Karbon oksitler

Son yıllarda pedagoji biliminde kişilik odaklı öğrenme tercih edilmektedir. Bireysel kişilik özelliklerinin oluşumu faaliyet sürecinde meydana gelir: çalışma, oyun, çalışma. Bu nedenle öğrenmede önemli bir faktör, öğrenme sürecinin organizasyonu, öğretmen ile öğrenciler arasındaki ve öğrencilerin kendi aralarındaki ilişkinin doğasıdır. Bu fikirlerden yola çıkarak eğitim sürecini özel bir şekilde inşa etmeye çalışıyorum. Aynı zamanda, her öğrenci materyali kendi çalışma temposunu seçer, başarı durumunda erişebileceği düzeyde çalışma fırsatına sahiptir. Ders sırasında, yalnızca konuya özgü değil, aynı zamanda bir eğitim hedefi belirlemek, ona ulaşmanın araçlarını ve yollarını seçmek, başarılarını izlemek, hataları düzeltmek gibi genel eğitim becerilerinde de ustalaşmak ve geliştirmek mümkündür. Öğrenciler edebiyatla çalışmayı, notlar almayı, diyagramlar, çizimler yapmayı, grup halinde, çiftler halinde bireysel olarak çalışmayı, yapıcı bir fikir alışverişi yapmayı, mantıksal akıl yürütmeyi ve sonuç çıkarmayı öğrenirler.

Bu tür dersleri yürütmek kolay değil ama başarılı olursanız tatmin hissedersiniz. Derslerimden biri için bir senaryo öneriyorum. Toplantıya meslektaşlarımız, idarecimiz ve bir psikolog katıldı.

Ders türü. Yeni materyal öğrenme.

Hedefler. Motivasyona dayalı olarak öğrencilerin temel bilgi ve becerilerinin güncellenmesi, karbondioksit ve karbon dioksitin yapısını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, üretimini ve kullanımını dikkate alın.

Makale www.Artifex.Ru web sitesinin desteğiyle hazırlanmıştır. Çağdaş sanat alanındaki bilginizi genişletmeye karar verirseniz en iyi çözüm www.Artifex.Ru web sitesini ziyaret etmek olacaktır. ARTIFEX yaratıcı almanağı, evinizden çıkmadan çağdaş sanat eserleriyle tanışmanıza olanak tanıyacak. Daha ayrıntılı bilgiyi www.Artifex.Ru web sitesinde bulabilirsiniz. Ufkunuzu ve güzellik anlayışınızı genişletmeye başlamak için asla geç değildir.

Ekipman ve reaktifler.“Programlı araştırma” kartları, poster şeması, gaz üretmeye yönelik cihazlar, bardaklar, test tüpleri, yangın söndürücü, kibritler; kireç suyu, sodyum oksit, tebeşir, hidroklorik asit, gösterge çözeltileri, H2SO4 (kons.), HCOOH, Fe203.

Poster diyagramı
“Karbon monoksit (karbon monoksit (II)) CO molekülünün yapısı”

DERSLER SIRASINDA

Ofisteki öğrenci masaları daire şeklinde düzenlenmiştir. Öğretmen ve öğrenciler laboratuvar masalarına (1, 2, 3) serbestçe hareket etme olanağına sahiptir. Ders sırasında çocuklar çalışma masalarında (4, 5, 6, 7, ...) isteğe göre birbirleriyle (4 kişilik serbest gruplar) otururlar.

Öğretmen. Bilge Çin atasözü(tahtaya güzelce yazılmış) okur:

“Duyuyorum - unutuyorum,
Görüyorum - hatırlıyorum
Anlıyorum.”

Çinli bilgelerin vardığı sonuçlara katılıyor musunuz?

Hangi Rus atasözleri Çin bilgeliğini yansıtıyor?

Çocuklar örnekler verir.

Öğretmen. Gerçekten de, yalnızca yaratarak değerli bir ürün elde edilebilir: yeni maddeler, cihazlar, makineler ve ayrıca soyut değerler - sonuçlar, genellemeler, sonuçlar. Bugün sizi iki maddenin özellikleri üzerine yapılan bir çalışmaya katılmaya davet ediyorum. Bir otomobilin teknik muayenesinden geçerken sürücünün, otomobilin egzoz gazlarının durumu hakkında bir sertifika verdiği bilinmektedir. Sertifikada hangi gaz konsantrasyonu belirtiliyor?

(O t v e t. SO.)

Öğrenci. Bu gaz zehirlidir. Kana karıştığında vücudun zehirlenmesine neden olur (“yanma”, dolayısıyla oksitin adı - karbon monoksit). Araba egzoz gazlarında hayati tehlike oluşturacak miktarlarda bulunur.(Gazetede, motor çalışırken garajda uyuyakalan ve hayatını kaybeden bir sürücünün haberini okur). Karbon monoksit zehirlenmesinin panzehiri temiz hava ve saf oksijen solumaktır. Bir diğer karbon monoksit ise karbondioksittir.

Öğretmen. Masalarınızın üzerinde “Programlı Anket” kartı var. İçeriğine alışın ve yaşam deneyiminize dayanarak yanıtlarını bildiğiniz görevlerin sayısını boş bir kağıda işaretleyin. Görev bildirimi numarasının karşısına, bu bildirimin ilgili olduğu karbon monoksit formülünü yazın.

