−110.52 كيلوجول/مول ضغط البخار 35 ± 1 أجهزة الصراف الآلي الخواص الكيميائية الذوبان في الماء 0.0026 جم/100 مل تصنيف ريج. CAS رقم 630-08-0 بوبتشيم ريج. رقم اينكس 211-128-3 ابتسامات إنتشي ريج. رقم المفوضية الأوروبية 006-001-00-2 RTECS FG3500000 الشابي رقم الأمم المتحدة 1016 كيم سبايدر أمان تسمم NFPA 704 وتستند البيانات إلى الظروف القياسية (25 درجة مئوية، 100 كيلو باسكال) ما لم ينص على خلاف ذلك.

أول أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون, أول أكسيد الكربون, أول أكسيد الكربون (II).) هو غاز عديم اللون وشديد السمية، لا طعم له ولا رائحة، أخف من الهواء (في الظروف العادية). الصيغة الكيميائية - CO.

هيكل الجزيء

نظرًا لوجود رابطة ثلاثية، فإن جزيء ثاني أكسيد الكربون قوي جدًا (طاقة التفكك 1069 كيلو جول/مول، أو 256 كيلو كالوري/مول، وهي أكبر من أي جزيئات ثنائية الذرة أخرى) وله مسافة صغيرة بين النواة ( د C≡O = 0.1128 نانومتر أو 1.13 Å).

الجزيء مستقطب ضعيف، عزم ثنائي القطب الكهربائي μ = 0.04⋅10 −29 C·m. أظهرت العديد من الدراسات أن الشحنة السالبة في جزيء ثاني أكسيد الكربون تتركز على ذرة الكربون C − ←O + (اتجاه عزم ثنائي القطب في الجزيء معاكس للاتجاه المفترض سابقًا). طاقة التأين 14.0 فولت، ثابت اقتران القوة ك = 18,6 .

ملكيات

أول أكسيد الكربون (II) هو غاز عديم اللون والطعم والرائحة. قابلة للاشتعال ما يسمى ب "الرائحة" أول أكسيد الكربون"هي في الواقع رائحة الشوائب العضوية.

خصائص أول أكسيد الكربون

طاقة جيبس ​​القياسية للتكوين Δ ز	-137.14 كيلوجول/مول (جم) (عند 298 كلفن)
الانتروبيا التعليمية القياسية س	197.54 جول/مول ك (جم) (عند 298 كلفن)
السعة الحرارية المولية القياسية ج ص	29.11 جول/مول ك (جم) (عند 298 كلفن)
ذوبان المحتوى الحراري Δ حرر	0.838 كيلوجول/مول
المحتوى الحراري للغليان Δ حبالة	6.04 كيلوجول/مول
حرارة حرجة ركريت	-140.23 درجة مئوية
الضغط الحرج صكريت	3.499 ميجا باسكال
الكثافة الحرجة ρ الحرجة	0.301 جم/سم3

أنواع رئيسية التفاعلات الكيميائيةالتي يشارك فيها أول أكسيد الكربون (II) هي تفاعلات الإضافة وتفاعلات الأكسدة والاختزال، والتي يظهر فيها خصائص الاختزال.

في درجات حرارة الغرفة، يكون ثاني أكسيد الكربون غير نشط، ويزداد نشاطه الكيميائي بشكل ملحوظ عند تسخينه وفي المحاليل. وهكذا، في المحاليل فإنه يختزل الأملاح، وغيرها إلى معادن موجودة بالفعل في درجة حرارة الغرفة. عند تسخينه، فإنه يقلل أيضًا من المعادن الأخرى، على سبيل المثال CO + CuO → Cu + CO 2. يستخدم على نطاق واسع في علم المعادن الحراري. تعتمد طريقة الكشف النوعي لثاني أكسيد الكربون على تفاعل ثاني أكسيد الكربون في محلول مع كلوريد البلاديوم، انظر أدناه.

غالبًا ما تحدث أكسدة ثاني أكسيد الكربون في المحلول بمعدل ملحوظ فقط في وجود محفز. عند اختيار الأخير، تلعب طبيعة العامل المؤكسد الدور الرئيسي. وبالتالي، فإن KMnO 4 يتأكسد ثاني أكسيد الكربون بسرعة أكبر في وجود الفضة المطحونة جيدًا، K 2 Cr 2 O 7 - في وجود الأملاح، KClO 3 - في وجود OsO 4. بشكل عام، يتشابه ثاني أكسيد الكربون في خصائصه المختزلة مع الهيدروجين الجزيئي.

أقل من 830 درجة مئوية، عامل الاختزال الأقوى هو ثاني أكسيد الكربون، أعلاه - الهيدروجين. وبالتالي توازن التفاعل

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\rightleftarrows CO_(2)+H_(2))))

يتم نقل ما يصل إلى 830 درجة مئوية إلى اليمين، وفوق 830 درجة مئوية إلى اليسار.

ومن المثير للاهتمام أن هناك بكتيريا تحصل من خلال أكسدة ثاني أكسيد الكربون على الطاقة التي تحتاجها للحياة.

يحترق أول أكسيد الكربون (II) باللهب من اللون الأزرق(درجة حرارة بداية التفاعل 700 درجة مئوية) في الهواء:

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\rightarrow 2CO_(2)))) (Δ ز° 298 = −257 كيلوجول، Δ س° 298 = −86 جول/ك).

يمكن أن تصل درجة حرارة احتراق ثاني أكسيد الكربون إلى 2100 درجة مئوية. تفاعل الاحتراق هو تفاعل متسلسل، والبادئات عبارة عن كميات صغيرة من المركبات المحتوية على الهيدروجين (الماء، الأمونيا، كبريتيد الهيدروجين، إلخ).

بفضل هذا الخير القيمة الحرارية، ثاني أكسيد الكربون هو أحد مكونات مخاليط الغاز التقنية المختلفة (انظر، على سبيل المثال، غاز المولدات)، المستخدمة، من بين أمور أخرى، للتدفئة. متفجرة عند مزجها بالهواء؛ حدود التركيز الدنيا والعليا لانتشار اللهب: من 12.5 إلى 74% (من حيث الحجم).

الهالوجينات. أعظم الاستخدام العمليحصلت على رد فعل مع الكلور:

C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\rightarrow COCl_(2))).)

من خلال تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع F 2، بالإضافة إلى فلوريد الكربونيل COF 2، يمكنك الحصول على مركب البيروكسيد (FCO) 2 O 2. خصائصه: نقطة الانصهار -42 درجة مئوية، نقطة الغليان +16 درجة مئوية، لها رائحة مميزة (تشبه رائحة الأوزون)، عند تسخينها فوق 200 درجة مئوية، تتحلل بشكل متفجر (منتجات التفاعل CO 2 وO 2 وCOF 2) )، في الوسط الحمضي يتفاعل مع يوديد البوتاسيوم وفقا للمعادلة:

(F C O) 2 O 2 + 2 K I → 2 K F + I 2 + 2 C O 2. (\displaystyle (\mathsf ((FCO)_(2)O_(2)+2KI\rightarrow 2KF+I_(2)+2CO_(2.)))

يتفاعل أول أكسيد الكربون (II) مع الكالكوجينات. مع الكبريت يشكل كبريتيد الكربون COS، ويحدث التفاعل عند تسخينه، وفقا للمعادلة:

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\rightarrow COS))) (Δ ز° 298 = −229 كيلوجول، Δ س° 298 = −134 جول/ك).

تم الحصول أيضًا على سيلينوكسيد الكربون المماثل COSe وCOTe تيلوروكسيد الكربون.

يستعيد SO 2:

2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S. (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\rightarrow 2CO_(2)+S.)))

مع المعادن الانتقالية تشكل مركبات سامة وقابلة للاشتعال - مركبات الكربونيل، مثل، و، و، وما إلى ذلك. وبعضها متطاير.

n C O + M e → [ M e (CO O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\rightarrow )))

أول أكسيد الكربون (II) قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء، لكنه لا يتفاعل معه. كما أنه لا يتفاعل مع محاليل القلويات والأحماض. ومع ذلك، فإنه يتفاعل مع القلويات المصهورة لتكوين الفورمات المقابلة:

C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\rightarrow HCOOK.)))

تفاعل أول أكسيد الكربون (II) مع معدن البوتاسيوم في محلول الأمونيا مثير للاهتمام. وينتج عن ذلك المركب المتفجر ثاني أكسيد كربونات البوتاسيوم:

2 ك + 2 ج O → ك 2 ج 2 س 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\rightarrow K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\rightarrow)))كحولات + ألكانات خطية.

هذه العملية هي مصدر إنتاج منتجات صناعية مهمة مثل الميثانول ووقود الديزل الاصطناعي والكحوليات المتعددة الهيدرات والزيوت ومواد التشحيم.

العمل الفسيولوجي

تسمم

أول أكسيد الكربون سام للغاية.

