Ugljični oksidi

Posljednjih godina u pedagoškoj nauci prednost se daje učenju usmjerenom na ličnost. Formiranje individualnih osobina ličnosti događa se u procesu aktivnosti: učenja, igre, rada. Stoga je važan faktor u učenju organizacija procesa učenja, priroda odnosa između nastavnika i učenika i učenika među sobom. Na osnovu ovih ideja, pokušavam na poseban način izgraditi obrazovni proces. Istovremeno, svaki učenik bira svoj tempo izučavanja gradiva, ima mogućnost da radi na njemu dostupnom nivou, u situaciji uspjeha. Na lekciji je moguće savladati i poboljšati ne samo predmetne, već i opšte obrazovne vještine kao što su postavljanje obrazovnog cilja, odabir sredstava i načina za njegovo postizanje, praćenje postignuća i ispravljanje grešaka. Učenici uče da rade sa literaturom, prave bilješke, dijagrame, crteže, rade u grupi, u paru, individualno, konstruktivno razmjenjuju mišljenja, logički rasuđuju i donose zaključke.

Provođenje ovakvih lekcija nije lako, ali ako uspijete osjećate zadovoljstvo. Nudim skriptu za jednu od mojih lekcija. Prisustvovale su mu kolege, uprava i psiholog.

Vrsta lekcije. Učenje novog gradiva.

Ciljevi. Na osnovu motivacije i ažuriranja osnovnih znanja i vještina učenika, razmotriti strukturu, fizička i hemijska svojstva, proizvodnju i upotrebu ugljičnog dioksida i ugljičnog dioksida.

Članak je pripremljen uz podršku web stranice www.Artifex.Ru. Ako odlučite da proširite svoje znanje u oblasti savremene umetnosti, onda optimalno rešenjeće posjetiti web stranicu www.Artifex.Ru. Kreativni almanah ARTIFEX omogućiće vam da se upoznate sa delima savremene umetnosti bez napuštanja kuće. Više detaljne informacije možete ga pronaći na web stranici www.Artifex.Ru. Nikad nije kasno da počnete da širite svoje vidike i osećaj za lepo.

Oprema i reagensi. Karte „Programirana anketa“, dijagram plakata, uređaji za proizvodnju plinova, čaše, epruvete, aparat za gašenje požara, šibice; krečna voda, natrijum oksid, kreda, hlorovodonična kiselina, indikatorski rastvori, H 2 SO 4 (konc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Dijagram postera
„Molekularna struktura ugljen monoksid(ugljen(II) monoksid) CO"

TOKOM NASTAVE

Stolovi za studente u kabinetu su raspoređeni u krug. Nastavnik i učenici imaju mogućnost slobodnog kretanja do laboratorijskih stolova (1, 2, 3). Tokom časa djeca sjede za stolovima za učenje (4, 5, 6, 7, ...) jedni s drugima po želji (slobodne grupe od 4 osobe).

Učitelju. Mudra kineska poslovica(prelijepo napisano na tabli) čita:

„Čujem - zaboravim,
Vidim - sećam se
Da - razumem.”

Slažete li se sa zaključcima kineskih mudraca?

Koje ruske poslovice odražavaju kinesku mudrost?

Djeca daju primjere.

Učitelju. Zaista, samo stvarajući, stvarajući se može primiti vrijedan proizvod: nove supstance, uređaji, mašine, kao i nematerijalne vrednosti - zaključci, generalizacije, zaključci. Pozivam vas danas da učestvujete u istraživanju svojstava dvije supstance. Poznato je da prilikom tehničkog pregleda automobila vozač daje potvrdu o stanju izduvnih gasova automobila. Koja je koncentracija plina navedena u certifikatu?

(O t v e t. SO.)

Student. Ovaj gas je otrovan. Kada uđe u krv, izaziva trovanje organizma („pečenje“, otuda i naziv oksida – ugljični monoksid). Nalazi se u izduvnim gasovima automobila u količinama opasnim po život.(čita se izvještaj iz novina o vozaču koji je zaspao u garaži dok je motor radio i umro). Protuotrov za trovanje ugljičnim monoksidom je udisanje svježeg zraka i čistog kisika. Drugi ugljični monoksid je ugljični dioksid.

Učitelju. Na vašim stolovima je kartica „Programirana anketa“. Upoznajte se sa njegovim sadržajem i na praznom papiru označite brojeve onih zadataka za koje na osnovu svog životnog iskustva znate odgovore. Nasuprot broju iskaza zadatka napišite formulu ugljičnog monoksida na koju se ova izjava odnosi.

Student konsultanti (2 osobe) prikupljaju listove odgovora i na osnovu rezultata odgovora formiraju nove grupe za naredni rad.

Programirano istraživanje “Ugljični oksidi”

1. Molekul ovog oksida sastoji se od jednog atoma ugljika i jednog atoma kisika.

2. Veza između atoma u molekulu je polarna kovalentna.

3. Gas koji je praktično nerastvorljiv u vodi.

4. Molekul ovog oksida sadrži jedan atom ugljika i dva atoma kisika.

5. Nema miris ni boju.

6. Gas rastvorljiv u vodi.

7. Ne pretvara se u tečnost čak ni na –190 °C ( t kip = –191,5 °C).

8. Kiseli oksid.

9. Lako se kompresuje, na 20 °C pod pritiskom od 58,5 atm postaje tečan i stvrdne u „suvi led“.

10. Nije otrovno.

11. Ne stvara soli.

12. Zapaljivo

13. Interagira sa vodom.

14. Interagira sa bazičnim oksidima.

15. Reaguje sa oksidima metala, redukujući slobodne metale iz njih.

16. Dobiva se reakcijom kiselina sa solima ugljične kiseline.

17. I.

18. Interagira sa alkalijama.

19. Izvor ugljika koji biljke apsorbiraju u staklenicima i plastenicima dovodi do povećanja prinosa.

20. Koristi se za gaziranje vode i pića.

Učitelju. Ponovo pregledajte sadržaj kartice. Grupirajte informacije u 4 bloka:

struktura,

fizička svojstva,

hemijska svojstva,

primanje.

Nastavnik svakoj grupi učenika daje priliku da govori i sumira prezentacije. Zatim učenici različitih grupa biraju svoj plan rada – redosled proučavanja oksida. U tu svrhu oni numeriraju blokove informacija i opravdavaju svoj izbor. Redosled učenja može biti kao što je gore napisano, ili sa bilo kojom drugom kombinacijom od četiri označena bloka.

Nastavnik skreće pažnju učenika na ključne tačke teme. Budući da su ugljični oksidi plinovite tvari, s njima se mora pažljivo rukovati (sigurnosne upute). Nastavnik odobrava plan za svaku grupu i dodjeljuje konsultante (unaprijed pripremljene učenike).

Demonstracioni eksperimenti

1. Sipanje ugljičnog dioksida iz stakla u staklo.

2. Gašenje svijeća u čaši kako se CO 2 akumulira.

3. Stavite nekoliko malih komada suhog leda u čašu vode. Voda će proključati i iz nje će se izliti gusti bijeli dim.

CO 2 gas se ukapljuje već na sobnoj temperaturi pod pritiskom od 6 MPa. U tečnom stanju se skladišti i transportuje u čeličnim cilindrima. Ako otvorite ventil takvog cilindra, tekući CO 2 će početi da isparava, zbog čega dolazi do snažnog hlađenja i dio plina se pretvara u snijeg nalik masu - "suhi led", koji se pritiska i koristi za skladištenje sladoled.