Öğrenci danışmanları (2 kişi) cevap kağıtlarını toplar ve cevapların sonuçlarına göre sonraki çalışmalar için yeni gruplar oluşturur.

Programlanmış araştırma “Karbon oksitler”

1. Bu oksidin molekülü bir karbon atomu ve bir oksijen atomundan oluşur.

2. Bir moleküldeki atomlar arasındaki bağ polar kovalenttir.

3. Suda pratik olarak çözünmeyen bir gaz.

4. Bu oksidin molekülü bir karbon atomu ve iki oksijen atomu içerir.

5. Kokusu ve rengi yoktur.

6. Gaz suda çözünür.

7. –190 °C'de dahi sıvılaşmaz ( T kip = –191,5 °C).

8. Asidik oksit.

9. Kolayca sıkıştırılır, 20 °C'de 58,5 atm basınç altında sıvı hale gelir ve "kuru buz" şeklinde sertleşir.

10. Zehirli değil.

11. Tuz oluşturmayan.

12. Yanıcı

13. Su ile etkileşime girer.

14. Bazik oksitlerle etkileşime girer.

15. Metal oksitlerle reaksiyona girerek serbest metalleri azaltır.

16. Asitlerin karbonik asit tuzlarıyla reaksiyona girmesiyle elde edilir.

17. BEN.

18. Alkalilerle etkileşime girer.

19. Seralarda ve seralarda bitkiler tarafından emilen karbonun kaynağı verimin artmasına neden olur.

20. Su ve içeceklerin karbonatlanmasında kullanılır.

Öğretmen. Kartın içeriğini tekrar inceleyin. Bilgileri 4 blok halinde gruplayın:

yapı,

fiziki ozellikleri,

Kimyasal özellikler,

alma.

Öğretmen her öğrenci grubuna konuşma fırsatı verir ve sunumları özetler. Daha sonra farklı grupların öğrencileri çalışma planlarını seçerler - oksitlerin çalışma sırasını. Bu amaçla bilgi bloklarını numaralandırır ve seçimlerini gerekçelendirirler. Öğrenme sırası yukarıda yazıldığı gibi veya işaretlenmiş dört bloğun başka herhangi bir kombinasyonuyla olabilir.

Öğretmen öğrencilerin dikkatini konunun önemli noktalarına çeker. Karbon oksitler gaz halindeki maddeler olduğundan dikkatli kullanılmalıdır (güvenlik talimatları). Öğretmen her grup için planı onaylar ve danışmanlar (önceden hazırlanmış öğrenciler) atar.

Gösteri deneyleri

1. Karbondioksitin camdan cama dökülmesi.

2. CO2 biriktikçe mumları bir bardakta söndürmek.

3. Bir bardak suya birkaç küçük parça kuru buz koyun. Su kaynayacak ve içinden kalın beyaz bir duman çıkacak.

CO2 gazı zaten oda sıcaklığında 6 MPa basınç altında sıvılaştırılmıştır. Sıvı halde çelik silindirlerde depolanır ve taşınır. Böyle bir silindirin valfini açarsanız, sıvı CO2 buharlaşmaya başlayacak, bunun sonucunda güçlü bir soğutma meydana gelecek ve gazın bir kısmı kar benzeri bir kütleye - preslenip depolamak için kullanılan "kuru buz" a dönüşecek. dondurma.

4. Kimyasal köpüklü bir yangın söndürücünün (CFO) gösterilmesi ve bir model kullanılarak çalışma prensibinin açıklanması - tıpalı bir test tüpü ve bir gaz çıkış tüpü.

Hakkında bilgi yapı 1 numaralı tabloda (talimat kartları 1 ve 2, CO ve CO2 moleküllerinin yapısı).

Hakkında bilgi fiziki ozellikleri– 2 numaralı masada (ders kitabıyla çalışmak – Gabrielyan O.S. Kimya-9. M.: Bustard, 2002, s. 134–135).

Veri hazırlama ve kimyasal özellikler hakkında– 3 ve 4 numaralı tablolarda (talimat kartları 3 ve 4, pratik çalışma talimatları, ders kitabının 149-150. sayfaları).

Ev ödevi

Öğretmen “Programlanmış Anket” kartını eve götürmeyi ve bir sonraki derse hazırlık olarak bilgi edinmenin yollarını düşünmeyi önerir. (İncelediğiniz gazın sıvılaştığını, asitle reaksiyona girdiğini, zehirli olduğunu vs. nasıl anladınız?)

Öğrencilerin bağımsız çalışmaları

Çocuk grupları farklı hızlarda pratik çalışmalar yaparlar. Bu nedenle işi daha hızlı tamamlayanlara oyunlar sunulmaktadır.

Beşinci tekerlek

Dört maddenin ortak bir yanı olabilir, ancak seriden öne çıkan beşinci madde gereksizdir.