يرجع التأثير السام لأول أكسيد الكربون (II) إلى تكوين كربوكسي هيموجلوبين - وهو مركب كربونيل أقوى بكثير مع الهيموجلوبين، مقارنة بمركب الهيموجلوبين مع الأكسجين (أوكسي هيموجلوبين). وبالتالي، يتم حظر عمليات نقل الأكسجين والتنفس الخلوي. وتركيزه في الهواء أكثر من 0.1% يؤدي إلى الوفاة خلال ساعة واحدة.

• يجب أن يتم نقل الضحية إلى هواء نقي. في حالة التسمم الخفيف، يكفي فرط تهوية الرئتين بالأكسجين.
• التهوية الاصطناعية.
• اللوبلين أو الكافيين تحت الجلد.
• الكربوكسيلاز عن طريق الوريد.

لا يعرف الطب العالمي مضادات موثوقة يمكن استخدامها في حالات التسمم بأول أكسيد الكربون.

حماية الكربون (II).

أول أكسيد الكربون الداخلي

يتم إنتاج أول أكسيد الكربون الداخلي عادة بواسطة الخلايا في البشر والحيوانات ويعمل كجزيء إشارة. يلعب الشهير الدور الفسيولوجيوفي الجسم، على وجه الخصوص، فهو ناقل عصبي ويسبب توسع الأوعية. بسبب دور أول أكسيد الكربون الداخلي في الجسم، ترتبط الاضطرابات في عملية التمثيل الغذائي به امراض عديدة، مثل الأمراض التنكسية العصبية وتصلب الشرايين والأوعية الدموية وارتفاع ضغط الدم وفشل القلب والعمليات الالتهابية المختلفة.

يتكون أول أكسيد الكربون الداخلي في الجسم بسبب التأثير المؤكسد لإنزيم الهيم أوكسيجيناز على الهيم، وهو نتاج تدمير الهيموجلوبين والميوجلوبين، بالإضافة إلى البروتينات الأخرى المحتوية على الهيم. تتسبب هذه العملية في تكوين كمية صغيرة من كربوكسي هيموجلوبين في دم الشخص، حتى لو كان الشخص لا يدخن ولا يتنفس الهواء الجوي (الذي يحتوي دائمًا على كميات صغيرة من أول أكسيد الكربون الخارجي)، ولكن الأكسجين النقي أو خليط من النيتروجين والأكسجين.

في أعقاب الدليل الأول في عام 1993 على أن أول أكسيد الكربون الداخلي هو ناقل عصبي طبيعي في جسم الإنسان، بالإضافة إلى أنه واحد من ثلاثة غازات داخلية تعدل بشكل طبيعي ردود الفعل الالتهابيةفي الجسم (الاثنان الآخران هما أكسيد النيتريك (II) وكبريتيد الهيدروجين)، اجتذب أول أكسيد الكربون الداخلي اهتمامًا كبيرًا من الأطباء والباحثين باعتباره منظمًا بيولوجيًا مهمًا. في العديد من الأنسجة، ثبت أن الغازات الثلاثة المذكورة أعلاه هي عوامل مضادة للالتهابات، وموسعات للأوعية الدموية، كما أنها تحفز تكوين الأوعية الدموية. ومع ذلك، ليس كل شيء بهذه البساطة ولا لبس فيه. تكوين الأوعية الدموية - ليس دائما تأثير مفيدلأنه يلعب بشكل خاص دوراً في نمو الأورام الخبيثة، كما أنه أحد أسباب تلف الشبكية أثناء الضمور البقعي. على وجه الخصوص، من المهم أن نلاحظ أن التدخين (المصدر الرئيسي لأول أكسيد الكربون في الدم، والذي ينتج تركيزات أعلى بعدة مرات من الإنتاج الطبيعي) يزيد من خطر الضمور البقعي للشبكية بنسبة 4-6 مرات.

هناك نظرية مفادها أنه في بعض المشابك العصبية الخلايا العصبية، عند حدوث تخزين طويل الأمد للمعلومات، تنتج الخلية المستقبلة، استجابةً للإشارة المستقبلة، أول أكسيد الكربون الداخلي، الذي يعيد الإشارة إلى الخلية المرسلة، وبالتالي يبلغها باستعدادها لمواصلة تلقي الإشارات منها و زيادة نشاط خلية إرسال الإشارة. تحتوي بعض هذه الخلايا العصبية على جوانيلات سيكلاز، وهو إنزيم يتم تنشيطه عن طريق التعرض لأول أكسيد الكربون الداخلي.

تم إجراء الأبحاث حول دور أول أكسيد الكربون الداخلي المنشأ كمادة مضادة للالتهابات وواقي للخلايا في العديد من المختبرات حول العالم. هذه الخصائص لأول أكسيد الكربون الداخلي تجعل التدخل في عملية التمثيل الغذائي له هدفًا علاجيًا مثيرًا للاهتمام لعلاج مثل هذه الاختلافات الحالات المرضية، مثل تلف الأنسجة الناجم عن نقص التروية وإعادة ضخ الدم لاحقًا (وهذا، على سبيل المثال، احتشاء عضلة القلب، والسكتة الدماغية)، ورفض الزرع، وتصلب الشرايين الوعائية، والإنتان الشديد، والملاريا الشديدة، أمراض المناعة الذاتية. أجريت بما في ذلك التجارب السريريةعلى البشر، لكن نتائجها لم تنشر بعد.

وخلاصة القول إن ما عرف في عام 2015 عن دور أول أكسيد الكربون الداخلي في الجسم يمكن تلخيصه فيما يلي:

• يعد أول أكسيد الكربون الداخلي أحد جزيئات الإشارة الداخلية المهمة؛
• ينظم أول أكسيد الكربون الداخلي وظائف الجهاز العصبي المركزي والجهاز القلبي الوعائي.
• يمنع أول أكسيد الكربون الداخلي تراكم الصفائح الدموية والتصاقها بجدران الأوعية الدموية.
• قد يكون التأثير على استقلاب أول أكسيد الكربون الداخلي في المستقبل أحد الاستراتيجيات العلاجية المهمة لعدد من الأمراض.

تاريخ الاكتشاف

سمية الدخان المنطلق عند حرق الفحم وصفها أرسطو وجالينوس.

تم إنتاج أول أكسيد الكربون (II) لأول مرة من قبل الكيميائي الفرنسي جاك دي لاسون عن طريق تسخين أكسيد الزنك مع الفحم، ولكن في البداية تم الخلط بينه وبين الهيدروجين لأنه يحترق بلهب أزرق.

حقيقة أن هذا الغاز يحتوي على الكربون والأكسجين اكتشفها الكيميائي الإنجليزي ويليام كرويكشانك. تمت دراسة سمية الغاز في عام 1846 من قبل الطبيب الفرنسي كلود برنارد في تجارب على الكلاب.

تم اكتشاف أول أكسيد الكربون (II) خارج الغلاف الجوي للأرض لأول مرة من قبل العالم البلجيكي م. ميجوت في عام 1949 من خلال وجود نطاق اهتزازي دوراني رئيسي في طيف الأشعة تحت الحمراء للشمس. تم اكتشاف أول أكسيد الكربون (II) في الوسط النجمي في عام 1970.

إيصال

الطريقة الصناعية

• تتشكل أثناء احتراق الكربون أو المركبات القائمة على الكربون (مثل البنزين) في ظل ظروف نقص الأكسجين:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\rightarrow 2CO)))(التأثير الحراري لهذا التفاعل هو 220 كيلوجول)،

• أو عند تقليل ثاني أكسيد الكربون بالفحم الساخن:

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\rightleftarrows 2CO))) (Δ ح= 172 كيلوجول، Δ س= 176 جول/ك)

يحدث هذا التفاعل أثناء حريق الموقد عندما يتم إغلاق مخمد الموقد في وقت مبكر جدًا (قبل أن يحترق الفحم تمامًا). أول أكسيد الكربون (II) المتكون في هذه الحالة، بسبب سميته، يسبب اضطرابات فسيولوجية ("الأبخرة") وحتى الموت (انظر أدناه)، ومن هنا أحد الأسماء التافهة - "أول أكسيد الكربون".

تفاعل اختزال ثاني أكسيد الكربون قابل للعكس؛ ويظهر الرسم البياني تأثير درجة الحرارة على حالة توازن هذا التفاعل. يتم ضمان تدفق التفاعل إلى اليمين بواسطة عامل الإنتروبيا، وإلى اليسار بواسطة عامل الإنثالبي. عند درجات حرارة أقل من 400 درجة مئوية، ينزاح التوازن بالكامل تقريبًا إلى اليسار، وعند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية إلى اليمين (باتجاه تكوين ثاني أكسيد الكربون). عند درجات الحرارة المنخفضة، يكون معدل هذا التفاعل منخفضًا جدًا، لذلك يكون أول أكسيد الكربون (II) مستقرًا تمامًا في الظروف العادية. هذا التوازن له اسم خاص توازن بدوار.