4. Demonstracija aparata za gašenje požara hemijskom pjenom (CFO) i objašnjenje principa njegovog rada pomoću modela - epruvete sa čepom i cijevi za odvod plina.

Informacije o struktura u tabeli br. 1 (instrukcijske kartice 1 i 2, struktura molekula CO i CO 2).

Informacije o fizička svojstva– za stolom br. 2 (rad sa udžbenikom – Gabrielyan O.S. Hemija-9. M.: Drfa, 2002, str. 134–135).

Podaci o pripremi i hemijskim svojstvima– na tabelama br. 3 i 4 (nastavne kartice 3 i 4, uputstvo za praktičan rad, str. 149–150 udžbenika).

Praktičan rad Priprema ugljičnog monoksida (IV) i proučavanje njegovih svojstava Stavite nekoliko komada krede ili mramora u epruvetu i dodajte malo razrijeđene klorovodične kiseline. Brzo zatvorite cijev čepom i cijevi za izlaz plina. Stavite kraj epruvete u drugu epruvetu koja sadrži 2–3 ml krečne vode. Gledajte nekoliko minuta kako mjehurići plina prolaze kroz krečnu vodu. Zatim uklonite kraj cijevi za izlaz plina iz otopine i isperite ga u destilovanoj vodi. Stavite epruvetu u drugu epruvetu sa 2-3 ml destilovane vode i propuštajte gas kroz nju. Nakon nekoliko minuta izvadite epruvetu iz otopine i dodajte nekoliko kapi plavog lakmusa u dobivenu otopinu. U epruvetu sipajte 2-3 ml razblaženog rastvora natrijum hidroksida i dodajte nekoliko kapi fenolftaleina. Zatim propustite gas kroz rastvor. Odgovori na pitanja. Pitanja 1. Šta se dešava kada se kreda ili mermer tretiraju hlorovodoničnom kiselinom? 2. Zašto, kada se ugljični dioksid propušta kroz krečnu vodu, otopina prvo postaje zamućena, a zatim se vapno rastvara? 3. Šta se dešava kada se ugljen(IV) monoksid propušta kroz destilovanu vodu? Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku. Prepoznavanje karbonata Četiri epruvete koje su vam date sadrže kristalne supstance: natrijum sulfat, cink hlorid, kalijum karbonat, natrijum silikat. Odredite koja se supstanca nalazi u svakoj epruveti. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku.

Zadaća

Nastavnik predlaže kući karticu “Programirano istraživanje” i, pripremajući se za sljedeću lekciju, razmišljati o načinima za dobijanje informacija. (Kako ste znali da se gas koji proučavate ukapljuje, reaguje sa kiselinom, da je otrovan, itd.?)

Samostalan rad studenti

Praktičan rad grupe djece nastupaju različitim brzinama. Stoga se igre nude onima koji brže završe posao.

Peti točak

Četiri supstance mogu imati nešto zajedničko, ali peta supstanca se izdvaja iz serije, suvišna je.

1. Karbon, dijamant, grafit, karbid, karabin. (Karbid.)

2. Antracit, treset, koks, ulje, staklo. (Čaša.)

3. Krečnjak, kreda, mermer, malahit, kalcit. (Malahit.)

4. Kristalna soda, mermer, potaša, kaustik, malahit. (Zajedljivo.)

5. Fozgen, fosfin, cijanovodonična kiselina, kalijum cijanid, ugljični disulfid. (Fosfin.)

6. Morska voda, mineralna voda, destilovana voda, podzemna voda, tvrda voda. (Destilovana voda.)

7. Krečno mlijeko, puh, gašeni kreč, krečnjak, krečna voda. (krečnjak.)

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

Sinonimi

Napišite hemijske formule supstanci ili njihova imena.

1. Halogeni -... (hlor ili brom.)

2. Magnezit – ... (MgCO 3.)

3. Urea –... ( Urea H 2 NC(O)NH 2 .)

4. Potaš - ... (K 2 CO 3.)

5. Suhi led - ... (CO 2.)

6. Vodikov oksid –... ( Voda.)

7. Amonijak – … (10% vodeni rastvor amonijak.)

8. Soli azotne kiseline –... ( Nitrati– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Prirodni plin – ... ( Metan CH 4.)

Antonimi

Napišite hemijske termine koji su po značenju suprotni od predloženih.

1. Oksidant –... ( Redukciono sredstvo.)

2. Donator elektrona –… ( Akceptor elektrona.)

3. Svojstva kiselina – ... ( Osnovna svojstva.)

4. Disocijacija –… ( Udruženje.)

5. Adsorpcija – ... ( Desorpcija.)

6. Anoda –... ( Katoda.)

7. Anion –… ( Kation.)

8. Metal –… ( Nemetalni.)

9. Početne supstance –... ( Proizvodi reakcije.)

Potražite uzorke

Uspostaviti znak koji kombinuje navedene supstance i pojave.

1. Dijamant, karabin, grafit – ... ( Alotropske modifikacije ugljika.)

2. Staklo, cement, cigla - ... ( Građevinski materijali.)

3. Disanje, truljenje, vulkanska erupcija - ... ( Procesi praćeni oslobađanjem ugljičnog dioksida.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( Jedinjenja elemenata IV grupe.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Kiseonička jedinjenja ugljenika.)

−110,52 kJ/mol Pritisak pare 35 ± 1 atm Hemijska svojstva Rastvorljivost u vodi 0,0026 g/100 ml Klasifikacija Reg. CAS broj 630-08-0 PubChem Reg. EINECS broj 211-128-3 SMILES InChI Reg. EC broj 006-001-00-2 RTECS FG3500000 ChEBI UN broj 1016 ChemSpider Sigurnost Toksičnost NFPA 704 Podaci su zasnovani na standardnim uslovima (25 °C, 100 kPa) osim ako nije drugačije navedeno.

Ugljen monoksid (ugljen monoksid, ugljen monoksid, ugljen(II) monoksid) je bezbojan, izuzetno toksičan gas, bez ukusa i mirisa, lakši od vazduha (u normalnim uslovima). Hemijska formula - CO.

Struktura molekula

Zbog prisustva trostruke veze, molekula CO je vrlo jaka (energija disocijacije 1069 kJ/mol, ili 256 kcal/mol, što je veće od bilo koje druge dvoatomske molekule) i ima malu međunuklearnu udaljenost ( d C≡O =0,1128 nm ili 1,13 Å).

Molekul je slabo polariziran, njegov električni dipolni moment μ = 0,04⋅10 −29 C m. Brojne studije su pokazale da je negativni naboj u molekuli CO koncentrisan na atomu ugljika C − ←O + (smjer dipolnog momenta u molekulu je suprotan od prethodno pretpostavljenog). Energija jonizacije 14,0 eV, konstanta sprege sile k = 18,6 .

Svojstva

Ugljen(II) monoksid je gas bez boje, ukusa i mirisa. Zapaljivo Takozvani „miris ugljen monoksida“ je zapravo miris organskih nečistoća.