1. Karbon, elmas, grafit, karbür, karabina. (Karbür.)

2. Antrasit, turba, kok, yağ, cam. (Bardak.)

3. Kireçtaşı, tebeşir, mermer, malakit, kalsit. (Malakit.)

4. Kristal soda, mermer, potas, kostik, malakit. (Kostik.)

5. Fosgen, fosfin, hidrosiyanik asit, potasyum siyanür, karbon disülfür. (Fosfin)

6. Deniz suyu, maden suyu, damıtılmış su, yer altı suyu, sert su. (Arıtılmış su.)

7. Kireç sütü, tüy, sönmüş kireç, kireç taşı, kireç suyu. (Kireçtaşı.)

8. Li2C03; (NH4)2C03; CaC03; K2C03, Na2C03. (CaCO3.)

Eş anlamlı

Maddelerin kimyasal formüllerini veya adlarını yazınız.

1. Halojen -... (Klor veya brom.)

2. Manyezit – ... (MgCO 3.)

3. Üre –... ( Üre H2NC(O)NH2.)

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

5. Kuru buz - ... (CO 2.)

6. Hidrojen oksit –... ( Su.)

7. Amonyak -... ( %10 sulu amonyak çözeltisi.)

8. Nitrik asit tuzları –... ( Nitratlar– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Doğalgaz – ... ( Metan CH 4.)

Zıt anlamlılar

Önerilenlere anlam bakımından zıt olan kimyasal terimleri yazın.

1. Oksitleyici madde –... ( İndirgen madde.)

2. Elektron donörü –… ( Elektron alıcısı.)

3. Asit özellikleri – ... ( Temel özellikler.)

4. Ayrışma –… ( Dernek.)

5. Adsorpsiyon – ... ( Desorpsiyon.)

6. Anot –... ( Katot.)

7. Anyon –… ( Katyon.)

8. Metal –... ( Metal olmayan.)

9. Başlangıç ​​maddeleri –... ( Reaksiyon ürünleri.)

Desen ara

Belirtilen maddeleri ve olayları birleştiren bir işaret oluşturun.

1. Elmas, karabina, grafit – ... ( Karbonun allotropik modifikasyonları.)

2. Cam, çimento, tuğla - ... ( İnşaat malzemeleri.)

3. Nefes alma, çürüme, volkanik patlama - ... ( Karbondioksit salınımının eşlik ettiği süreçler.)

4. CO, CO2, CH4, SiH4 – ... ( IV. grup elementlerin bileşikleri.)

5. NaHCO3, CaCO3, CO2, H2CO3 – ... ( Karbonun oksijen bileşikleri.)

Fiziki ozellikleri.

Karbon monoksit, suda az çözünen, renksiz ve kokusuz bir gazdır.

t pl. 205°C,

t kip. 191°C

kritik sıcaklık =140°C

kritik basınç = 35 atm.

CO'nun sudaki çözünürlüğü hacimce yaklaşık 1:40'tır.

Kimyasal özellikler.

Normal koşullar altında CO inerttir; ısıtıldığında - bir indirgeyici madde; tuz oluşturmayan oksit.

1) oksijen ile

2C +2 Ö + Ö 2 = 2C +4 Ö 2

2) metal oksitlerle

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

3) klorlu (ışıkta)

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

4) alkali eriyiklerle reaksiyona girer (basınç altında)

CO + NaOH = HCOONa (sodyum formik asit (sodyum format))

5) geçiş metalleriyle karboniller oluşturur

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Karbon monoksit suyla kimyasal reaksiyona girmez. CO ayrıca alkaliler ve asitlerle reaksiyona girmez. Son derece zehirlidir.

Kimyasal açıdan bakıldığında, karbon monoksit esas olarak katılma reaksiyonlarına girme eğilimi ve indirgeyici özellikleriyle karakterize edilir. Ancak bu eğilimlerin her ikisi de genellikle yalnızca yüksek sıcaklıklarda ortaya çıkar. Bu koşullar altında CO oksijen, klor, kükürt, bazı metaller vb. ile birleşir. Aynı zamanda karbon monoksit ısıtıldığında birçok oksidi metalurji için çok önemli olan metallere indirger. Isıtmayla birlikte CO'nun kimyasal aktivitesindeki artış genellikle çözünmesinden kaynaklanır. Böylece çözelti halinde Au, Pt ve diğer bazı elementlerin tuzlarını normal sıcaklıklardaki serbest metallere indirgeme kapasitesine sahiptir.

Yüksek sıcaklıklarda ve yüksek basınçlarda CO, su ve kostik alkalilerle etkileşime girer: ilk durumda HCOOH oluşur ve ikincisinde sodyum formik asit oluşur. İkinci reaksiyon 120 °C'de, 5 atm basınçta meydana gelir ve teknik olarak kullanılır.

Paladyum klorürün çözeltide indirgenmesi genel şemaya göre kolaydır:

PdCl2 + H2O + CO = CO2 + 2 HCl + Pd

Bir gaz karışımında karbon monoksitin keşfi için en yaygın kullanılan reaksiyon olarak hizmet eder. İnce ezilmiş paladyum metalinin açığa çıkması nedeniyle çözeltinin hafif renklenmesiyle çok küçük miktarlarda CO bile kolayca tespit edilir. CO'nun kantitatif belirlenmesi reaksiyona dayanmaktadır:

5 CO + I 2 Ö 5 = 5 CO 2 + I 2.

Çözeltideki CO'nun oksidasyonu genellikle yalnızca bir katalizörün varlığında fark edilebilir bir oranda meydana gelir. İkincisini seçerken, ana rol oksitleyici maddenin doğası tarafından oynanır. Bu nedenle, KMnO 4, CO'yu en hızlı şekilde ince ezilmiş gümüş varlığında, K 2 Cr 2 O 7 - cıva tuzları varlığında, KClO 3 - OsO 4 varlığında oksitler. Genel olarak indirgeme özellikleri bakımından CO moleküler hidrojene benzer ve normal koşullar altındaki aktivitesi ikincisinden daha yüksektir. İlginçtir ki, CO'nun oksidasyonu yoluyla yaşam için ihtiyaç duydukları enerjiyi elde eden bakteriler vardır.