• يتم الحصول على مخاليط أول أكسيد الكربون (II) مع مواد أخرى عن طريق تمرير الهواء وبخار الماء وما إلى ذلك عبر طبقة من فحم الكوك الساخن أو الفحم أو الفحم البني وما إلى ذلك (انظر غاز المولد وغاز الماء والغاز المختلط وغاز التخليق).

طريقة المختبر

• تحلل حمض الفورميك السائل تحت تأثير حمض الكبريتيك المركز الساخن أو تمرير حمض الفورميك الغازي فوق أكسيد الفوسفور P 2 O 5. مخطط رد الفعل:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.)))ومن الممكن أيضًا معالجة حمض الفورميك بحمض الكلوروسلفونيك. ويحدث هذا التفاعل عند درجات الحرارة العادية وفق المخطط التالي: H C O O H + C l S O 3 H → H 2 S O 4 + H C l + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\rightarrow H_(2)SO_(4)+HCl+CO\uparrow .)))

• تسخين خليط من أحماض الأكساليك والكبريتيك المركزة. يستمر التفاعل وفقا للمعادلة:

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O . (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• تسخين خليط من هيكسسيانوفيرات البوتاسيوم (II) مع حامض الكبريتيك المركز. يستمر التفاعل وفقا للمعادلة:

ك 4 [ F e (C N) 6 ] + 6 H 2 S O 4 + 6 H 2 O → o t 2 K 2 S O 4 + F e S O 4 + 3 (N H 4) 2 S O 4 + 6 C O . (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xrightarrow[()](^(o)t))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\uparrow .)))

• الاختزال من كربونات الزنك بواسطة المغنيسيوم عند تسخينه:

M g + Z n C O 3 → o t M g O + Z n O + C O . (\displaystyle (\mathsf (Mg+ZnCO_(3)(\xrightarrow[()](^(o)t))MgO+ZnO+CO\uparrow .)))

تحديد أول أكسيد الكربون (II)

يمكن تحديد وجود ثاني أكسيد الكربون نوعيًا عن طريق تغميق محاليل كلوريد البلاديوم (أو الورق المنقوع في هذا المحلول). يرتبط السواد بإطلاق معدن البلاديوم الناعم وفقًا للمخطط التالي:

P d C l 2 + C O + H 2 O → P d ↓ + C O 2 + 2 H C l . (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\rightarrow Pd\downarrow +CO_(2)+2HCl.)))

رد الفعل هذا حساس للغاية. المحلول القياسي: 1 جرام من كلوريد البلاديوم لكل لتر من الماء.

الكمياتيعتمد أول أكسيد الكربون (II) على التفاعل اليودوميتري:

5 C O + I 2 O 5 → 5 C O 2 + I 2. (\displaystyle (\mathsf (5CO+I_(2)O_(5)\rightarrow 5CO_(2)+I_(2.)))

طلب

• أول أكسيد الكربون (II) هو كاشف وسيط يستخدم في التفاعلات مع الهيدروجين في العمليات الصناعية الحرجة لإنتاج كحولات عضوية وهيدروكربونات مستقيمة.
• يستخدم أول أكسيد الكربون (II) في معالجة اللحوم والأسماك الحيوانية فيعطيها اللون الأحمر الزاهي ومظهر الطزاجة دون تغيير الطعم (تقنية دخان واضحو دخان لا طعم له). تركيز ثاني أكسيد الكربون المسموح به هو 200 ملجم/كجم من اللحوم.
• أول أكسيد الكربون (II) هو المكون الرئيسي لغاز المولدات، ويستخدم كوقود في المركبات التي تعمل بالغاز.
• استخدم النازيون أول أكسيد الكربون المنبعث من عادم المحرك خلال الحرب العالمية الثانية للقتل الجماعي للناس من خلال التسمم.

أول أكسيد الكربون (II) في الغلاف الجوي للأرض

هناك مصادر طبيعية وبشرية للدخول إلى الغلاف الجوي للأرض. في الظروف الطبيعيةعلى سطح الأرض، يتشكل ثاني أكسيد الكربون أثناء التحلل اللاهوائي غير الكامل للمركبات العضوية وأثناء احتراق الكتلة الحيوية، خاصة أثناء حرائق الغابات والسهوب. يتشكل أول أكسيد الكربون (II) في التربة بيولوجيًا (تطلقه الكائنات الحية) وغير بيولوجيًا. تم إثبات إطلاق أول أكسيد الكربون (II) بسبب المركبات الفينولية الشائعة في التربة، والتي تحتوي على مجموعات OCH 3 أو OH في المواضع العمودية أو شبه المقابلة لمجموعة الهيدروكسيل الأولى، تجريبيًا.

يعتمد التوازن العام لإنتاج ثاني أكسيد الكربون غير البيولوجي وأكسدته بواسطة الكائنات الحية الدقيقة على ظروف بيئية محددة، وفي المقام الأول الرطوبة و. على سبيل المثال، يتم إطلاق أول أكسيد الكربون (II) مباشرة في الغلاف الجوي من التربة القاحلة، وبالتالي خلق الحد الأقصى المحلي لتركيز هذا الغاز.

في الغلاف الجوي، ثاني أكسيد الكربون هو نتاج سلاسل التفاعلات التي تشمل الميثان والهيدروكربونات الأخرى (الأيزوبرين في المقام الأول).

المصدر الرئيسي البشري لثاني أكسيد الكربون حاليًا هو غازات العادم الصادرة عن محركات الاحتراق الداخلي. يتشكل أول أكسيد الكربون عندما يتم حرق الوقود الهيدروكربوني في محركات الاحتراق الداخلي عند درجات حرارة غير كافية أو عندما يكون نظام إمداد الهواء مضبوطًا بشكل سيئ (لا يتم توفير كمية كافية من الأكسجين لأكسدة ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون). في الماضي، تم توفير جزء كبير من مدخلات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ في الغلاف الجوي عن طريق غاز الإضاءة، والذي تم استخدامه للإضاءة الداخلية في القرن التاسع عشر. كان تركيبه تقريبًا نفس تركيب غاز الماء، أي أنه يحتوي على ما يصل إلى 45٪ من أول أكسيد الكربون (II). لا يتم استخدامه في قطاع المرافق العامة بسبب وجود نظير أرخص بكثير وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة -

غاز عديم اللون الخصائص الحرارية درجة حرارة الانصهار -205 درجة مئوية درجة حرارة الغليان -191.5 درجة مئوية المحتوى الحراري (st. conv.) −110.52 كيلوجول/مول الخواص الكيميائية الذوبان في الماء 0.0026 جم/100 مل تصنيف CAS رقم

• فئة المخاطر للأمم المتحدة 2.3
• الخطر الثانوي حسب تصنيف الأمم المتحدة 2.1

هيكل الجزيء

يحتوي جزيء ثاني أكسيد الكربون، مثل جزيء النيتروجين متساوي الإلكترون، على رابطة ثلاثية. نظرًا لأن هذه الجزيئات متشابهة في البنية، فإن خصائصها متشابهة أيضًا - نقاط انصهار وغليان منخفضة جدًا، وقيم قريبة من الإنتروبيا القياسية، وما إلى ذلك.

وفي إطار طريقة رابطة التكافؤ يمكن وصف بنية جزيء ثاني أكسيد الكربون بالصيغة: C≡O:، ويتم تكوين الرابطة الثالثة وفق آلية المانح والمستقبل، حيث يكون الكربون هو المستقبل لزوج الإلكترونات والأكسجين هو المانح.

نظرًا لوجود رابطة ثلاثية، فإن جزيء ثاني أكسيد الكربون قوي جدًا (طاقة التفكك 1069 كيلو جول/مول، أو 256 كيلو كالوري/مول، وهي أكبر من أي جزيئات ثنائية الذرة أخرى) وله مسافة صغيرة بين النواة (d C≡ O = 0.1128 نانومتر أو 1.13 أنجستروم).

الجزيء ذو استقطاب ضعيف، العزم الكهربائي لثنائي القطب μ = 0.04·10 -29 C m (اتجاه عزم ثنائي القطب O - →C +). احتمال التأين 14.0 فولت، قوة اقتران ثابتة ك = 18.6.

تاريخ الاكتشاف

تم إنتاج أول أكسيد الكربون لأول مرة بواسطة الكيميائي الفرنسي جاك دي لاسون عن طريق تسخين أكسيد الزنك بالفحم، ولكن في البداية تم الخلط بينه وبين الهيدروجين لأنه يحترق بلهب أزرق. حقيقة أن هذا الغاز يحتوي على الكربون والأكسجين اكتشفها الكيميائي الإنجليزي ويليام كروكشانك. تم اكتشاف أول أكسيد الكربون خارج الغلاف الجوي للأرض لأول مرة من قبل العالم البلجيكي م. ميجوت في عام 1949 من خلال وجود نطاق اهتزازي دوراني رئيسي في طيف الأشعة تحت الحمراء للشمس.

