOONa (format natriumi)

Efekti i monoksidit të karbonit në organizmat e gjallë:

Monoksidi i karbonit është i rrezikshëm sepse parandalon gjakun që të transportojë oksigjen në organet vitale si zemra dhe truri. Monoksidi i karbonit kombinohet me hemoglobinën, e cila çon oksigjenin në qelizat e trupit, duke e bërë trupin të papërshtatshëm për transportin e oksigjenit. Në varësi të sasisë së thithur, monoksidi i karbonit dëmton koordinimin, përkeqëson sëmundjet kardiovaskulare dhe shkakton lodhje, dhimbje koke dhe dobësi Efekti i monoksidit të karbonit në shëndetin e njeriut varet nga përqendrimi i tij dhe koha e ekspozimit në trup. Një përqendrim i monoksidit të karbonit në ajër prej më shumë se 0.1% çon në vdekje brenda një ore dhe një përqendrim prej më shumë se 1.2% brenda tre minutave.

Aplikimet e monoksidit të karbonit :

Monoksidi i karbonit përdoret kryesisht si gaz i ndezshëm i përzier me azot, i ashtuquajturi gaz gjenerator ose ajri, ose gaz uji i përzier me hidrogjen. Në metalurgji për rikuperimin e metaleve nga xehet e tyre. Për të marrë metale me pastërti të lartë nga zbërthimi i karbonileve.

FIKSIMI

nr 1. Plotësoni ekuacionet e reaksionit, hartoni një bilanc elektronik për secilin reaksion, tregoni proceset e oksidimit dhe reduktimit; agjent oksidues dhe agjent reduktues:

CO2+C=

C+H2O=

C O + O 2 =

nr 2. Llogaritni sasinë e energjisë së nevojshme për të prodhuar 448 litra monoksid karboni sipas ekuacionit termokimik

OXIDI I KARBONIT (CARBON MONOXIDE). Oksidi i karbonit (II) (monoksidi i karbonit) CO, monoksidi i karbonit që nuk krijon kripë. Kjo do të thotë se nuk ka acid që korrespondon me këtë oksid. Monoksidi i karbonit (II) është një gaz pa ngjyrë dhe pa erë që lëngëzohet në presionin atmosferik në një temperaturë prej –191,5°C dhe ngurtësohet në –205°C elektronet (molekula të tilla quhen izoelektronike), atomet në to janë të lidhur me një lidhje të trefishtë (dy lidhje në molekulën CO formohen për shkak të elektroneve 2p të atomeve të karbonit dhe oksigjenit, dhe e treta formohet nga një mekanizëm dhurues-pranues me pjesëmarrjen e një çifti elektronik të vetëm të oksigjenit dhe një orbitale të lirë 2p karboni). Si rezultat, vetitë fizike të CO dhe N2 (pikat e shkrirjes dhe vlimit, tretshmëria në ujë, etj.) janë shumë të ngjashme.

Monoksidi i karbonit (II) formohet gjatë djegies së komponimeve që përmbajnë karbon me akses të pamjaftueshëm në oksigjen, si dhe kur qymyri i nxehtë bie në kontakt me produktin e djegies së plotë - dioksid karboni: C + CO2 → 2CO. Në laborator, CO përftohet nga dehidratimi i acidit formik nga veprimi i acidit sulfurik të koncentruar në acidin formik të lëngshëm kur nxehet, ose duke kaluar avullin e acidit formik mbi P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO fitohet nga zbërthimi i acidit oksalik: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. CO mund të ndahet lehtësisht nga gazrat e tjerë duke e kaluar atë përmes një tretësire alkali.
Në kushte normale, CO, si azoti, është kimikisht mjaft inert. Vetëm në temperatura të larta shfaqet tendenca e CO për t'iu nënshtruar reaksioneve të oksidimit, shtimit dhe reduktimit. Kështu, në temperatura të larta ai reagon me alkalet: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Këto reaksione përdoren për të hequr CO nga gazrat industriale.

Monoksidi i karbonit (II) është një lëndë djegëse me kalori të lartë: djegia shoqërohet me çlirimin e një sasie të konsiderueshme nxehtësie (283 kJ për 1 mol CO). Përzierjet e CO me ajrin shpërthejnë kur përmbajtja e tij varion nga 12 në 74%; Për fat të mirë, në praktikë përzierje të tilla janë jashtëzakonisht të rralla. Në industri, për të marrë CO, kryhet gazifikimi i karburantit të ngurtë. Për shembull, fryrja e avullit të ujit përmes një shtrese qymyri të ngrohur në 1000oC çon në formimin e gazit të ujit: C + H2O → CO + H2, i cili ka një vlerë shumë të lartë kalorifike. Sidoqoftë, djegia është larg përdorimit më fitimprurës të gazit të ujit. Prej tij, për shembull, është e mundur të merret (në prani të katalizatorëve të ndryshëm nën presion) një përzierje e hidrokarbureve të ngurta, të lëngshme dhe të gazta - një lëndë e parë e vlefshme për industrinë kimike (reaksioni Fischer-Tropsch). Nga e njëjta përzierje, duke e pasuruar me hidrogjen dhe duke përdorur katalizatorët e nevojshëm, mund të merrni alkoole, aldehide dhe acide. Rëndësi të veçantë ka sinteza e metanolit: CO + 2H2 → CH3OH - lënda e parë më e rëndësishme për sintezën organike, prandaj ky reaksion kryhet industrialisht në shkallë të gjerë.