İndirgeyici maddeler olarak CO ve H2'nin karşılaştırmalı aktivitesi, tersinir reaksiyonun incelenmesiyle değerlendirilebilir:

H2O + CO = CO2 + H2 + 42 kJ,

yüksek sıcaklıklarda denge durumu oldukça hızlı bir şekilde kurulur (özellikle Fe203 varlığında). 830 °C'de denge karışımı eşit miktarlarda CO ve H2 içerir, yani her iki gazın oksijene ilgisi aynıdır. 830 °C'nin altında daha güçlü indirgeme maddesi CO'dur, üstünde - H2'dir.

Yukarıda tartışılan reaksiyonun ürünlerinden birinin kütle etki yasasına uygun olarak bağlanması dengesini değiştirir. Bu nedenle, bir karbon monoksit ve su buharı karışımının kalsiyum oksit üzerinden geçirilmesiyle, şemaya göre hidrojen elde edilebilir:

H2O + CO + CaO = CaCO3 + H2 + 217 kJ.

Bu reaksiyon zaten 500 °C'de gerçekleşir.

CO havada yaklaşık 700 °C'de tutuşur ve mavi alevle yanarak CO2'ye dönüşür:

2CO + O2 = 2CO2 + 564 kJ.

Bu reaksiyona eşlik eden önemli miktarda ısı salınımı, karbon monoksiti değerli bir gazlı yakıt haline getirir. Ancak en yaygın olarak çeşitli organik maddelerin sentezinde başlangıç ​​ürünü olarak kullanılır.

Kalın kömür katmanlarının fırınlarda yanması üç aşamada gerçekleşir:

1) C + O2 = C02; 2) C02 + C = 2 CO; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

Borunun zamanından önce kapatılması durumunda, fırında oksijen eksikliği oluşur, bu da CO'nun ısıtılan odaya yayılmasına ve zehirlenmeye (duman) yol açmasına neden olabilir. "Karbon monoksit" kokusunun CO'dan değil, bazı organik maddelerin safsızlıklarından kaynaklandığı unutulmamalıdır.

Bir CO alevi 2100 °C'ye kadar bir sıcaklığa sahip olabilir. CO yanma reaksiyonu, 700-1000 °C'ye ısıtıldığında, yalnızca eser miktarda su buharı veya hidrojen içeren diğer gazların (NH3, H2S, vb.) varlığında fark edilebilir bir hızda ilerlemesi açısından ilginçtir. Bunun nedeni, aşağıdaki şemalara göre OH radikallerinin ara oluşumu yoluyla meydana gelen, söz konusu reaksiyonun zincir niteliğinden kaynaklanmaktadır:

H + O2 = HO + O, sonra O + CO = CO2, HO + CO = CO2 + H, vb.

Çok yüksek sıcaklıklarda CO'nun yanma reaksiyonu gözle görülür şekilde tersine çevrilebilir hale gelir. 4000 °C'nin üzerindeki bir denge karışımındaki (1 atm basınç altında) CO2 içeriği yalnızca ihmal edilebilecek kadar küçük olabilir. CO molekülünün kendisi termal olarak o kadar stabildir ki 6000 °C'de bile ayrışmaz. Yıldızlararası ortamda CO molekülleri keşfedildi. CO, 80 °C'de metal K üzerine etki ettiğinde, K 6 C 6 O 6 bileşiminden oluşan renksiz kristalli, son derece patlayıcı bir bileşik oluşur. Potasyumun ortadan kaldırılmasıyla bu madde, CO polimerizasyonunun bir ürünü olarak düşünülebilecek karbon monoksit C6O6'ya (“trikinon”) kolayca dönüşür. Yapısı, her biri oksijen atomlarına çift bağla bağlanan karbon atomlarından oluşan altı üyeli bir döngüye karşılık gelir.

Reaksiyona göre CO'nun kükürt ile etkileşimi:

CO + S = COS + 29 kJ

Sadece yüksek sıcaklıklarda hızlı gider. Ortaya çıkan karbon tioksit (O=C=S), renksiz ve kokusuz bir gazdır (en -139, en -50 °C). Karbon (II) monoksit belirli metallerle doğrudan birleşebilir. Sonuç olarak karmaşık bileşikler olarak kabul edilmesi gereken metal karboniller oluşur.

Karbon(II) monoksit ayrıca bazı tuzlarla karmaşık bileşikler oluşturur. Bunlardan bazıları (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, vb.) yalnızca çözelti halinde stabildir. İkinci maddenin oluşumu, karbon monoksitin (II) güçlü HCl içindeki bir CuCl çözeltisi tarafından emilmesiyle ilişkilidir. Benzer bileşiklerin, genellikle gazların analizinde CO2'yi absorbe etmek için kullanılan CuCl2'nin amonyak çözeltisinde de oluştuğu görülmektedir.