Svojstva ugljičnog monoksida

Standardna Gibbsova energija formiranja Δ G	−137,14 kJ/mol (g) (na 298 K)
Standardna obrazovna entropija S	197,54 J/mol K (g) (na 298 K)
Standardni molarni toplotni kapacitet C str	29,11 J/mol K (g) (na 298 K)
Entalpija topljenja Δ H pl	0,838 kJ/mol
Entalpija ključanja Δ H bale	6,04 kJ/mol
Kritična temperatura t Crete	−140,23 °C
Kritični pritisak P Crete	3.499 MPa
Kritična gustina ρ krit	0,301 g/cm³

Glavne vrste kemijskih reakcija u koje je uključen ugljik(II) monoksid su reakcije adicije i redoks reakcije, u kojima on pokazuje redukcijska svojstva.

Na sobnoj temperaturi CO je neaktivan; njegova hemijska aktivnost se značajno povećava kada se zagreje iu rastvorima. Dakle, u otopinama reducira soli, , i druge u metale već na sobnoj temperaturi. Kada se zagrije, smanjuje i druge metale, na primjer CO + CuO → Cu + CO 2. Široko se koristi u pirometalurgiji. Metoda za kvalitativnu detekciju CO zasniva se na reakciji CO u rastvoru sa paladijum hloridom, vidi dole.

Oksidacija CO u otopini često se događa značajnom brzinom samo u prisustvu katalizatora. Prilikom odabira potonjeg, glavnu ulogu igra priroda oksidacijskog sredstva. Tako KMnO 4 najbrže oksidira CO u prisustvu fino usitnjenog srebra, K 2 Cr 2 O 7 - u prisustvu soli, KClO 3 - u prisustvu OsO 4. Općenito, CO je po svojim redukcijskim svojstvima sličan molekularnom vodiku.

Ispod 830 °C jači reduktor je CO, a iznad njega je vodonik. Dakle, reakcijska ravnoteža

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

do 830 °C pomiče se udesno, iznad 830 °C ulijevo.

Zanimljivo je da postoje bakterije koje oksidacijom CO dobijaju energiju koja im je potrebna za život.

Ugljen(II) monoksid gori plamenom plave boje(temperatura početka reakcije 700 °C) u zraku:

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\rightarrow 2CO_(2)))) (Δ G° 298 = −257 kJ, Δ S° 298 = −86 J/K).

Temperatura sagorevanja CO može dostići 2100 °C. Reakcija sagorevanja je lančana reakcija, a inicijatori su male količine jedinjenja koja sadrže vodonik (voda, amonijak, sumporovodik itd.)

Zahvaljujući tako dobrom kaloričnu vrijednost, CO je komponenta raznih tehničkih gasnih mešavina (vidi, na primer, generatorski gas), koji se koristi, između ostalog, za grejanje. Eksplozivno kada se pomiješa sa zrakom; donja i gornja koncentracijska granica širenja plamena: od 12,5 do 74% (volumenski).

halogeni. Reakcija s hlorom dobila je najveću praktičnu primjenu:

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

Reakcijom CO sa F 2, pored karbonil fluorida COF 2, možete dobiti i peroksidno jedinjenje (FCO) 2 O 2. Njegove karakteristike: tačka topljenja -42 °C, tačka ključanja +16 °C, ima karakterističan miris (slično mirisu ozona), kada se zagreje iznad 200 °C, eksplozivno se razlaže (produkti reakcije CO 2, O 2 i COF 2 ), u kiseloj sredini reaguje sa kalijum jodidom prema jednačini:

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

Ugljen(II) monoksid reaguje sa halkogenima. Sa sumporom stvara ugljični sulfid COS, reakcija se događa kada se zagrije, prema jednadžbi:

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\rightarrow COS))) (Δ G° 298 = −229 kJ, Δ S° 298 = −134 J/K).

Dobijeni su i slični ugljični selenoksid CSe i ugljični teluroksid COTe.

Vraća SO 2:

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

Sa prelaznim metalima stvara zapaljiva i toksična jedinjenja - karbonile, kao što su , , , , itd. Neki od njih su isparljivi.

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

Ugljen(II) monoksid je slabo rastvorljiv u vodi, ali ne reaguje sa njim. Takođe ne reaguje sa rastvorima alkalija i kiselina. Međutim, on reaguje sa alkalijskim topljenjem i formira odgovarajuće formate:

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

Zanimljiva je reakcija ugljen(II) monoksida sa metalnim kalijumom u rastvoru amonijaka. Time nastaje eksplozivno jedinjenje kalijev dioksodikarbonat:

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\rightarrow K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\rightarrow ))) alkoholi + linearni alkani.

Ovaj proces je izvor proizvodnje tako važnih industrijskih proizvoda kao što su metanol, sintetičko dizel gorivo, polihidrični alkoholi, ulja i maziva.

Fiziološko djelovanje

Toksičnost

Ugljen monoksid je veoma toksičan.

Toksičan učinak ugljičnog monoksida (II) nastaje zbog stvaranja karboksihemoglobina - mnogo jačeg karbonilnog kompleksa sa hemoglobinom, u poređenju sa kompleksom hemoglobina sa kisikom (oksihemoglobin). Time su blokirani procesi transporta kiseonika i ćelijskog disanja. Koncentracije u vazduhu veće od 0,1% dovode do smrti u roku od jednog sata.

• Žrtvu treba odnijeti Svježi zrak. U slučaju trovanja blagi stepen dovoljna je hiperventilacija pluća kiseonikom.
• Umjetna ventilacija.
• Lobelin ili kofein ispod kože.
• Karboksilaza intravenozno.

Svjetska medicina ne poznaje pouzdane antidote za upotrebu u slučajevima trovanja ugljičnim monoksidom.

Zaštita od ugljenika(II).

Endogeni ugljen monoksid

Endogeni ugljični monoksid normalno proizvode stanice ljudi i životinja i služi kao signalni molekul. Ima poznatu fiziološku ulogu u tijelu, posebno kao neurotransmiter i uzrokuje vazodilataciju. Zbog uloge endogenog ugljičnog monoksida u tijelu, poremećaji u njegovom metabolizmu su povezani sa razne bolesti, kao što su neurodegenerativne bolesti, ateroskleroza krvnih sudova, hipertenzija, zatajenje srca, različiti upalni procesi.

Endogeni ugljični monoksid nastaje u tijelu zbog oksidacijskog djelovanja enzima hem oksigenaze na hem, koji je produkt razaranja hemoglobina i mioglobina, kao i drugih proteina koji sadrže hem. Ovaj proces uzrokuje stvaranje u ljudskoj krvi velika količina karboksihemoglobin, čak i ako osoba ne puši i ne diše atmosferski zrak (koji uvijek sadrži male količine egzogenog ugljičnog monoksida), već čisti kisik ili mješavinu dušika i kisika.

Nakon prvih dokaza iz 1993. da je endogeni ugljični monoksid normalan neurotransmiter u ljudskom tijelu, kao i jedan od tri endogena plina koji normalno moduliraju upalne reakcije u tijelu (druga dva su dušikov oksid (II) i sumporovodik), endogeni ugljični monoksid privukao je značajnu pažnju kliničara i istraživača kao važan biološki regulator. U mnogim tkivima se pokazalo da su sva tri gorenavedena plina protuupalni agensi, vazodilatatori, a također indukuju angiogenezu. Međutim, nije sve tako jednostavno i nedvosmisleno. Angiogeneza - ne uvijek blagotvorno dejstvo, jer on, posebno, igra ulogu u rastu malignih tumora, a također je jedan od uzroka oštećenja mrežnice tijekom makularne degeneracije. Posebno je važno napomenuti da pušenje (glavni izvor ugljičnog monoksida u krvi, koji proizvodi nekoliko puta veće koncentracije od prirodne proizvodnje) povećava rizik od makularne degeneracije mrežnice za 4-6 puta.