Reaksionet në të cilat CO është një agjent reduktues mund të demonstrohen me shembullin e reduktimit të hekurit nga xeherori gjatë procesit të furrës së lartë: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Reduktimi i oksideve të metaleve me oksid karboni(II) ka një rëndësi të madhe në proceset metalurgjike.

Molekulat e CO karakterizohen nga reaksionet e shtimit të metaleve në tranzicion dhe përbërjeve të tyre me formimin e komponimeve komplekse - karbonileve. Shembujt përfshijnë karbonilet metalike të lëngëta ose të ngurta Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6, etj. Këto janë substanca shumë toksike që, kur nxehen, dekompozohen përsëri në metal dhe CO. Në këtë mënyrë ju mund të merrni metale pluhur me pastërti të lartë. Ndonjëherë "njollat" metalike janë të dukshme në djegien e një sobë me gaz, kjo është pasojë e formimit dhe kalbjes së karbonilit të hekurit. Aktualisht, mijëra karbonile të ndryshme metalike janë sintetizuar, që përmbajnë, përveç CO, ligande inorganike dhe organike, për shembull, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

CO karakterizohet gjithashtu nga një reagim i përbërjes me klorin, i cili në dritë ndodh tashmë në temperaturën e dhomës me formimin e fosgjenit ekskluzivisht toksik: CO + Cl2 → COCl2. Ky reaksion është një reaksion zinxhir, ai ndjek një mekanizëm radikal me pjesëmarrjen e atomeve të klorit dhe radikalëve të lirë COCl. Pavarësisht toksicitetit të tij, fosgjeni përdoret gjerësisht për sintezën e shumë përbërjeve organike.

Monoksidi i karbonit (II) është një helm i fortë, pasi formon komplekse të forta me molekula biologjikisht aktive që përmbajnë metal; kjo çrregullon frymëmarrjen e indeve. Veçanërisht preken qelizat e sistemit nervor qendror. Lidhja e CO me atomet e Fe(II) në hemoglobinën e gjakut parandalon formimin e oksihemogloblinës, e cila transporton oksigjenin nga mushkëritë në inde. Edhe kur ajri përmban 0.1% CO, ky gaz zhvendos gjysmën e oksigjenit nga oksihemoglobina. Në prani të CO, vdekja nga asfiksia mund të ndodhë edhe në prani të sasive të mëdha të oksigjenit. Prandaj, CO quhet monoksid karboni. Në një person "të shqetësuar", truri dhe sistemi nervor preken kryesisht. Për shpëtim, së pari ju duhet ajër i pastër që nuk përmban CO (ose, më mirë, oksigjen të pastër), ndërsa CO i lidhur me hemoglobinë zëvendësohet gradualisht nga molekula O2 dhe mbytja largohet. Përqendrimi mesatar ditor maksimal i lejueshëm i CO në ajrin atmosferik është 3 mg/m3 (rreth 3,10–5%), në ajrin e zonës së punës – 20 mg/m3.

Në mënyrë tipike, përmbajtja e CO në atmosferë nuk kalon 10-5%. Ky gaz hyn në ajër si pjesë e gazeve vullkanike dhe kënetore, me sekrecione të planktonit dhe mikroorganizmave të tjerë. Kështu, 220 milion ton CO lëshohen në atmosferë çdo vit nga shtresat sipërfaqësore të oqeanit. Përqendrimi i CO në minierat e qymyrit është i lartë. Gjatë zjarreve në pyje prodhohet shumë monoksid karboni. Shkrirja e çdo milion ton çeliku shoqërohet me formimin e 300-400 tonëve CO. Në total, çlirimi teknologjik i CO në ajër arrin në 600 milionë tonë në vit, më shumë se gjysma e të cilave vjen nga automjetet. Nëse karburatori nuk rregullohet, gazrat e shkarkimit mund të përmbajnë deri në 12% CO! Prandaj, shumica e vendeve kanë futur standarde strikte për përmbajtjen e CO në shkarkimin e makinave.