أول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض

هناك مصادر طبيعية وبشرية للدخول إلى الغلاف الجوي للأرض. في ظل الظروف الطبيعية، يتشكل ثاني أكسيد الكربون على سطح الأرض أثناء التحلل اللاهوائي غير الكامل للمركبات العضوية وأثناء احتراق الكتلة الحيوية، خاصة أثناء حرائق الغابات والسهوب. يتشكل أول أكسيد الكربون في التربة بيولوجيًا (تطلقه الكائنات الحية) وغير بيولوجيًا. تم إثبات إطلاق أول أكسيد الكربون بسبب المركبات الفينولية الشائعة في التربة، والتي تحتوي على مجموعات OCH 3 أو OH في المواضع العمودية أو شبه المقابلة لمجموعة الهيدروكسيل الأولى، تجريبيًا.

يعتمد التوازن العام لإنتاج ثاني أكسيد الكربون غير البيولوجي وأكسدته بواسطة الكائنات الحية الدقيقة على ظروف بيئية محددة، وفي المقام الأول الرطوبة و. على سبيل المثال، يتم إطلاق أول أكسيد الكربون مباشرة في الغلاف الجوي من التربة القاحلة، وبالتالي خلق الحد الأقصى المحلي لتركيز هذا الغاز.

في الغلاف الجوي، ثاني أكسيد الكربون هو نتاج سلاسل التفاعلات التي تشمل الميثان والهيدروكربونات الأخرى (الأيزوبرين في المقام الأول).

المصدر الرئيسي البشري لثاني أكسيد الكربون حاليًا هو غازات العادم الصادرة عن محركات الاحتراق الداخلي. يتشكل أول أكسيد الكربون عندما يتم حرق الوقود الهيدروكربوني في محركات الاحتراق الداخلي عند درجات حرارة غير كافية أو عندما يكون نظام إمداد الهواء مضبوطًا بشكل سيئ (لا يتم توفير كمية كافية من الأكسجين لأكسدة ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون). في الماضي، تم توفير جزء كبير من مدخلات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ في الغلاف الجوي عن طريق غاز الإضاءة، والذي تم استخدامه للإضاءة الداخلية في القرن التاسع عشر. وكان تركيبه مماثلاً تقريبًا لتركيبة غاز الماء، أي أنه يحتوي على ما يصل إلى 45٪ من أول أكسيد الكربون. حاليًا، في القطاع العام، يتم استبدال هذا الغاز بغاز طبيعي أقل سمية بكثير (الممثلين الأقل لسلسلة الألكانات المتماثلة - البروبان، وما إلى ذلك)

مدخلات ثاني أكسيد الكربون من المصادر الطبيعية والبشرية هي نفسها تقريبًا.

يتم تداول أول أكسيد الكربون بسرعة في الغلاف الجوي: ويبلغ متوسط ​​مدة بقائه حوالي 0.1 سنة، حيث يتأكسد بواسطة الهيدروكسيل إلى ثاني أكسيد الكربون.

إيصال

الطريقة الصناعية

2C + O 2 → 2CO (التأثير الحراري لهذا التفاعل هو 22 كيلوجول)،

2. أو عند تقليل ثاني أكسيد الكربون بالفحم الساخن:

CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 كيلوجول، ΔS=176 J/K).

يحدث هذا التفاعل غالبًا في حريق الموقد عندما يتم إغلاق مخمد الموقد في وقت مبكر جدًا (قبل أن يحترق الفحم تمامًا). أول أكسيد الكربون المتكون في هذه الحالة، بسبب سميته، يسبب اضطرابات فسيولوجية ("الأبخرة") وحتى الموت (انظر أدناه)، ومن هنا أحد الأسماء التافهة - "أول أكسيد الكربون". تظهر في الرسم البياني صورة للتفاعلات التي تحدث في الفرن.

تفاعل اختزال ثاني أكسيد الكربون قابل للعكس؛ ويظهر الرسم البياني تأثير درجة الحرارة على حالة توازن هذا التفاعل. يتم ضمان تدفق التفاعل إلى اليمين بواسطة عامل الإنتروبيا، وإلى اليسار بواسطة عامل الإنثالبي. عند درجات حرارة أقل من 400 درجة مئوية، ينزاح التوازن بالكامل تقريبًا إلى اليسار، وعند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية إلى اليمين (باتجاه تكوين ثاني أكسيد الكربون). عند درجات الحرارة المنخفضة، يكون معدل هذا التفاعل منخفضًا جدًا، لذلك يكون أول أكسيد الكربون مستقرًا تمامًا في الظروف العادية. هذا التوازن له اسم خاص توازن بدوار.

3. يتم الحصول على مخاليط أول أكسيد الكربون مع مواد أخرى عن طريق تمرير الهواء وبخار الماء وما إلى ذلك عبر طبقة من فحم الكوك الساخن أو الفحم أو الفحم البني وما إلى ذلك (انظر غاز المولد وغاز الماء والغاز المختلط والغاز الاصطناعي).

طريقة المختبر

TLV (الحد الأقصى لتركيز العتبة، الولايات المتحدة الأمريكية): 25 MAC r.z. وفقًا للمعايير الصحية GN 2.2.5.1313-03 هي 20 ملجم/م3

الحماية من أول أكسيد الكربون

نظرًا لهذه القيمة الحرارية الجيدة، يعد ثاني أكسيد الكربون أحد مكونات مخاليط الغاز التقنية المختلفة (انظر، على سبيل المثال، غاز المولدات)، المستخدمة، من بين أمور أخرى، للتدفئة.

الهالوجينات. لقد تلقى التفاعل مع الكلور أكبر تطبيق عملي:

ثاني أكسيد الكربون + الكلور 2 → COCl 2

التفاعل طارد للحرارة، وتأثيره الحراري هو 113 كيلوجول، وفي وجود محفز (الكربون المنشط) يحدث في درجة حرارة الغرفة. نتيجة للتفاعل، يتم تشكيل الفوسجين، وهي مادة تستخدم على نطاق واسع في مختلف فروع الكيمياء (وكذلك كعامل حربي كيميائي). ومن خلال تفاعلات مماثلة، يمكن الحصول على COF 2 (فلوريد الكربونيل) وCOBr 2 (بروميد الكربونيل). لم يتم الحصول على يوديد الكربونيل. تتناقص الطاردة للحرارة للتفاعلات بسرعة من F إلى I (بالنسبة للتفاعلات مع F 2 يكون التأثير الحراري 481 كيلو جول، مع Br 2 - 4 كيلو جول). ومن الممكن أيضًا الحصول على مشتقات مختلطة، على سبيل المثال COFCl (لمزيد من التفاصيل، راجع مشتقات الهالوجين من حمض الكربونيك).

من خلال تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع F 2، بالإضافة إلى فلوريد الكربونيل، يمكن الحصول على مركب البيروكسيد (FCO) 2 O 2 . خصائصه: نقطة الانصهار -42 درجة مئوية، نقطة الغليان +16 درجة مئوية، لها رائحة مميزة (تشبه رائحة الأوزون)، عند تسخينها فوق 200 درجة مئوية تتحلل بشكل متفجر (منتجات التفاعل CO 2 وO 2 وCOF 2) )، في الوسط الحمضي يتفاعل مع يوديد البوتاسيوم وفقا للمعادلة:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الكالكوجينات. مع الكبريت يشكل كبريتيد الكربون COS، ويحدث التفاعل عند تسخينه، وفقا للمعادلة:

CO + S → COS ΔG° 298 = −229 كيلوجول، ΔS° 298 = −134 J/K

كما تم الحصول على سيلينوكسيد مماثل COSe وTeluroxyde COTe.

يستعيد SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

مع المعادن الانتقالية تشكل مركبات متطايرة وقابلة للاشتعال وسامة - مركبات الكربونيل، مثل Cr(CO) 6، Ni(CO) 4، Mn 2 CO 10، Co 2 (CO) 9، إلخ.