Postoji teorija da u nekim sinapsama nervne celije, gdje dolazi do dugotrajnog pohranjivanja informacija, ćelija primateljica, kao odgovor na primljeni signal, proizvodi endogeni ugljični monoksid, koji šalje signal natrag u ćeliju koja odašilje, čime je obavještava o svojoj spremnosti da nastavi primati signale od nje i povećanje aktivnosti ćelije predajnika signala. Neke od ovih nervnih ćelija sadrže gvanilat ciklazu, enzim koji se aktivira izlaganjem endogenom ugljen monoksidu.

Istraživanja o ulozi endogenog ugljičnog monoksida kao protuupalne tvari i citoprotektora provedena su u mnogim laboratorijama širom svijeta. Ova svojstva endogenog ugljičnog monoksida čine učinak na njegov metabolizam zanimljivom terapijskom metom za liječenje različitih patoloških stanja kao što su oštećenje tkiva uzrokovano ishemijom i naknadnom reperfuzijom (na primjer, infarkt miokarda, ishemijski moždani udar), odbacivanje transplantata, vaskularna ateroskleroza, teška sepsa, teška malarija, autoimune bolesti. Provedeno uključujući kliničkim ispitivanjima na ljudima, ali njihovi rezultati još nisu objavljeni.

Da sumiramo, ono što se 2015. godine zna o ulozi endogenog ugljičnog monoksida u tijelu može se sažeti na sljedeći način:

• Endogeni ugljen monoksid je jedan od važnih endogenih signalnih molekula;
• Endogeni ugljen monoksid modulira funkcije centralnog nervnog sistema i kardiovaskularnog sistema;
• Endogeni ugljen monoksid inhibira agregaciju trombocita i njihovo prianjanje na zidove krvnih sudova;
• Utjecaj na metabolizam endogenog ugljičnog monoksida u budućnosti može biti jedna od važnih terapijskih strategija za brojne bolesti.

Istorija otkrića

Toksičnost dima koji se oslobađa kada gori ugalj opisali su Aristotel i Galen.

Ugljen(II) monoksid je prvi proizveo francuski hemičar Jacques de Lassonne zagrijavanjem cink oksida sa ugljem, ali je u početku zamijenjen vodonikom jer je gorio plavim plamenom.

Činjenicu da ovaj plin sadrži ugljik i kisik otkrio je engleski hemičar William Cruyckshank. Toksičnost plina proučavao je 1846. godine francuski liječnik Claude Bernard u eksperimentima na psima.

Ugljen(II) monoksid izvan Zemljine atmosfere prvi je otkrio belgijski naučnik M. Migeotte 1949. godine prisustvom glavnog vibraciono-rotacionog pojasa u IR spektru Sunca. Ugljen(II) monoksid je otkriven u međuzvjezdanom mediju 1970. godine.

Potvrda

Industrijska metoda

• Nastaje tokom sagorevanja ugljika ili jedinjenja na bazi ugljika (na primjer, benzina) u uvjetima nedostatka kisika:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\rightarrow 2CO)))(termički efekat ove reakcije je 220 kJ),

• ili kod redukcije ugljičnog dioksida vrućim ugljem:

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\rightleftarrows 2CO))) (Δ H= 172 kJ, Δ S= 176 J/K)

Ova reakcija se javlja tokom vatre peći kada se klapna peći zatvori prerano (prije nego što je ugalj potpuno izgorio). Ugljični monoksid (II) koji nastaje u ovom slučaju, zbog svoje toksičnosti, uzrokuje fiziološke poremećaje (“pare”), pa čak i smrt (vidi dolje), otuda i jedno od trivijalnih naziva – “ugljični monoksid”.

Reakcija redukcije ugljičnog dioksida je reverzibilna, a utjecaj temperature na ravnotežno stanje ove reakcije prikazan je na grafikonu. Tok reakcije udesno je osiguran faktorom entropije, a lijevo faktorom entalpije. Na temperaturama ispod 400 °C ravnoteža je gotovo potpuno pomjerena ulijevo, a na temperaturama iznad 1000 °C udesno (prema stvaranju CO). At niske temperature brzina ove reakcije je veoma niska, tako da je ugljen(II) monoksid prilično stabilan u normalnim uslovima. Ova ravnoteža ima poseban naziv Boudoir balans.

• Smjese ugljičnog monoksida (II) sa drugim supstancama dobijaju se propuštanjem zraka, vodene pare itd. kroz sloj vrućeg koksa, kamena ili mrki ugalj itd. (vidi generatorski gas, vodeni gas, mešani gas, sintetski gas).

Laboratorijska metoda

• Razgradnja tekuće mravlje kiseline pod djelovanjem vruće koncentrirane sumporne kiseline ili propuštanjem plinovite mravlje kiseline preko fosfornog oksida P 2 O 5. Shema reakcije:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + CO . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.))) Također je moguće tretirati mravlju kiselinu hlorosulfonskom kiselinom. Ova reakcija se odvija na uobičajenim temperaturama prema sljedećoj shemi: 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 .)))

• Zagrijavanje mješavine oksalne i koncentrirane sumporne kiseline. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

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.)))

• Zagrijavanje mješavine kalijum heksacijanoferata(II) sa koncentrovanom sumpornom kiselinom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

K 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 .)))

• Redukcija iz cink karbonata magnezijem kada se zagrijava:

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

Određivanje ugljičnog monoksida (II)

Prisustvo CO može se kvalitativno utvrditi potamnjivanjem otopina paladij hlorida (ili papira natopljenog ovom otopinom). Zamračenje je povezano s oslobađanjem finog metalnog paladija prema sljedećoj shemi:

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

Ova reakcija je veoma osetljiva. Standardni rastvor: 1 gram paladijum hlorida na litar vode.

Kvantitativno određivanje ugljen(II) monoksida zasniva se na jodometrijskoj reakciji:

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).)))

Aplikacija

• Ugljen(II) monoksid je međureagens koji se koristi u reakcijama sa vodonikom u kritičnim industrijskim procesima za proizvodnju organskih alkohola i direktnih ugljovodonika.
• Ugljični monoksid (II) se koristi za preradu životinjskog mesa i ribe, dajući im jarko crvenu boju i izgled svježine bez promjene okusa (tehnologija Čisti dim I Neukusni dim). Dozvoljena koncentracija CO je 200 mg/kg mesa.
• Ugljen(II) monoksid je glavna komponenta generatorskog gasa, koji se koristi kao gorivo u vozilima na gas.
• Ugljenmonoksid iz izduvnih gasova motora nacisti su koristili tokom Drugog svetskog rata za masovno ubijanje ljudi trovanjem.