Formimi i CO ndodh gjithmonë gjatë djegies së përbërjeve që përmbajnë karbon, përfshirë drurin, me akses të pamjaftueshëm ndaj oksigjenit, si dhe kur qymyri i nxehtë bie në kontakt me dioksidin e karbonit: C + CO2 → 2CO. Procese të tilla ndodhin edhe në furrat e fshatit. Prandaj, mbyllja e parakohshme e oxhakut të sobës për të ruajtur nxehtësinë shpesh çon në helmim nga monoksidi i karbonit. Nuk duhet menduar se banorët e qytetit që nuk i ngrohin sobat e tyre janë të siguruar nga helmimi nga CO; Për shembull, është e lehtë për ta që të helmohen në një garazh të ajrosur keq, ku një makinë është e parkuar me motorin në punë. CO gjendet gjithashtu në produktet e djegies së gazit natyror në kuzhinë. Shumë aksidente të aviacionit në të kaluarën ishin shkaktuar nga konsumimi i motorit ose rregullimet e dobëta, duke lejuar që CO të hynte në kabinë dhe të helmonte ekuipazhin. Rreziku shtohet nga fakti se CO nuk mund të zbulohet nga nuhatja; në këtë drejtim, monoksidi i karbonit është më i rrezikshëm se klori!

Monoksidi i karbonit (II) praktikisht nuk thithet nga karboni aktiv dhe për këtë arsye një maskë e zakonshme gazi nuk mbron nga ky gaz; Për ta përthithur atë, kërkohet një fishek shtesë hopcalite që përmban një katalizator që "më pas djeg" CO në CO2 me ndihmën e oksigjenit atmosferik. Gjithnjë e më shumë makina pasagjerësh pajisen tani me katalizatorë pas djegies, pavarësisht kostos së lartë të këtyre katalizatorëve të bazuar në metale platini.

Vetitë fizike të monoksidit të karbonit (monoksidi i karbonit CO) në presion normal atmosferik konsiderohen në varësi të temperaturës në vlera negative dhe pozitive.

Në tabela Janë paraqitur vetitë e mëposhtme fizike të CO: dendësia e monoksidit të karbonit ρ , kapaciteti specifik i nxehtësisë në presion konstant C fq, koeficientët e përçueshmërisë termike λ dhe viskozitetit dinamik μ .

Tabela e parë tregon densitetin dhe kapacitetin specifik të nxehtësisë së monoksidit të karbonit CO në diapazonin e temperaturës nga -73 në 2727°C.

Tabela e dytë jep vlerat e vetive të tilla fizike të monoksidit të karbonit si përçueshmëria termike dhe viskoziteti i tij dinamik në intervalin e temperaturës nga minus 200 në 1000 ° C.

Dendësia e monoksidit të karbonit, si , varet ndjeshëm nga temperatura - kur monoksidi i karbonit CO nxehet, dendësia e tij zvogëlohet. Për shembull, në temperaturën e dhomës dendësia e monoksidit të karbonit është 1.129 kg/m3, por në procesin e ngrohjes në një temperaturë prej 1000 ° C, dendësia e këtij gazi zvogëlohet me 4,2 herë - në një vlerë prej 0,268 kg/m 3.

Në kushte normale (temperatura 0°C), monoksidi i karbonit ka një densitet prej 1,25 kg/m3. Nëse e krahasojmë densitetin e tij me gazrat e tjerë të zakonshëm, atëherë dendësia e monoksidit të karbonit në raport me ajrin është më pak e rëndësishme - monoksidi i karbonit është më i lehtë se ajri. Është gjithashtu më i lehtë se argoni, por më i rëndë se azoti, hidrogjeni, heliumi dhe gazrat e tjerë të lehtë.

Nxehtësia specifike e monoksidit të karbonit në kushte normale është 1040 J/(kg deg). Me rritjen e temperaturës së këtij gazi, rritet kapaciteti i tij specifik i nxehtësisë. Për shembull, në 2727°C vlera e tij është 1329 J/(kg deg).

Përçueshmëria termike e monoksidit të karbonit në kushte normale është 0,02326 W/(m deg). Ajo rritet me rritjen e temperaturës dhe në 1000°C bëhet e barabartë me 0,0806 W/(m deg). Duhet të theksohet se përçueshmëria termike e monoksidit të karbonit është pak më e vogël se kjo vlerë y.

Viskoziteti dinamik i monoksidit të karbonit në temperaturën e dhomës është 0,0246·10-7 Pa·s. Kur monoksidi i karbonit nxehet, viskoziteti i tij rritet. Kjo lloj varësie e viskozitetit dinamik nga temperatura vërehet në. Duhet të theksohet se monoksidi i karbonit është më viskoz se avulli i ujit dhe dioksidi i karbonit CO 2, por ka një viskozitet më të ulët në krahasim me oksidin e azotit NO dhe ajrin.