كما ذكرنا سابقًا، فإن أول أكسيد الكربون قابل للذوبان قليلًا في الماء، لكنه لا يتفاعل معه. كما أنه لا يتفاعل مع محاليل القلويات والأحماض. ومع ذلك، فإنه يتفاعل مع ذوبان القلويات:

CO + كوه → HCOOK

تفاعل أول أكسيد الكربون مع معدن البوتاسيوم في محلول الأمونيا مثير للاهتمام. وينتج عن ذلك المركب المتفجر ثاني أكسيد كربونات البوتاسيوم:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

التفاعل مع الأمونيا عند درجات حرارة عاليةمن الممكن الحصول على مركب مهم للصناعة - سيانيد الهيدروجين HCN. يحدث التفاعل في وجود محفز (أكسيد

أكاسيد الكربون

في السنوات الأخيرة، تم إعطاء الأفضلية للتعلم الموجه نحو الشخصية في العلوم التربوية. يحدث تكوين سمات الشخصية الفردية في عملية النشاط: الدراسة واللعب والعمل. ولذلك فإن أحد العوامل المهمة في التعلم هو تنظيم عملية التعلم، وطبيعة العلاقة بين المعلم والطلاب والطلاب فيما بينهم. وبناء على هذه الأفكار، أحاول بطريقة خاصةبناء العملية التعليمية. في الوقت نفسه، يختار كل طالب وتيرة دراسة المواد، لديه الفرصة للعمل على مستوى يمكن الوصول إليه، في حالة من النجاح. في الدرس، من الممكن إتقان وتحسين ليس فقط موضوعًا محددًا، ولكن أيضًا المهارات التعليمية العامة مثل تحديد هدف تعليمي واختيار وسائل وطرق تحقيقه ومراقبة إنجازاته وتصحيح الأخطاء. يتعلم الطلاب العمل مع الأدب، وتدوين الملاحظات، والمخططات، والرسومات، والعمل في مجموعة، في أزواج، بشكل فردي، وإجراء تبادل بناء للآراء، والتفكير المنطقي واستخلاص النتائج.

إن إجراء مثل هذه الدروس ليس بالأمر السهل، ولكن إذا نجحت، فإنك تشعر بالرضا. أقدم لك نصًا لأحد دروسي. حضرها الزملاء والإدارة وأخصائي نفسي.

نوع الدرس.تعلم مواد جديدة.

الأهداف.استنادا إلى الدافع وتحديث المعرفة والمهارات الأساسية للطلاب، والنظر في الهيكل والخصائص الفيزيائية والكيميائية وإنتاج واستخدام ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.

تم إعداد المقال بدعم من موقع www.Artifex.Ru. إذا قررت توسيع معرفتك في هذا المجال فن معاصر، الذي - التي حل مثاليسيزور الموقع www.Artifex.Ru. سيسمح لك التقويم الإبداعي ARTIFEX بالتعرف على أعمال الفن المعاصر دون مغادرة منزلك. أكثر معلومات مفصلةيمكنك العثور عليه على الموقع الإلكتروني www.Artifex.Ru. لم يفت الأوان أبدًا للبدء في توسيع آفاقك وإحساسك بالجمال.

المعدات والكواشف.بطاقات المسح المبرمج، المخطط الملصق، أجهزة إنتاج الغازات، النظارات، أنابيب الاختبار، طفاية الحريق، أعواد الثقاب. ماء الجير، أكسيد الصوديوم، الطباشير، حمض الهيدروكلوريك، المحاليل الدليلية، H2SO4 (conc.)، HCOOH، Fe2O3.

مخطط الملصق
"بنية جزيء أول أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون (II)) CO"

خلال الفصول الدراسية

تم ترتيب مكاتب الطلاب في المكتب في دائرة. يتمتع المعلم والطلاب بفرصة الانتقال بحرية إلى طاولات المختبر (1، 2، 3). أثناء الدرس يجلس الأطفال على طاولات الدراسة (4، 5، 6، 7، ...) مع بعضهم البعض حسب الرغبة (مجموعات حرة مكونة من 4 أشخاص).

مدرس. المثل الصيني الحكيم(مكتوب بشكل جميل على السبورة) يقرأ:

"أسمع - أنسى،
أرى - أتذكر
أنا أفعل - أنا أفهم.

هل تتفق مع استنتاجات الحكماء الصينيين؟

ما الأمثال الروسية تعكس الحكمة الصينية؟

يعطي الأطفال أمثلة.

مدرس. في الواقع، فقط من خلال الخلق، من خلال الخلق يمكن للمرء أن يتلقى منتج قيم: المواد والأجهزة والآلات الجديدة وكذلك القيم غير الملموسة - الاستنتاجات والتعميمات والاستنتاجات. أدعوك اليوم للمشاركة في دراسة خصائص مادتين. ومن المعروف أن السائق عند خضوعه للفحص الفني للسيارة يقدم شهادة عن حالة غازات عادم السيارة. ما هو تركيز الغاز المشار إليه في الشهادة؟

(O t v e t. SO.)

طالب. هذا الغاز سام. بمجرد دخوله إلى الدم، يسبب تسمم الجسم ("الحرق"، ومن هنا جاء اسم الأكسيد - أول أكسيد الكربون). تم العثور عليها بكميات مهددة للحياة في غازات العادمسيارة(يقرأ تقرير من إحدى الصحف عن سائق نام في المرآب أثناء تشغيل المحرك ومات ميتاً). الترياق للتسمم بأول أكسيد الكربون هو تنفس الهواء النقي والأكسجين النقي. آخر أكسيد الكربون هو ثاني أكسيد الكربون.

مدرس. توجد بطاقة "المسح المبرمج" على مكاتبكم. تعرف على محتوياته، وعلى ورقة فارغة، ضع علامة على أرقام تلك المهام التي تعرف إجاباتها بناءً على تجربتك الحياتية. مقابل رقم بيان المهمة، اكتب صيغة أول أكسيد الكربون التي تتعلق بها هذه العبارة.

يقوم مستشارو الطلاب (شخصان) بجمع أوراق الإجابات، وبناءً على نتائج الإجابات، يشكلون مجموعات جديدة للعمل اللاحق.

المسح المبرمج "أكاسيد الكربون"

1. يتكون جزيء هذا الأكسيد من ذرة كربون واحدة وذرة أكسجين واحدة.

2. الرابطة بين الذرات في الجزيء هي الرابطة التساهمية القطبية.

3. غاز غير قابل للذوبان عمليا في الماء.

4. يحتوي جزيء هذا الأكسيد على ذرة كربون واحدة وذرتي أكسجين.

5. ليس له رائحة أو لون.

6. غاز قابل للذوبان في الماء.

7. لا يسيل حتى عند -190 درجة مئوية ( ركيب = -191.5 درجة مئوية).

8. أكسيد حمضي.

9. يتم ضغطه بسهولة، عند 20 درجة مئوية تحت ضغط 58.5 ضغط جوي، يصبح سائلاً ويصلب إلى "ثلج جاف".

10. ليست سامة.

11. غير تشكيل الملح.

12. قابلة للاشتعال

13. يتفاعل مع الماء.

14. يتفاعل مع الأكاسيد الأساسية.

15. يتفاعل مع أكاسيد المعادن، مما يقلل من المعادن الحرة منها.

16. يتم الحصول عليها عن طريق تفاعل الأحماض مع أملاح حمض الكربونيك.

17. أنا.

18. يتفاعل مع القلويات.

19. يؤدي مصدر الكربون الذي تمتصه النباتات في البيوت البلاستيكية والدفيئات إلى زيادة الإنتاج.

20. تستخدم لكربنة المياه والمشروبات.

مدرس. قم بمراجعة محتويات البطاقة مرة أخرى. قم بتجميع المعلومات في 4 كتل:

بناء،

الخصائص الفيزيائية،

الخواص الكيميائية،

يستلم.

يمنح المعلم الفرصة لكل مجموعة من الطلاب للتحدث وتلخيص العروض التقديمية. ثم الطلاب مجموعات مختلفةاختر خطة عملك - ترتيب دراسة الأكاسيد. ولهذا الغرض، يقومون بترقيم كتل المعلومات وتبرير اختيارهم. يمكن أن يكون ترتيب التعلم كما هو مكتوب أعلاه، أو مع تحديد أي مجموعة أخرى من الكتل الأربع.

يلفت المعلم انتباه الطلاب إلى النقاط الرئيسية في الموضوع. وبما أن أكاسيد الكربون هي مواد غازية، فيجب التعامل معها بحذر (تعليمات السلامة). يوافق المعلم على الخطة لكل مجموعة ويعين المستشارين (الطلاب المجهزين مسبقاً).

تجارب مظاهرة

1. صب ثاني أكسيد الكربون من الزجاج إلى الزجاج.

2. إطفاء الشموع في كوب مع تراكم ثاني أكسيد الكربون.

3. ضع عدة قطع صغيرة من الثلج الجاف في كوب من الماء. سوف يغلي الماء ويخرج منه دخان أبيض كثيف.

يتم تسييل غاز ثاني أكسيد الكربون بالفعل عند درجة حرارة الغرفة تحت ضغط قدره 6 ميجا باسكال. وفي الحالة السائلة يتم تخزينها ونقلها في اسطوانات فولاذية. إذا قمت بفتح صمام هذه الأسطوانة، فسيبدأ ثاني أكسيد الكربون السائل في التبخر، مما يؤدي إلى تبريد قوي ويتحول جزء من الغاز إلى كتلة تشبه الثلج - "الثلج الجاف"، الذي يتم ضغطه واستخدامه للتخزين. بوظة.