Ugljen(II) monoksid u Zemljinoj atmosferi

Postoje prirodni i antropogeni izvori ulaska u Zemljinu atmosferu. U prirodnim uslovima, na površini Zemlje, CO nastaje prilikom nepotpune anaerobne razgradnje organskih jedinjenja i tokom sagorevanja biomase, uglavnom tokom šumskih i stepskih požara. Ugljični monoksid (II) nastaje u tlu i biološki (oslobađaju ga živi organizmi) i nebiološki. Eksperimentalno je dokazano oslobađanje ugljičnog monoksida (II) zbog fenolnih spojeva uobičajenih u zemljištima, koji sadrže OCH 3 ili OH grupe u orto- ili para-položajima u odnosu na prvu hidroksilnu grupu.

Ukupna ravnoteža nebiološke proizvodnje CO i njegove oksidacije mikroorganizmima zavisi od specifičnih uslova sredine, prvenstveno vlažnosti i . Na primjer, ugljični(II) monoksid se oslobađa direktno u atmosferu iz sušnih tla, stvarajući tako lokalne maksimume koncentracije ovog plina.

U atmosferi, CO je proizvod lanaca reakcija koje uključuju metan i druge ugljovodonike (prvenstveno izopren).

Glavni antropogeni izvor CO trenutno su izduvni gasovi iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ugljenmonoksid nastaje kada se ugljovodonična goriva sagorevaju u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem na nedovoljnim temperaturama ili je sistem za dovod vazduha loše podešen (isporučuje se nedovoljno kiseonika za oksidaciju CO u CO 2). U prošlosti, značajan dio antropogenog unosa CO u atmosferu bio je obezbjeđen svjetlosnim plinom, koji se koristio za unutarnju rasvjetu u 19. stoljeću. Sastav mu je bio približno isti kao i vodeni plin, odnosno sadržavao je do 45% ugljičnog monoksida (II). Ne koristi se u komunalnom sektoru zbog prisustva mnogo jeftinijeg i energetski efikasnijeg analoga -

Sve što nas okružuje sastoji se od spojeva raznih hemijskih elemenata. Ne udišemo samo zrak, već složeno organsko jedinjenje koje sadrži kisik, dušik, vodik, ugljični dioksid i druge potrebne komponente. Utjecaj mnogih od ovih elemenata na ljudsko tijelo posebno i na život na Zemlji općenito još nije u potpunosti proučen. U cilju razumijevanja procesa međudjelovanja elemenata, gasova, soli i drugih formacija među sobom, u školski predmet je uveden predmet „Hemija“. 8. razred je početak nastave hemije po odobrenom opšteobrazovnom programu.

Jedan od najčešćih spojeva koji se nalaze i u zemljinoj kori i u atmosferi je oksid. Oksid je spoj bilo kojeg hemijski element sa atomom kiseonika. Čak je i izvor svega života na Zemlji - voda, vodonik oksid. Ali u ovom članku nećemo govoriti o oksidima općenito, već o jednom od najčešćih spojeva - ugljičnom monoksidu. Ova jedinjenja se dobijaju spajanjem atoma kiseonika i ugljika. Ova jedinjenja mogu sadržavati različite količine atoma ugljika i kisika, ali postoje dva glavna spoja ugljika i kisika: ugljični monoksid i ugljični dioksid.

Hemijska formula i način proizvodnje ugljičnog monoksida

Koja je njegova formula? Ugljični monoksid je prilično lako zapamtiti - CO. Molekul ugljičnog monoksida formira se trostrukom vezom, te stoga ima prilično veliku snagu veze i vrlo malu međunuklearnu udaljenost (0,1128 nm). Energija rupture ovog hemijskog jedinjenja je 1076 kJ/mol. Trostruka veza nastaje zbog činjenice da element ugljik ima p-orbitalu u svojoj atomskoj strukturi koju ne zauzimaju elektroni. Ova okolnost stvara priliku da atom ugljika postane akceptor elektronskog para. Atom kisika, naprotiv, ima nepodijeljeni par elektrona u jednoj od p-orbitala, što znači da ima sposobnost doniranja elektrona. Kada se ova dva atoma spoje, pored dvije kovalentne veze, pojavljuje se i treća - kovalentna veza donor-akceptor.

Postoji razne načine dobijanje CO Jedan od najjednostavnijih je propuštanje ugljičnog dioksida preko vrućeg uglja. U laboratorijskim uslovima ugljen monoksid se proizvodi upotrebom sledeća reakcija: Mravlja kiselina se zagrijava sa sumpornom kiselinom, koja razdvaja mravlju kiselinu na vodu i ugljični monoksid.

CO se također oslobađa kada se zagriju oksalna i sumporna kiselina.

Fizička svojstva CO

Ugljenmonoksid (2) ima sljedeća fizička svojstva - bezbojan je plin bez izraženog mirisa. Svi strani mirisi koji se pojavljuju tokom curenja ugljičnog monoksida produkti su razgradnje organskih nečistoća. Mnogo je lakši od vazduha, izuzetno toksičan, veoma slabo rastvorljiv u vodi i veoma zapaljiv.

Najvažnije svojstvo CO je njegov negativan učinak na ljudski organizam. Trovanje ugljičnim monoksidom može dovesti do fatalni ishod. Učinci ugljičnog monoksida na ljudsko tijelo bit će detaljnije razmotreni u nastavku.

Hemijska svojstva CO

Glavne kemijske reakcije u kojima se mogu koristiti ugljični oksidi (2) su redoks reakcije i reakcije adicije. Redoks reakcija se izražava u sposobnosti CO da reducira metal iz oksida miješajući ih uz daljnje zagrijavanje.

U interakciji s kisikom nastaje ugljični dioksid i oslobađa se značajna količina topline. Ugljen monoksid gori plavkastim plamenom. Vrlo važna funkcija ugljičnog monoksida je njegova interakcija s metalima. Kao rezultat takvih reakcija nastaju metalni karbonili, od kojih je velika većina kristalnih tvari. Koriste se za proizvodnju ultra čistih metala, kao i za nanošenje metalnih premaza. Inače, karbonili su se dobro pokazali kao katalizatori hemijskih reakcija.

Hemijska formula i način proizvodnje ugljičnog dioksida

Ugljični dioksid, ili ugljični dioksid, ima hemijsku formulu CO 2 . Struktura molekula je malo drugačija od strukture CO. IN ovo obrazovanje ugljenik ima oksidaciono stanje +4. Struktura molekula je linearna, što znači da je nepolarna. Molekul CO 2 nije tako jak kao CO. Zemljina atmosfera sadrži oko 0,03% ugljičnog dioksida ukupne zapremine. Povećanje ovog indikatora uništava ozonski omotač Zemlje. U nauci se ovaj fenomen naziva efekat staklene bašte.

Ugljični dioksid se može dobiti na različite načine. U industriji nastaje kao rezultat sagorijevanja dimnih plinova. Može biti nusproizvod procesa proizvodnje alkohola. Može se dobiti procesom razlaganja zraka na njegove glavne komponente, kao što su dušik, kisik, argon i druge. U laboratorijskim uslovima, ugljen monoksid (4) se može dobiti sagorevanjem krečnjaka, a kod kuće se ugljični dioksid može dobiti reakcijom limunska kiselina I soda bikarbona. Inače, upravo su se tako proizvodila gazirana pića na samom početku proizvodnje.