Fiş.

Oksijen yokluğunda karbonun yanması sonucu karbon monoksit oluşur. Çoğu zaman karbondioksitin sıcak kömürle etkileşimi sonucu elde edilir:

C02 + C + 171 kJ = 2 CO.

Bu reaksiyon tersine çevrilebilir ve 400 °C'nin altındaki dengesi neredeyse tamamen sola, 1000 °C'nin üzerinde ise sağa doğru kayar (Şekil 7). Ancak yalnızca yüksek sıcaklıklarda gözle görülür bir hızla kurulur. Bu nedenle normal koşullar altında CO oldukça kararlıdır.

Pirinç. 7. Denge CO 2 + C = 2 CO.

Elementlerden CO oluşumu aşağıdaki denklemi takip eder:

2C + O2 = 2CO + 222 kJ.

Formik asidin ayrışmasıyla küçük miktarlarda CO elde etmek uygundur: HCOOH = H2O + CO

Bu reaksiyon, HCOOH sıcak, güçlü sülfürik asitle reaksiyona girdiğinde kolaylıkla meydana gelir. Pratikte bu hazırlık ya kons. sülfürik asidi sıvı HCOOH'ye (ısıtıldığında) veya ikincisinin buharlarını fosfor hemipentaoksit üzerinden geçirerek. HCOOH'un şemaya göre klorosülfonik asit ile etkileşimi:

HCOOH + CISO3H = H2S04 + HCI + CO

Zaten normal sıcaklıklarda çalışıyor.

CO'nun laboratuvar üretimi için uygun bir yöntem, kons. ile ısıtma olabilir. sülfürik asit, oksalik asit veya potasyum demir sülfür. İlk durumda reaksiyon aşağıdaki şemaya göre ilerler: H2C204 = CO + C02 + H20.

CO ile birlikte, gaz karışımının bir baryum hidroksit çözeltisinden geçirilmesiyle tutulabilen karbondioksit de açığa çıkar. İkinci durumda, gaz halindeki tek ürün karbon monoksittir:

K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O = 2 K 2 SO 4 + FeS04 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.

Kömürün özel fırınlarda - gaz jeneratörlerinde eksik yakılmasıyla büyük miktarlarda CO elde edilebilir. Geleneksel (“hava”) jeneratör gazı ortalama olarak (% hacim) şunları içerir: CO-25, N2-70, CO 2-4 ve diğer gazların küçük safsızlıkları. Yakıldığında m3 başına 3300-4200 kJ enerji üretir. Sıradan havanın oksijenle değiştirilmesi, CO içeriğinde önemli bir artışa (ve gazın kalorifik değerinde bir artışa) yol açar.

(İdeal bir durumda) eşit hacimlerde CO ve H2 karışımından oluşan ve yanma üzerine 11.700 kJ/m3 üreten su gazında daha da fazla CO bulunur. Bu gaz, sıcak kömür tabakasından su buharının üflenmesiyle elde edilir ve yaklaşık 1000 °C'de etkileşim aşağıdaki denkleme göre gerçekleşir:

H2O + C + 130 kJ = CO + H2.

Su gazı oluşumunun reaksiyonu, ısının emilmesiyle meydana gelir, kömür yavaş yavaş soğur ve onu sıcak bir durumda tutmak için, su buharının geçişini havanın (veya oksijenin) gaza geçişi ile değiştirmek gerekir. jeneratör. Bu bakımdan su gazı yaklaşık olarak %CO-44, H2-45, CO2-5 ve N2-6 içermektedir. Çeşitli organik bileşiklerin sentezinde yaygın olarak kullanılır.

Çoğunlukla karışık gaz elde edilir. Bunu elde etme süreci, sıcak kömür tabakasından aynı anda hava ve su buharının üflenmesine indirgenir; yukarıda açıklanan her iki yöntemin bir kombinasyonu - Bu nedenle, karışık gazın bileşimi, jeneratör ve su arasında bir orta düzeydedir. Ortalama olarak şunları içerir: CO-30, H2-15, CO2-5 ve N2-%50. Bir metreküpü yandığında yaklaşık 5400 kJ enerji üretir.

Karbon(II) monoksit – CO

(karbonmonoksit, karbonmonoksit, karbonmonoksit)

Fiziki ozellikleri: renksiz, zehirli, tatsız ve kokusuz, mavimsi bir alevle yanan, havadan hafif, suda az çözünen bir gazdır. Havadaki karbon monoksit konsantrasyonu %12,5-74 oranında patlayıcıdır.

Molekül yapısı:

Karbon +2'nin formal oksidasyon durumu, CO molekülünün yapısını yansıtmaz; burada, C ve O elektronlarının paylaşılmasıyla oluşturulan çift bağa ek olarak, donör-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan ek bir bağ vardır. yalnız oksijen elektronu çiftine (bir okla gösterilmiştir):

Bu bakımdan CO molekülü çok güçlüdür ve yalnızca yüksek sıcaklıklarda oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarına girebilmektedir. Normal koşullar altında CO su, alkaliler veya asitlerle reaksiyona girmez.