4. عرض توضيحي لطفاية حريق الرغوة الكيميائية (CFO) وشرح مبدأ عملها باستخدام نموذج - أنبوب اختبار بسدادة وأنبوب مخرج غاز.

معلومات عن بناءفي الجدول رقم 1 (بطاقات التعليمات 1 و2، بنية جزيئات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون).

معلومات حول الخصائص الفيزيائية– في الجدول رقم 2 (العمل مع الكتاب المدرسي – غابرييليان أو إس.الكيمياء-9. م: الحبارى، 2002، ص. 134-135).

بيانات حول التحضير والخصائص الكيميائية- في الجدولين رقم 3 و 4 (بطاقات التعليمات 3 و 4، تعليمات للتطبيق العملي، ص 149-150 من الكتاب المدرسي).

العمل التطبيقي تحضير أول أكسيد الكربون (IV) ودراسة خواصه ضع بضع قطع من الطباشير أو الرخام في أنبوب اختبار وأضف القليل من حمض الهيدروكلوريك المخفف. أغلق الأنبوب بسرعة باستخدام سدادة وأنبوب مخرج الغاز. ضع نهاية الأنبوب في أنبوب اختبار آخر يحتوي على 2-3 مل من ماء الليمون. راقب لبضع دقائق بينما تمر فقاعات الغاز عبر ماء الجير. ثم قم بإزالة نهاية أنبوب مخرج الغاز من المحلول واشطفه بالماء المقطر. ضع الأنبوب في أنبوب اختبار آخر مع 2-3 مل من الماء المقطر وتمرير الغاز من خلاله. بعد بضع دقائق، أخرج الأنبوب من المحلول وأضف بضع قطرات من عباد الشمس الأزرق إلى المحلول الناتج. صب 2-3 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم المخفف في أنبوب اختبار وأضف إليه بضع قطرات من الفينول فثالين. ثم مرر الغاز من خلال المحلول. الإجابة على الأسئلة. أسئلة 1. ماذا يحدث عند العمل بالطباشير أو الرخام حامض الهيدروكلوريك? 2. لماذا، عند تمرير ثاني أكسيد الكربون عبر ماء الجير، يصبح المحلول غائما أولا، ثم يذوب الجير؟ 3. ماذا يحدث عند تمرير أول أكسيد الكربون (IV) في الماء المقطر؟ اكتب معادلات التفاعلات المقابلة في الصور الأيونية الجزيئية والأيونية والمختصرة. التعرف على الكربونات تحتوي أنابيب الاختبار الأربعة المقدمة لك على مواد بلورية: كبريتات الصوديوم، كلوريد الزنك، كربونات البوتاسيوم، سيليكات الصوديوم. حدد المادة الموجودة في كل أنبوب اختبار. اكتب معادلات التفاعل بالصيغة الجزيئية والأيونية والأيونية المختصرة.

العمل في المنزل

يقترح المعلم أخذ بطاقة "المسح المبرمج" إلى المنزل، واستعدادًا للدرس التالي، التفكير في طرق الحصول على المعلومات. (كيف عرفت أن الغاز الذي تدرسه يسيل، ويتفاعل مع الحمض، وهو سام، وما إلى ذلك؟)

عمل مستقلطلاب

العمل التطبيقيمجموعات من الأطفال تؤدي مع بسرعات مختلفة. لذلك، يتم تقديم الألعاب لأولئك الذين يكملون العمل بشكل أسرع.

العجلة الخامسة

يمكن أن يكون هناك شيء مشترك بين أربع مواد، لكن المادة الخامسة التي تبرز من السلسلة لا لزوم لها.

1. الكربون، الماس، الجرافيت، كربيد، كاربين. (كربيد.)

2. الجمرة الخبيثة، الخث، فحم الكوك، النفط، الزجاج. (زجاج.)

3. الحجر الجيري، الطباشير، الرخام، الملكيت، الكالسيت. (الملكيت.)

4. الصودا البلورية، الرخام، البوتاس، المواد الكاوية، الملكيت. (الكاوية.)

5. الفوسجين، الفوسفين، حمض الهيدروسيانيك، سيانيد البوتاسيوم، ثاني كبريتيد الكربون. (الفوسفين.)

6. مياه البحر, مياه معدنية، الماء المقطر، المياه الجوفية، الماء العسر. (ماء مقطرة.)

7. حليب الليمون، الزغب، الجير المطفأ، الحجر الجيري، ماء الجير. (حجر الكلس.)

8. لي 2 كو 3؛ (NH 4) 2 CO 3؛ كربونات الكالسيوم 3؛ ك 2 كو 3 , نا 2 كو 3 . (CaCO3.)

المرادفات

كتابة الصيغ الكيميائية للمواد أو أسمائها.

1. الهالوجين -... (الكلور أو البروم.)

2. المغنسيت - ... (MgCO 3.)

3. اليوريا –...( اليورياح 2 نك (س) نه 2 .)

4. البوتاس - ... (K2CO3.)

5. الثلج الجاف - ... (ثاني أكسيد الكربون 2.)

6. أكسيد الهيدروجين –... ( ماء.)

7. الأمونيا – … (10% المحلول المائيالأمونيا.)

8. الأملاح حمض النيتريك – … (النترات– KNO3، Ca(NO3)2، NaNO3.)

9. غاز طبيعي – … (الميثانالفصل 4.)

المتضادات

اكتب المصطلحات الكيميائية التي تتعارض في المعنى مع تلك المقترحة.

1. عامل مؤكسد –... ( الحد من وكيل.)

2. المتبرع الإلكتروني -...( متقبل الإلكترون .)

3. خصائص الحمض – … (الخصائص الأساسية.)

4. التفكك -...( منظمة.)

5. الامتزاز – ... ( الامتزاز.)

6. الأنود –... ( الكاثود.)

7. أنيون -...( الكاتيون.)

8. معدن –... ( اللافلزية.)

9. المواد البادئة –... ( منتجات رد الفعل.)

البحث عن الأنماط

إنشاء علامة تجمع بين المواد والظواهر المحددة.

1. الماس، الكاربين، الجرافيت - ... ( التعديلات المتآصلة للكربون.)

2. الزجاج والأسمنت والطوب - ... ( مواد بناء.)

3. التنفس والتعفن والثوران البركاني - ... ( العمليات المصحوبة بإطلاق ثاني أكسيد الكربون.)

4. أول أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون 2، CH 4، SiH 4 - ... ( مركبات عناصر المجموعة الرابعة.)

5. NaHCO 3، CaCO 3، CO 2، H 2 CO 3 - ... ( مركبات الأكسجين من الكربون.)

الخصائص الفيزيائية.

أول أكسيد الكربون هو غاز عديم اللون والرائحة وقابل للذوبان بشكل طفيف في الماء.

ر ر. 205 درجة مئوية،

تي كيب. 191 درجة مئوية

درجة الحرارة الحرجة = 140 درجة مئوية

الضغط الحرج = 35 أجهزة الصراف الآلي.

تبلغ قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء حوالي 1:40 من حيث الحجم.

الخواص الكيميائية.

في الظروف العاديةثاني أكسيد الكربون خامل؛ عند تسخينه - عامل اختزال؛ أكسيد غير الملح.

1) بالأكسجين

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

2) مع أكاسيد المعادن

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

3) بالكلور (في الضوء)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (الفوسجين)

4) يتفاعل مع ذوبان القلويات (تحت الضغط)

CO + NaOH = HCOONa (حمض فورميك الصوديوم (فورمات الصوديوم))

5) تشكل الكربونيلات مع المعادن الانتقالية

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

الحديد + 5CO =t°= الحديد(CO) 5

أول أكسيد الكربون لا يتفاعل كيميائيا مع الماء. كما أن ثاني أكسيد الكربون لا يتفاعل مع القلويات والأحماض. إنها سامة للغاية.

من الجانب الكيميائي، يتميز أول أكسيد الكربون بشكل رئيسي بميله إلى الخضوع لتفاعلات الإضافة وخصائصه المختزلة. ومع ذلك، فإن كلا هذين الاتجاهين عادة ما يظهران فقط عندما درجات حرارة مرتفعة. في ظل هذه الظروف، يتحد ثاني أكسيد الكربون مع الأكسجين والكلور والكبريت وبعض المعادن وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يؤدي أول أكسيد الكربون، عند تسخينه، إلى تحويل العديد من الأكاسيد إلى معادن، وهو أمر مهم جدًا في علم المعادن. إلى جانب التسخين، غالبًا ما يكون سبب زيادة النشاط الكيميائي لثاني أكسيد الكربون هو انحلاله. وبالتالي، فهو قادر في المحلول على تقليل أملاح Au وPt وبعض العناصر الأخرى لتحرير المعادن الموجودة بالفعل في درجات الحرارة العادية.