Fizička svojstva CO 2

Ugljični dioksid je bezbojna plinovita tvar bez karakterističnog oštrog mirisa. Zbog visokog oksidacionog broja ovaj plin ima blago kiselkast okus. Ovaj proizvod ne podržava proces sagorevanja, jer je i sam rezultat sagorevanja. Sa povećanom koncentracijom ugljičnog dioksida, osoba gubi sposobnost disanja, što dovodi do smrti. Utjecaj ugljičnog dioksida na ljudsko tijelo bit će detaljnije razmotren u nastavku. CO 2 je mnogo teži od zraka i vrlo je rastvorljiv u vodi čak i na sobnoj temperaturi.

Jedno od najzanimljivijih svojstava ugljičnog dioksida je da nema tekuće stanje pri normalnom atmosferskom tlaku. Međutim, ako se struktura ugljičnog dioksida izloži temperaturi od -56,6 °C i pritisku od oko 519 kPa, on se pretvara u bezbojnu tekućinu.

Kada temperatura značajno padne, gas je u stanju takozvanog „suvog leda“ i isparava na temperaturi višoj od -78 o C.

Hemijska svojstva CO 2

Po svojim hemijskim svojstvima, ugljen monoksid (4), čija je formula CO 2, tipičan je kiseli oksid i ima sva svoja svojstva.

1. Prilikom interakcije s vodom nastaje ugljična kiselina koja ima slabu kiselost i nisku stabilnost u otopinama.

2. Kada je u interakciji sa alkalijama, ugljen dioksid stvara odgovarajuću so i vodu.

3. Tokom interakcije sa aktivnim metalnim oksidima, podstiče stvaranje soli.

4. Ne podržava proces sagorevanja. Aktiviraj ovaj proces Mogu samo neki aktivni metali, kao što su litijum, kalijum, natrijum.

Utjecaj ugljičnog monoksida na ljudski organizam

Vratimo se glavnom problemu svih gasova - uticaju na ljudski organizam. Ugljenmonoksid spada u grupu gasova koji su izuzetno opasni po život. Za ljude i životinje izuzetno je jaka otrovna supstanca, koja ulaskom u organizam ozbiljno utiče na krv, nervni sistem tijelo i mišiće (uključujući srce).

Ugljen monoksid u vazduhu se ne može prepoznati, jer ovaj gas nema nikakav izrazit miris. Upravo zbog toga je opasan. Ulazeći u ljudsko tijelo kroz pluća, ugljični monoksid aktivira svoju destruktivnu aktivnost u krvi i počinje interakciju s hemoglobinom stotine puta brže od kisika. Kao rezultat, pojavljuje se vrlo stabilno jedinjenje koje se zove karboksihemoglobin. Ometa isporuku kiseonika iz pluća do mišića, što dovodi do gladovanja mišićnog tkiva. Mozak je zbog toga posebno ozbiljno pogođen.

Zbog nemogućnosti prepoznavanja trovanja ugljičnim monoksidom putem čula mirisa, trebali biste biti svjesni nekih osnovnih znakova koji se pojavljuju u ranim fazama:

• vrtoglavica praćena glavoboljom;
• zujanje u ušima i treperenje pred očima;
• palpitacije i kratak dah;
• crvenilo lica.

Nakon toga se razvija žrtva trovanja teška slabost, ponekad povraćanje. IN teški slučajevi Trovanje može uzrokovati nevoljne konvulzije, praćene daljnjim gubitkom svijesti i komom. Ako se pacijentu odmah ne pruži odgovarajuća zdravstvenu zaštitu, tada je moguća smrt.

Utjecaj ugljičnog dioksida na ljudski organizam

Ugljenični oksidi kiselosti +4 spadaju u kategoriju gasova koji guše. Drugim riječima, ugljični dioksid nije toksična tvar, ali može značajno utjecati na protok kisika u tijelu. Kada se nivo ugljičnog dioksida poveća na 3-4%, osoba postaje ozbiljno slaba i počinje se osjećati pospano. Kada se nivo poveća na 10%, počinju da se razvijaju jake glavobolje, vrtoglavica, gubitak sluha, a ponekad i gubitak svijesti. Ako koncentracija ugljičnog dioksida poraste na razinu od 20%, tada dolazi do smrti od gladovanja kisikom.

Liječenje trovanja ugljičnim dioksidom je vrlo jednostavno - dajte žrtvi pristup čist vazduh, ako je potrebno, uradite vještačko disanje. U krajnjem slučaju, potrebno je da žrtvu povežete sa ventilatorom.

Iz opisa utjecaja ova dva ugljična oksida na organizam možemo zaključiti da ugljični monoksid i dalje predstavlja veliku opasnost za čovjeka svojom visokom toksičnošću i ciljanim djelovanjem na organizam iznutra.

Ugljični dioksid nije toliko podmukao i manje je štetan za ljude, zbog čega ljudi aktivno koriste ovu tvar čak iu prehrambenoj industriji.

Upotreba ugljičnih oksida u industriji i njihov utjecaj na različite aspekte života

Ugljični oksidi imaju vrlo široku primjenu u različitim poljima ljudske djelatnosti, a njihov spektar je izuzetno bogat. Dakle, ugljen monoksid se široko koristi u metalurgiji u procesu topljenja livenog gvožđa. CO je stekao široku popularnost kao materijal za skladištenje hrane u hladnjaku. Ovaj oksid se koristi za preradu mesa i ribe kako bi im dao svjež izgled, a ne promijenio okus. Važno je ne zaboraviti na toksičnost ovog plina i zapamtiti da dopuštena doza ne smije prelaziti 200 mg po 1 kg proizvoda. CO in U poslednje vreme Sve se više koristi u automobilskoj industriji kao gorivo za vozila na plin.

Ugljični dioksid nije toksičan, pa se njegova primjena široko koristi prehrambena industrija, gdje se koristi kao konzervans ili sredstvo za dizanje. CO 2 se također koristi u proizvodnji mineralnih i gaziranih voda. U svom čvrstom obliku („suhi led“), često se koristi u zamrzivačima za održavanje konstantno niske temperature u prostoriji ili uređaju.

Vrlo su popularni aparati za gašenje požara ugljičnim dioksidom, čija pjena potpuno izoluje vatru od kiseonika i sprečava da se vatra razbukta. Shodno tome, još jedno područje primjene je Sigurnost od požara. Cilindri u zračnim pištoljima također su napunjeni ugljičnim dioksidom. I naravno, skoro svako od nas je pročitao od čega se sastoji osvježivač zraka. Da, jedna od komponenti je ugljični dioksid.

Kao što vidimo, zbog svoje minimalne toksičnosti, ugljični dioksid je sve češći Svakodnevni život ljudi, dok je ugljični monoksid našao primjenu u teškoj industriji.

Postoje i drugi spojevi ugljika s kisikom; na sreću, formula ugljika i kisika omogućava korištenje različitih varijanti spojeva s različitim brojem atoma ugljika i kisika. Brojni oksidi mogu varirati od C 2 O 2 do C 32 O 8. A da bismo opisali svaku od njih, trebat će više od jedne stranice.

Ugljični oksidi u prirodi

Obje vrste ugljičnih oksida koje se ovdje razmatraju prisutne su na ovaj ili onaj način prirodni svijet. Dakle, ugljični monoksid može biti proizvod izgaranja šume ili rezultat ljudske aktivnosti ( saobraćajna isparenja i opasni otpad iz industrijskih preduzeća).