Fiş:

Karbon monoksit CO'nun ana antropojenik kaynağı şu anda içten yanmalı motorların egzoz gazlarıdır. İçten yanmalı motorlarda yetersiz sıcaklıklarda yakıt yakıldığında veya hava besleme sistemi kötü ayarlandığında (karbon monoksit CO'yu karbondioksit CO2'ye oksitlemek için yetersiz oksijen sağlanır) karbon monoksit oluşur. Doğal koşullar altında, Dünya yüzeyinde, organik bileşiklerin eksik anaerobik ayrışması ve biyokütlenin yanması sırasında, özellikle orman ve bozkır yangınları sırasında karbon monoksit CO oluşur.

1) Endüstride (gaz jeneratörlerinde):

Video - "Karbon monoksit üretme" deneyi

C + O2 = CO2 + 402 kJ

CO2 + C = 2CO – 175 kJ

Gaz jeneratörlerinde su buharı bazen sıcak kömürün içinden üflenir:

C + H2O = CO + H2 – Q

CO + H2 karışımına sentez gazı denir .

2) Laboratuvarda- H2S04 (kons.) varlığında formik veya oksalik asidin termal ayrışması:

HCOOH t˚C, H2SO4 → H2O+CO

H2C2O4 t˚C,H2SO4 → CO + CO2 + H2O

Kimyasal özellikler:

Normal koşullar altında CO inerttir;ısıtıldığında - indirgen madde;

CO - tuz oluşturmayan oksit .

1) oksijen ile

2 C +2 O + O 2 t ˚ C →2 C +4 O 2

2) metal oksitlerle CO + ben x O y = CO 2 + Ben

C +2 O + CuO t ˚ C →Сu + C +4 O 2

3) klorlu (ışıkta)

CO + Cl 2 ışık → COCl 2 (fosgen – zehirli gaz)

4)* alkali eriyikleriyle reaksiyona girer (basınç altında)

CO+NaOHP → HCOONa (sodyum format)

Karbon monoksitin canlı organizmalar üzerindeki etkisi:

Karbon monoksit tehlikelidir çünkü kanın kalp, beyin gibi hayati organlara oksijen taşımasını engeller. Karbon monoksit, oksijeni vücut hücrelerine taşıyan hemoglobin ile birleşerek vücudu oksijen taşınması için uygunsuz hale getirir. Karbon monoksit, solunan miktara bağlı olarak koordinasyonu bozar, kalp-damar hastalıklarını ağırlaştırır, yorgunluk, baş ağrısı ve halsizliğe neden olur. Karbon monoksitin insan sağlığına etkisi, konsantrasyonuna ve vücuda maruz kalma süresine bağlıdır. Havada %0,1'den fazla karbon monoksit konsantrasyonu bir saat içinde, %1,2'den fazla konsantrasyon ise üç dakika içinde ölüme yol açar.

Karbon monoksit uygulamaları :

Karbon monoksit esas olarak jeneratör veya hava gazı olarak adlandırılan nitrojenle karıştırılmış yanıcı bir gaz veya hidrojenle karıştırılmış su gazı olarak kullanılır. Metalurjide metallerin cevherlerinden geri kazanılması için. Karbonillerin ayrışmasından yüksek saflıkta metaller elde etmek.

SABİTLEME

1 numara. Reaksiyon denklemlerini tamamlayın, her reaksiyon için elektronik dengeyi oluşturun, oksidasyon ve indirgeme süreçlerini belirtin; oksitleyici madde ve indirgeyici madde:

CO2+C=

C+H2O=

C O + O 2 =

2 numara. Termokimyasal denkleme göre 448 litre karbon monoksit üretmek için gereken enerji miktarını hesaplayın

KARBON OKSİT (KARBONMONOKSİT). Karbon(II) oksit (karbon monoksit) CO, tuz oluşturmayan karbon monoksit. Bu, bu okside karşılık gelen asit olmadığı anlamına gelir. Karbon monoksit (II), atmosferik basınçta -191,5°C sıcaklıkta sıvılaşan ve -205°C'de katılaşan, renksiz ve kokusuz bir gazdır. CO molekülü yapı olarak N2 molekülüne benzer: her ikisi de eşit sayıda karbon içerir. elektronlar (bu tür moleküllere izoelektronik denir), içlerindeki atomlar üçlü bir bağ ile bağlanır (CO molekülündeki iki bağ, karbon ve oksijen atomlarının 2p elektronları nedeniyle oluşur ve üçüncüsü bir donör-alıcı mekanizması tarafından oluşturulur) yalnız bir elektron çifti oksijenin ve serbest bir 2p karbon yörüngesinin katılımıyla). Sonuç olarak CO ve N2'nin fiziksel özellikleri (erime ve kaynama noktaları, sudaki çözünürlük vb.) oldukça benzerdir.