في درجات حرارة مرتفعة و الضغوط العاليةهناك تفاعل لثاني أكسيد الكربون مع الماء والقلويات الكاوية: في الحالة الأولى يتكون HCOOH، وفي الحالة الثانية - حمض فورميك الصوديوم. ويحدث التفاعل الأخير عند درجة حرارة 120 درجة مئوية، وضغط 5 ضغط جوي، ويستخدم تقنيًا.

يعد اختزال كلوريد البلاديوم في المحلول أمرًا سهلاً وفقًا للمخطط العام:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 حمض الهيدروكلوريك + Pd

بمثابة التفاعل الأكثر استخدامًا لاكتشاف أول أكسيد الكربون في خليط من الغازات. حتى الكميات الصغيرة جدًا من ثاني أكسيد الكربون يمكن اكتشافها بسهولة عن طريق التلوين الطفيف للمحلول بسبب إطلاق معدن البلاديوم المسحوق جيدًا. يعتمد التحديد الكمي لثاني أكسيد الكربون على التفاعل:

5 CO + I2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.

غالبًا ما تحدث أكسدة ثاني أكسيد الكربون في المحلول بمعدل ملحوظ فقط في وجود محفز. عند اختيار الأخير، تلعب طبيعة العامل المؤكسد الدور الرئيسي. وبالتالي، فإن KMnO 4 يتأكسد ثاني أكسيد الكربون بسرعة أكبر في وجود الفضة المطحونة جيدًا، K 2 Cr 2 O 7 - في وجود أملاح الزئبق، KClO 3 - في وجود OsO 4. بشكل عام، يشبه ثاني أكسيد الكربون في خصائصه المختزلة الهيدروجين الجزيئي، ويكون نشاطه في الظروف العادية أعلى من نشاط الأخير. ومن المثير للاهتمام أن هناك بكتيريا تحصل من خلال أكسدة ثاني أكسيد الكربون على الطاقة التي تحتاجها للحياة.

يمكن تقييم النشاط المقارن لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين كعوامل اختزال من خلال دراسة التفاعل العكسي:

H2O + CO = CO2 + H2 + 42 كيلوجول،

يتم إنشاء حالة التوازن بسرعة كبيرة عند درجات الحرارة المرتفعة (خاصة في وجود Fe 2 O 3). عند 830 درجة مئوية، يحتوي خليط التوازن على كميات متساوية من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين، أي أن ألفة كلا الغازين للأكسجين هي نفسها. أقل من 830 درجة مئوية، يكون عامل الاختزال الأقوى هو ثاني أكسيد الكربون، وفوق - H2.

إن ارتباط أحد منتجات التفاعل الذي تمت مناقشته أعلاه، وفقًا لقانون عمل الكتلة، يؤدي إلى تغيير توازنه. لذلك، من خلال تمرير خليط من أول أكسيد الكربون وبخار الماء على أكسيد الكالسيوم، يمكن الحصول على الهيدروجين وفقا للمخطط:

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

يحدث هذا التفاعل بالفعل عند 500 درجة مئوية.

في الهواء، يشتعل ثاني أكسيد الكربون عند حوالي 700 درجة مئوية ويحترق بلهب أزرق إلى ثاني أكسيد الكربون:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 كيلوجول.

إن الإطلاق الكبير للحرارة المصاحب لهذا التفاعل يجعل أول أكسيد الكربون ذا قيمة الوقود الغازي. ومع ذلك، فإن معظم تطبيق واسعتم العثور عليه كمنتج أولي لتركيب المواد العضوية المختلفة.

يتم احتراق الطبقات السميكة من الفحم في الأفران على ثلاث مراحل:

1) ج + يا 2 = ثاني أكسيد الكربون 2؛ 2) ثاني أكسيد الكربون 2 + C = 2 ثاني أكسيد الكربون؛ 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

إذا تم إغلاق الأنبوب قبل الأوان، فسيتم إنشاء نقص الأكسجين في الفرن، مما قد يتسبب في انتشار ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء الغرفة الساخنة ويؤدي إلى التسمم (الأبخرة). تجدر الإشارة إلى أن رائحة "أول أكسيد الكربون" لا تنتج عن ثاني أكسيد الكربون، بل عن شوائب بعض المواد العضوية.

يمكن أن تصل درجة حرارة لهب ثاني أكسيد الكربون إلى 2100 درجة مئوية. يعد تفاعل احتراق ثاني أكسيد الكربون مثيرًا للاهتمام لأنه عند تسخينه إلى 700-1000 درجة مئوية، فإنه يستمر بسرعة ملحوظة فقط في وجود آثار بخار الماء أو الغازات الأخرى المحتوية على الهيدروجين (NH 3، H 2 S، وما إلى ذلك). ويرجع ذلك إلى الطبيعة التسلسلية للتفاعل قيد النظر، والذي يحدث من خلال التكوين الوسيط لجذور OH وفقًا للمخططات التالية:

H + O 2 = H O + O، ثم O + CO = CO 2، H O + CO = CO 2 + H، إلخ.

عند درجات الحرارة العالية جدًا، يصبح تفاعل احتراق ثاني أكسيد الكربون قابلاً للعكس بشكل ملحوظ. يمكن أن يكون محتوى ثاني أكسيد الكربون في خليط متوازن (تحت ضغط 1 جو) فوق 4000 درجة مئوية صغيرًا بشكل لا يذكر. جزيء ثاني أكسيد الكربون نفسه مستقر حراريًا لدرجة أنه لا يتحلل حتى عند درجة حرارة 6000 درجة مئوية. تم اكتشاف جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الوسط بين النجوم. عندما يؤثر ثاني أكسيد الكربون على المعدن K عند 80 درجة مئوية، يتكون مركب بلوري عديم اللون وشديد الانفجار من التركيبة K 6 C 6 O 6. مع التخلص من البوتاسيوم، تتحول هذه المادة بسهولة إلى أول أكسيد الكربون C 6 O 6 ("تريكينون")، والذي يمكن اعتباره منتجًا لبلمرة ثاني أكسيد الكربون. ويتوافق هيكلها مع حلقة سداسية تتكون من ذرات الكربون، ترتبط كل منها برابطة مزدوجة مع ذرات الأكسجين.

تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الكبريت حسب التفاعل:

CO + S = COS + 29 كيلوجول

يذهب بسرعة فقط في درجات حرارة عالية. ثاني أكسيد الكربون الناتج (O=C=S) هو غاز عديم اللون والرائحة (mp -139, bp -50 °C). أول أكسيد الكربون (II) قادر على الاتحاد مباشرة مع معادن معينة. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل الكربونيلات المعدنية، والتي ينبغي اعتبارها مركبات معقدة.

يشكل أول أكسيد الكربون (II) أيضًا مركبات معقدة مع بعض الأملاح. بعضها (OsCl 2 ·3CO، PtCl 2 ·CO، وما إلى ذلك) يكون مستقرًا في المحلول فقط. ويرتبط تكوين المادة الأخيرة بامتصاص أول أكسيد الكربون (II) بمحلول CuCl في حمض الهيدروكلوريك القوي. يبدو أن مركبات مماثلة تتشكل في محلول الأمونيا من CuCl، والذي يستخدم غالبًا لامتصاص ثاني أكسيد الكربون في تحليل الغازات.

إيصال.

يتكون أول أكسيد الكربون عندما يحترق الكربون في غياب الأكسجين. يتم الحصول عليه في أغلب الأحيان نتيجة تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الفحم الساخن:

CO 2 + C + 171 كيلوجول = 2 CO.

هذا التفاعل قابل للعكس، وتوازنه أقل من 400 درجة مئوية ينزاح بالكامل تقريبًا إلى اليسار، وفوق 1000 درجة مئوية - إلى اليمين (الشكل 7). ومع ذلك، يتم تثبيته بسرعة ملحوظة فقط في درجات الحرارة المرتفعة. لذلك، في ظل الظروف العادية، يكون ثاني أكسيد الكربون مستقرًا تمامًا.

أرز. 7. التوازن CO 2 + C = 2 CO.

يتبع تكوين ثاني أكسيد الكربون من العناصر المعادلة:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 كيلوجول.

من السهل الحصول على كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون عن طريق تحلل حمض الفورميك: HCOOH = H 2 O + CO

يحدث هذا التفاعل بسهولة عندما يتفاعل HCOOH مع حمض الكبريتيك القوي الساخن. في الممارسة العملية، يتم تنفيذ هذا الإعداد إما عن طريق إجراء conc. حمض الكبريتيك إلى HCOOH سائل (عند تسخينه)، أو عن طريق تمرير أبخرة الأخير فوق نصف خماسي أكسيد الفوسفور. تفاعل HCOOH مع حمض الكلوروسلفونيك حسب المخطط:

HCOOH + CISO3 H = H2SO4 + HCI + CO

إنه يعمل بالفعل في درجات الحرارة العادية.