Ugljični dioksid, koji već znamo, također je dio složenog sastava zraka. Njegov sadržaj u njemu je oko 0,03% ukupne zapremine. Kada se ovaj pokazatelj poveća, javlja se takozvani „efekat staklene bašte“, kojeg se savremeni naučnici toliko plaše.

Životinje i ljudi oslobađaju ugljični dioksid izdisajem. To je glavni izvor takvog elementa kao što je ugljik, koji je koristan za biljke, zbog čega mnogi znanstvenici pucaju na sve cilindre, ukazujući na neprihvatljivost krčenja šuma velikih razmjera. Ako biljke prestanu da apsorbiraju ugljični dioksid, tada se postotak njegovog sadržaja u zraku može povećati do kritičnih razina za ljudski život.

Očigledno su mnogi ljudi na vlasti zaboravili materijal koji su obradili u udžbeniku „Opšta hemija. 8. razred”, inače bi se problemu krčenja šuma u mnogim dijelovima svijeta posvetila ozbiljnija pažnja. To se, inače, odnosi i na problem ugljen monoksida u životnoj sredini. Količina ljudskog otpada i postotak emisije ovog neobično toksičnog materijala u okoliš raste iz dana u dan. I nije činjenica da se sudbina svijeta opisana u divnom crtiću “Wally” neće ponoviti, kada je čovječanstvo moralo napustiti Zemlju, koja je bila zagađena do temelja, i otići u druge svjetove u potrazi za boljim život.

Fizička svojstva.

Ugljen monoksid je gas bez boje i mirisa koji je slabo rastvorljiv u vodi.

• t pl. 205 °C,
• t kip. 191 °C
• kritična temperatura =140°C
• kritični pritisak = 35 atm.
• Rastvorljivost CO u vodi je oko 1:40 po zapremini.

Hemijska svojstva.

U normalnim uslovima, CO je inertan; kada se zagrije - redukcijski agens; oksid koji ne stvara soli.

1) sa kiseonikom

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

2) sa metalnim oksidima

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

3) sa hlorom (na svjetlu)

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

4) reaguje sa alkalnim topljenjem (pod pritiskom)

CO + NaOH = HCOONa (natrijum mravlja kiselina (natrijum format)

5) formira karbonile sa prelaznim metalima

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Ugljen monoksid ne reaguje hemijski sa vodom. CO takođe ne reaguje sa alkalijama i kiselinama. Izuzetno je otrovan.

Sa hemijske strane, ugljen monoksid karakteriše uglavnom njegova sklonost ka reakcijama adicije i redukciona svojstva. Međutim, oba ova trenda se obično javljaju samo na povišenim temperaturama. U ovim uslovima CO se kombinuje sa kiseonikom, hlorom, sumporom, nekim metalima itd. Istovremeno, ugljen monoksid, kada se zagreva, redukuje mnoge okside u metale, što je veoma važno za metalurgiju.

Uz zagrijavanje, povećanje kemijske aktivnosti CO često je uzrokovano njegovim otapanjem. Dakle, u rastvoru je sposoban da redukuje soli Au, Pt i nekih drugih elemenata u slobodne metale već na uobičajenim temperaturama.

Pri povišenim temperaturama i visokim pritiscima CO stupa u interakciju s vodom i kaustičnim alkalijama: u prvom slučaju nastaje HCOOH, a u drugom natrijum mravlja kiselina. Posljednja reakcija se odvija na 120 °C, tlaku od 5 atm i koristi se tehnički.

Redukcija paladij klorida u otopini je jednostavna prema općoj shemi:

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

služi kao najčešće korištena reakcija za otkrivanje ugljičnog monoksida u mješavini plinova. Čak i vrlo male količine CO se lako detektuju blagim obojenjem rastvora usled oslobađanja fino zdrobljenog metala paladijuma. Kvantitativno određivanje CO se zasniva na reakciji:

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

Oksidacija CO u otopini često se događa značajnom brzinom samo u prisustvu katalizatora. Prilikom odabira potonjeg, glavnu ulogu igra priroda oksidacijskog sredstva. Tako KMnO 4 najbrže oksidira CO u prisustvu fino usitnjenog srebra, K 2 Cr 2 O 7 - u prisustvu živinih soli, KClO 3 - u prisustvu OsO 4. Općenito, u svojim redukcijskim svojstvima, CO je sličan molekularnom vodiku, a njegova aktivnost u normalnim uvjetima je veća od aktivnosti potonjeg. Zanimljivo je da postoje bakterije koje oksidacijom CO dobijaju energiju koja im je potrebna za život.

Komparativna aktivnost CO i H2 kao redukcionih agenasa može se procijeniti proučavanjem reverzibilne reakcije:

ravnotežno stanje koje se na visokim temperaturama uspostavlja prilično brzo (naročito u prisustvu Fe 2 O 3). Na 830 °C, ravnotežna smjesa sadrži jednake količine CO i H2, odnosno afinitet oba plina prema kisiku je isti. Ispod 830 °C jači reduktor je CO, iznad - H2.

Vezivanje jednog od proizvoda gore razmatrane reakcije, u skladu sa zakonom djelovanja mase, pomjera njegovu ravnotežu. Stoga, propuštanjem mješavine ugljičnog monoksida i vodene pare preko kalcijum oksida, vodik se može dobiti prema šemi:

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

Ova reakcija se dešava već na 500 °C.

U zraku, CO se zapali na oko 700 °C i sagorijeva plavim plamenom do CO 2:

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

Značajno oslobađanje topline koje prati ovu reakciju čini ugljični monoksid vrijednim gasovito gorivo. Međutim, najčešće se koristi kao polazni proizvod za sintezu različitih organskih tvari.

Sagorevanje debelih slojeva uglja u pećima odvija se u tri faze:

1) C + O 2 = CO 2;

2) CO 2 + C = 2 CO;

3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

Ako se cijev prerano zatvori, stvara se nedostatak kisika u peći, što može uzrokovati širenje CO po zagrijanoj prostoriji i dovesti do trovanja (dimova). Treba napomenuti da miris “ugljičnog monoksida” ne uzrokuje CO, već nečistoće nekih organskih tvari.

CO plamen može imati temperaturu do 2100 °C. Reakcija sagorevanja CO interesantna je po tome što se zagreva na 700-1000 °C, odvija se primetnom brzinom samo u prisustvu tragova vodene pare ili drugih gasova koji sadrže vodonik (NH 3, H 2 S, itd.). To je zbog lančane prirode reakcije koja se razmatra, a koja se događa kroz međuformiranje OH radikala prema sljedećim shemama:

H + O 2 = HO + O, zatim O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, itd.

Na vrlo visokim temperaturama, reakcija sagorijevanja CO postaje primjetno reverzibilna. Sadržaj CO 2 u ravnotežnoj mješavini (pod pritiskom od 1 atm) iznad 4000 °C može biti zanemarljivo mali. Sam molekul CO je toliko termički stabilan da se ne raspada čak ni na 6000 °C. Molekuli CO su otkriveni u međuzvjezdanom mediju.