Karbon monoksit (II), karbon içeren bileşiklerin oksijene yetersiz erişimi olan yanması sırasında ve ayrıca sıcak kömür tam yanma ürünü - karbondioksit: C + CO2 → 2CO ile temas ettiğinde oluşur. Laboratuvarda CO, konsantre sülfürik asidin ısıtıldığında sıvı formik asit üzerindeki etkisiyle formik asidin dehidrasyonuyla veya formik asit buharının P2O5: HCOOH → CO + H2O üzerinden geçirilmesiyle elde edilir. CO, oksalik asidin ayrışmasıyla elde edilir: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. CO, alkali bir çözeltiden geçirilerek diğer gazlardan kolayca ayrılabilir.
Normal koşullar altında CO, nitrojen gibi kimyasal olarak oldukça inerttir. Yalnızca yüksek sıcaklıklarda CO'nun oksidasyon, ekleme ve indirgeme reaksiyonlarına girme eğilimi ortaya çıkar. Böylece yüksek sıcaklıklarda alkalilerle reaksiyona girer: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Bu reaksiyonlar CO'yu endüstriyel gazlardan uzaklaştırmak için kullanılır.

Karbon monoksit (II) yüksek kalorili bir yakıttır: yanmaya önemli miktarda ısı salınımı eşlik eder (1 mol CO başına 283 kJ). CO'nun hava ile karışımları, içeriği %12 ile %74 arasında değiştiğinde patlar; Neyse ki pratikte bu tür karışımlar son derece nadirdir. Endüstride CO elde etmek için katı yakıtın gazlaştırılması gerçekleştirilir. Örneğin, 1000oC'ye kadar ısıtılan bir kömür tabakasından su buharının üflenmesi, çok yüksek kalorifik değere sahip olan su gazının oluşumuna yol açar: C + H2O → CO + H2. Ancak yanma, su gazının en karlı kullanımından uzaktır. Örneğin, kimya endüstrisi için değerli bir hammadde olan (Fischer-Tropsch reaksiyonu) katı, sıvı ve gaz halindeki hidrokarbonların bir karışımını (basınç altında çeşitli katalizörlerin varlığında) elde etmek mümkündür. Aynı karışımdan hidrojenle zenginleştirilerek ve gerekli katalizörler kullanılarak alkoller, aldehitler ve asitler elde edilebilir. Metanolün sentezi özellikle önemlidir: CO + 2H2 → CH3OH - organik sentez için en önemli hammadde, bu nedenle bu reaksiyon endüstriyel olarak büyük ölçekte gerçekleştirilir.

CO'nun indirgeyici bir madde olduğu reaksiyonlar, yüksek fırın işlemi sırasında demirin cevherden indirgenmesi örneğiyle gösterilebilir: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Metal oksitlerin karbon(II) oksit ile indirgenmesi metalurjik işlemlerde büyük önem taşımaktadır.

CO molekülleri, geçiş metallerine ve bunların bileşiklerine, karmaşık bileşiklerin - karbonillerin oluşumu ile ilave reaksiyonları ile karakterize edilir. Örnekler arasında sıvı veya katı metal karboniller Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 vb. yer alır. Bunlar ısıtıldıklarında ayrışan çok toksik maddelerdir. tekrar metal ve CO'ya dönüşür. Bu şekilde yüksek saflıkta toz metaller elde edebilirsiniz. Bazen bir gaz sobasının brülöründe metal "lekeler" görülebilir; bu, demir karbonilin oluşumunun ve çürümesinin bir sonucudur. Şu anda, CO'ya ek olarak PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3 gibi inorganik ve organik ligandlar içeren binlerce farklı metal karbonil sentezlenmiştir.

CO aynı zamanda bileşiğin klor ile reaksiyonuyla da karakterize edilir; bu, ışıkta zaten oda sıcaklığında, yalnızca toksik fosgen oluşumuyla meydana gelir: CO + Cl2 → COCl2. Bu reaksiyon bir zincirleme reaksiyondur, klor atomlarının ve serbest radikallerin (COCl) katılımıyla radikal bir mekanizmayı takip eder. Toksisitesine rağmen fosgen birçok organik bileşiğin sentezinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Karbon monoksit (II), metal içeren biyolojik olarak aktif moleküllerle güçlü kompleksler oluşturduğundan güçlü bir zehirdir; bu doku solunumunu bozar. Merkezi sinir sisteminin hücreleri özellikle etkilenir. CO'nun kan hemoglobinindeki Fe(II) atomlarına bağlanması, oksijeni akciğerlerden dokulara taşıyan oksihemogloblin oluşumunu engeller. Havada %0,1 CO bulunduğunda bile bu gaz, oksijenin yarısını oksihemoglobinden uzaklaştırır. CO varlığında, büyük miktarda oksijen varlığında bile boğulma nedeniyle ölüm meydana gelebilir. Bu nedenle CO'ya karbon monoksit adı verilir. “Sıkıntılı” bir insanda öncelikle beyin ve sinir sistemi etkilenir. Kurtuluş için öncelikle CO içermeyen temiz havaya (veya daha iyisi saf oksijene) ihtiyacınız var, hemoglobine bağlı CO yavaş yavaş O2 molekülleriyle değiştirilir ve boğulma ortadan kalkar. Atmosfer havasında izin verilen maksimum günlük ortalama CO konsantrasyonu 3 mg/m3'tür (yaklaşık %3,10-5), çalışma alanının havasında ise 20 mg/m3'tür.