يمكن أن تكون الطريقة الملائمة لإنتاج ثاني أكسيد الكربون في المختبر هي التسخين باستخدام conc. حمض الكبريتيك، حمض الأكساليك أو كبريتيد الحديد البوتاسيوم. في الحالة الأولى، يتم التفاعل وفق المخطط التالي: H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

جنبا إلى جنب مع ثاني أكسيد الكربون، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون أيضا، والذي يمكن الاحتفاظ به عن طريق تمرير خليط الغاز من خلال محلول هيدروكسيد الباريوم. وفي الحالة الثانية يكون الناتج الغازي الوحيد هو أول أكسيد الكربون:

ك 4 + 6 ح 2 SO 4 + 6 ح 2 O = 2 ك 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.

يمكن الحصول على كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون عن طريق الاحتراق غير الكامل للفحم في أفران خاصة - مولدات الغاز. يحتوي غاز المولد التقليدي ("الهواء") في المتوسط ​​(الحجم٪): CO-25، N2-70، CO 2-4 وشوائب صغيرة من الغازات الأخرى. عند حرقه ينتج 3300-4200 كيلوجول لكل متر مكعب. يؤدي استبدال الهواء العادي بالأكسجين إلى زيادة كبيرة في محتوى ثاني أكسيد الكربون (وزيادة في القيمة الحرارية للغاز).

ويوجد المزيد من ثاني أكسيد الكربون في غاز الماء، والذي يتكون (في الحالة المثالية) من خليط من كميات متساوية من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين وينتج 11700 كيلوجول/م3 عند الاحتراق. يتم الحصول على هذا الغاز عن طريق نفخ بخار الماء عبر طبقة من الفحم الساخن، وعند درجة حرارة حوالي 1000 درجة مئوية يتم التفاعل وفق المعادلة:

H2O + C + 130 كيلوجول = CO + H2.

يحدث تفاعل تكوين غاز الماء مع امتصاص الحرارة، فيبرد الفحم تدريجيًا وللحفاظ عليه في حالة ساخنة، من الضروري تبديل مرور بخار الماء مع مرور الهواء (أو الأكسجين) إلى الغاز مولد كهرباء. وفي هذا الصدد، يحتوي غاز الماء تقريبًا على CO-44 وH2-45 وCO2-5 وN2-6%. يستخدم على نطاق واسع لتخليق المركبات العضوية المختلفة.

غالبا ما يتم الحصول على الغاز المختلط. تتلخص عملية الحصول عليه في نفخ الهواء وبخار الماء في نفس الوقت من خلال طبقة من الفحم الساخن، أي. مزيج من الطريقتين الموصوفتين أعلاه - لذلك، فإن تركيبة الغاز المختلط تكون متوسطة بين المولد والماء. يحتوي في المتوسط ​​على: CO-30 وH2-15 وCO2-5 وN2-50%. متر مكعبعند حرقه ينتج حوالي 5400 كيلوجول.

أول أكسيد الكربون (II) ) أو أول أكسيد الكربون، اكتشفه الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي عام 1799. وهو غاز عديم اللون، ولا طعم له ولا رائحة، وهو قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (3.5 مل في 100 مل من الماء عند 0 درجة مئوية)، وله نسبة منخفضة درجة حرارة الانصهار (-205 درجة مئوية) ونقطة الغليان (-192 درجة مئوية).

يدخل أول أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي للأرض أثناء الاحتراق غير الكامل للمواد العضوية، أثناء الانفجارات البركانية، وكذلك نتيجة للنشاط الحيوي لبعض النباتات السفلية (الطحالب). المستوى الطبيعي لثاني أكسيد الكربون في الهواء هو 0.01-0.9 ملجم/م3. أول أكسيد الكربون سام للغاية. في جسم الإنسان والحيوانات العليا، يتفاعل معها بنشاط

لهب حرق أول أكسيد الكربون هو اللون الأزرق البنفسجي الجميل. من السهل أن تلاحظ ذلك بنفسك. للقيام بذلك، تحتاج إلى إشعال المباراة. الجزء السفلياللهب مضيء - يُعطى هذا اللون له بواسطة جزيئات الكربون الساخنة (منتج الاحتراق غير الكامل للخشب). اللهب محاط بحدود زرقاء بنفسجية في الأعلى. يؤدي هذا إلى حرق أول أكسيد الكربون الناتج أثناء أكسدة الخشب.

مركب الحديد المعقد - هيم الدم (المرتبط ببروتين الجلوبين)، مما يعطل وظائف نقل الأكسجين واستهلاكه بواسطة الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يدخل في تفاعل لا رجعة فيه مع بعض الإنزيمات المشاركة في استقلاب الطاقة في الخلية. عند تركيز أول أكسيد الكربون في الغرفة بمقدار 880 ملجم/م3، تحدث الوفاة خلال ساعات قليلة، وعند تركيز 10 جم/م3 - تحدث الوفاة على الفور تقريبًا. الحد الأقصى المسموح به لمحتوى أول أكسيد الكربون في الهواء هو 20 ملغم/م3. العلامات الأولى للتسمم بأول أكسيد الكربون (بتركيز 6-30 ملغم/م3) هي انخفاض حساسية الرؤية والسمع والصداع وتغير معدل ضربات القلب. إذا تعرض شخص ما للتسمم بأول أكسيد الكربون، فيجب إخراجه إلى الهواء النقي وإعطائه التنفس الاصطناعيفي حالات التسمم الخفيفة - أعط شاي قويأو القهوة.

كميات كبيرة من أول أكسيد الكربون (ثانيا ) تدخل الغلاف الجوي نتيجة للنشاط البشري. وهكذا، في المتوسط، تنبعث السيارة حوالي 530 كجم من ثاني أكسيد الكربون في الهواء سنويًا. عند احتراق لتر واحد من البنزين في محرك احتراق داخلي، تتراوح انبعاثات أول أكسيد الكربون من 150 إلى 800 جرام، وعلى الطرق السريعة الروسية، يبلغ متوسط ​​تركيز ثاني أكسيد الكربون 6-57 ملجم/م3، أي يتجاوز عتبة التسمم. يتراكم أول أكسيد الكربون في الساحات سيئة التهوية أمام المنازل الواقعة بالقرب من الطرق السريعة وفي الأقبية والجراجات. في السنوات الاخيرةتم تنظيم نقاط خاصة على الطرق لمراقبة محتوى أول أكسيد الكربون وغيره من منتجات الاحتراق غير الكامل للوقود (التحكم في CO-CH).

في درجة حرارة الغرفة، يكون أول أكسيد الكربون خاملًا تمامًا. لا يتفاعل مع الماء والمحاليل القلوية، أي أنه أكسيد غير مكون للملح، ولكن عند تسخينه يتفاعل مع القلويات الصلبة: CO + KOH = HCOOC (فورمات البوتاسيوم، ملح حمض الفورميك)؛ CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2. تُستخدم هذه التفاعلات لفصل الهيدروجين عن الغاز الاصطناعي (CO + 3H 2)، المتكون من تفاعل الميثان مع بخار الماء شديد السخونة.

من الخصائص المثيرة للاهتمام لأول أكسيد الكربون قدرته على تكوين مركبات تحتوي على معادن انتقالية - الكربونيلات، على سبيل المثال:ني +4 درجة مئوية ® 70 درجة مئوية ني (CO ) 4 .

أول أكسيد الكربون (II) ) هو عامل اختزال ممتاز. عند تسخينه، يتأكسد بواسطة أكسجين الهواء: 2CO + O 2 = 2CO 2. يمكن أيضًا إجراء هذا التفاعل في درجة حرارة الغرفة باستخدام محفز - البلاتين أو البلاديوم. يتم تركيب مثل هذه المحفزات على السيارات لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الكلور، يتكون غاز سام جدًا وهو الفوسجين (ركيب = 7.6 درجة مئوية): CO + Cl 2 = COCl 2 . في السابق، كان يستخدم كعامل حربي كيميائي، ولكنه الآن يستخدم في إنتاج بوليمرات البولي يوريثان الاصطناعية.

يستخدم أول أكسيد الكربون في صهر الحديد والصلب لاختزال الحديد من الأكاسيد، كما أنه يستخدم على نطاق واسع في التخليق العضوي. عندما يكون خليط من أكسيد الكربون (ثانيا ) مع الهيدروجين، اعتمادا على الظروف (درجة الحرارة، الضغط)، يتم تشكيل منتجات مختلفة - الكحول، مركبات الكربونيل، الأحماض الكربوكسيلية. خصوصاً أهمية عظيمةلديه تفاعل تخليق الميثانول: CO + 2H 2 = CH3OH ، وهو أحد المنتجات الرئيسية للتوليف العضوي. يستخدم أول أكسيد الكربون لتخليق جين الفوس، وحمض الفورميك، كوقود عالي السعرات الحرارية.