Tipik olarak atmosferdeki CO içeriği %10-5'i geçmez. Bu gaz, plankton ve diğer mikroorganizmaların salgılarıyla birlikte volkanik ve bataklık gazlarının bir parçası olarak havaya girer. Böylece okyanusların yüzey katmanlarından atmosfere yılda 220 milyon ton CO2 salınıyor. Kömür madenlerinde CO konsantrasyonu yüksektir. Orman yangınları sırasında çok miktarda karbon monoksit açığa çıkar. Her milyon ton çeliğin eritilmesine 300-400 ton CO oluşumu eşlik ediyor. Toplamda, karbondioksitin havaya teknolojik salınımı yılda 600 milyon tona ulaşıyor ve bunun yarısından fazlası motorlu taşıtlardan geliyor. Karbüratör ayarlanmazsa egzoz gazları %12'ye kadar CO içerebilir! Bu nedenle çoğu ülke, araba egzozundaki CO içeriğine ilişkin katı standartlar getirmiştir.

CO oluşumu her zaman odun dahil karbon içeren bileşiklerin oksijene yetersiz erişimle yanması sırasında ve ayrıca sıcak kömür karbondioksitle temas ettiğinde meydana gelir: C + CO2 → 2CO. Bu tür işlemler köy fırınlarında da yaşanıyor. Bu nedenle ısıdan tasarruf etmek için soba bacasının zamanından önce kapatılması çoğu zaman karbon monoksit zehirlenmesine yol açar. Sobasını ısıtmayan şehirlilerin CO zehirlenmesine karşı sigortalı olduğu düşünülmemeli; Örneğin, motoru çalışan bir arabanın park edildiği, havalandırması yetersiz bir garajda zehirlenmeleri kolaydır. CO mutfaktaki doğalgaz yanma ürünlerinde de bulunur. Geçmişteki pek çok havacılık kazası, motor aşınması veya kötü ayarlamalardan kaynaklanmış, CO'nun kokpite girmesine ve mürettebatı zehirlemesine neden olmuştur. Tehlike, CO'nun kokuyla tespit edilememesi gerçeğiyle daha da artmaktadır; bu bakımdan karbon monoksit klordan daha tehlikelidir!

Karbon monoksit (II) pratik olarak aktif karbon tarafından emilmez ve bu nedenle sıradan bir gaz maskesi bu gaza karşı koruma sağlamaz; Bunu absorbe etmek için, atmosferik oksijenin yardımıyla CO'yu CO2'ye "sonradan yakan" bir katalizör içeren ek bir hopkalit kartuşu gerekir. Platin metallerine dayanan bu katalizörlerin yüksek maliyetine rağmen artık giderek daha fazla binek otomobil art yanma katalizörleriyle donatılıyor.

Karbon monoksitin (karbon monoksit CO) normal atmosfer basıncındaki fiziksel özellikleri, negatif ve pozitif değerlerdeki sıcaklığa bağlı olarak dikkate alınır.

Tablolarda CO'nun aşağıdaki fiziksel özellikleri sunulmaktadır: karbon monoksit yoğunluğu ρ , sabit basınçta özgül ısı kapasitesi C p, termal iletkenlik katsayıları λ ve dinamik viskozite μ .

İlk tablo -73 ila 2727°C sıcaklık aralığında karbon monoksit CO'nun yoğunluğunu ve özgül ısı kapasitesini göstermektedir.

İkinci tablo, karbon monoksitin termal iletkenlik gibi fiziksel özelliklerinin ve eksi 200 ila 1000°C sıcaklık aralığında dinamik viskozitesinin değerlerini verir.

Karbon monoksitin yoğunluğu, önemli ölçüde sıcaklığa bağlıdır - karbon monoksit CO ısıtıldığında yoğunluğu azalır. Örneğin, oda sıcaklığında karbon monoksitin yoğunluğu 1,129 kg/m3'tür ancak 1000°C sıcaklığa ısıtma sürecinde bu gazın yoğunluğu 4,2 kat azalarak 0,268 kg/m3 değerine düşer.

Normal koşullar altında (sıcaklık 0°C) karbon monoksitin yoğunluğu 1,25 kg/m3'tür. Yoğunluğunu diğer yaygın gazlarla karşılaştırırsak, karbon monoksitin havaya göre yoğunluğu daha az önemlidir - karbon monoksit havadan daha hafiftir. Aynı zamanda argondan daha hafiftir ancak nitrojen, hidrojen, helyum ve diğer hafif gazlardan daha ağırdır.

Normal koşullar altında karbon monoksitin özgül ısısı 1040 J/(kg derece)'dir. Bu gazın sıcaklığı arttıkça özgül ısı kapasitesi de artar. Örneğin 2727°C'de değeri 1329 J/(kg derece)'dir.

Normal koşullar altında karbon monoksitin ısıl iletkenliği 0,02326 W/(m derece)'dir. Sıcaklık arttıkça artar ve 1000°C'de 0,0806 W/(m derece) değerine eşit olur. Karbon monoksitin ısıl iletkenliğinin bu y değerinden biraz daha az olduğuna dikkat edilmelidir.

Oda sıcaklığında karbon monoksitin dinamik viskozitesi 0,0246·10 -7 Pa·s'dir. Karbon monoksit ısıtıldığında viskozitesi artar. Dinamik viskozitenin sıcaklığa bu tür bağımlılığı gözlenir. Karbon monoksitin su buharı ve karbon dioksit C02'den daha viskoz olduğu, ancak nitrojen oksit NO ve hava ile karşılaştırıldığında daha düşük bir viskoziteye sahip olduğu belirtilmelidir.