Kada CO djeluje na metal K na 80 °C, formira se bezbojno kristalno, visoko eksplozivno jedinjenje sastava K 6 C 6 O 6. Eliminacijom kalija ova supstanca se lako pretvara u ugljični monoksid C 6 O 6 („trikinon“), koji se može smatrati produktom polimerizacije CO. Njegova struktura odgovara šestočlanom ciklusu formiranom od atoma ugljika, od kojih je svaki povezan dvostrukom vezom s atomima kisika.

Interakcija CO sa sumporom prema reakciji:

CO + S = COS + 29 kJ

Brzo ide samo na visokim temperaturama.

Nastali ugljen-tioksid (O=C=S) je bezbojni gas bez mirisa (t.t. -139, bp -50 °C).

Ugljen (II) monoksid je sposoban da se direktno kombinuje sa određenim metalima. Kao rezultat, nastaju karbonili metala, koje treba smatrati složenim spojevima.

Ugljen(II) monoksid takođe formira kompleksna jedinjenja sa nekim solima. Neki od njih (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, itd.) su stabilni samo u rastvoru. Formiranje potonje supstance je povezano sa apsorpcijom ugljen monoksida (II) rastvorom CuCl u jakoj HCl. Slična jedinjenja se očigledno formiraju u rastvoru amonijaka CuCl, koji se često koristi za apsorpciju CO u analizi gasova.

Potvrda.

Ugljični monoksid nastaje kada ugljik sagorijeva u nedostatku kisika. Najčešće se dobiva kao rezultat interakcije ugljičnog dioksida s vrućim ugljem:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ova reakcija je reverzibilna i njena ravnoteža ispod 400 °C je skoro potpuno pomerena ulevo, a iznad 1000 °C - udesno (slika 7). Međutim, uspostavlja se primjetnom brzinom samo na visokim temperaturama. Stoga je u normalnim uslovima CO prilično stabilan.

Rice. 7. Ravnoteža CO 2 + C = 2 CO.

Formiranje CO iz elemenata slijedi jednačinu:

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

Pogodno je dobiti male količine CO razgradnjom mravlje kiseline:

HCOOH = H 2 O + CO

Ova reakcija se lako dešava kada HCOOH reaguje sa vrućom, jakom sumpornom kiselinom. U praksi se ova priprema vrši ili djelovanjem konc. sumporne kiseline u tečni HCOOH (kada se zagrije) ili propuštanjem pare potonjeg preko fosfornog hemipentaoksida. Interakcija HCOOH s klorosulfonskom kiselinom prema shemi:

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

Već radi na normalnim temperaturama.

Pogodna metoda za laboratorijsku proizvodnju CO može biti zagrijavanje konc. sumporna kiselina, oksalna kiselina ili kalijum željezni sulfid. U prvom slučaju, reakcija se odvija prema sljedećoj shemi:

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

Zajedno sa CO oslobađa se i ugljični dioksid koji se može zadržati propuštanjem mješavine plina kroz otopinu barij hidroksida. U drugom slučaju, jedini plinoviti proizvod je ugljični monoksid:

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.

Velike količine CO mogu se dobiti nepotpunim sagorevanjem uglja u specijalnim pećima – gasnim generatorima. Konvencionalni („vazdušni“) generatorski gas sadrži u proseku (volumen %): CO-25, N2-70, CO 2 -4 i male nečistoće drugih gasova. Kada sagorijeva, proizvodi 3300-4200 kJ po m3. Zamjena običnog zraka kisikom dovodi do značajnog povećanja sadržaja CO (i povećanja kalorijske vrijednosti plina).

Još više CO se nalazi u vodenom plinu, koji se sastoji (u idealnom slučaju) od mješavine jednakih volumena CO i H 2 i proizvodi 11.700 kJ/m 3 pri sagorijevanju. Ovaj plin se dobija uduvavanjem vodene pare kroz sloj vrućeg uglja, a na oko 1000 °C interakcija se odvija prema jednačini:

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

Reakcija stvaranja vodenog plina događa se apsorpcijom topline, ugalj se postepeno hladi i da bi se održao u vrućem stanju, potrebno je naizmjenično prolazak vodene pare s prolaskom zraka (ili kisika) u plin. generator. S tim u vezi, vodeni gas sadrži približno CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 i N 2 -6%. Široko se koristi za sintezu raznih organskih spojeva.

Često se dobija mešani gas. Proces njegovog dobijanja svodi se na istovremeno uduvavanje vazduha i vodene pare kroz sloj vrelog uglja, tj. kombinacija obje gore opisane metode - Dakle, sastav miješanog plina je srednji između generatora i vode. U prosjeku sadrži: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 i N 2 -50%. Kubni metar kada sagorijeva, proizvodi oko 5400 kJ.

Aplikacija.

Voda i miješani plinovi (sadrže CO) koriste se kao gorivo i sirovina u hemijskoj industriji. Važni su, na primjer, kao jedan od izvora za dobivanje mješavine dušika i vodika za sintezu amonijaka. Kada se zajedno s vodenom parom prođu preko katalizatora zagrijanog na 500 °C (uglavnom Fe 2 O 3), dolazi do reverzibilne reakcije:

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

čija je ravnoteža snažno pomaknuta udesno.

Nastali ugljen dioksid se zatim uklanja ispiranjem vodom (pod pritiskom), a preostali CO se uklanja amonijačnim rastvorom soli bakra. Ovo ostavlja gotovo čisti dušik i vodonik. Shodno tome, podešavanjem relativnih količina generatorskih i vodenih gasova, moguće je dobiti N 2 i H 2 u traženom volumetrijskom odnosu. Pre nego što se unese u kolonu za sintezu, mešavina gasa se suši i čisti od nečistoća koje trovaju katalizator.

CO 2 molekula

Molekul CO karakterizira d(CO) = 113 pm, njegova energija disocijacije je 1070 kJ/mol, što je veće od ostalih dvoatomskih molekula. Razmotrimo elektronsku strukturu CO, gdje su atomi međusobno povezani dvostrukom kovalentnom vezom i jednom vezom donor-akceptor, pri čemu je kisik donor, a ugljik akceptor.

Uticaj na organizam.

Ugljen monoksid je veoma otrovan. Prvi znaci akutno trovanje Simptomi uključuju glavobolju i vrtoglavicu, praćene gubitkom svijesti. Maksimalno dozvoljena koncentracija CO u vazduhu industrijskih preduzeća smatra se 0,02 mg/l. Glavni protuotrov za trovanje CO je svježi zrak. Kratkotrajno udisanje pare amonijaka je također korisno.

Ekstremna toksičnost CO, nedostatak boje i mirisa, kao i njegova vrlo slaba apsorpcija aktivni ugljen obična gas maska ​​čini ovaj gas posebno opasnim. Pitanje zaštite od njega riješeno je izradom posebnih gas maski, čija je kutija bila napunjena mješavinom različitih oksida (uglavnom MnO 2 i CuO). Učinak ove mješavine (“hopkalita”) svodi se na katalitičko ubrzanje reakcije oksidacije CO u CO 2 kisikom iz atmosfere. U praksi, hopkalitne gas maske su vrlo nezgodne, jer vas tjeraju da udišete zagrijani zrak (kao rezultat reakcije oksidacije).

Biti u prirodi.

Ugljen monoksid je deo atmosfere (10-5 vol.%). U proseku, 0,5% CO sadrži duvanski dim i 3% - izduvne gasove iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

Znakove da se ugljen monoksid (ugljen-monoksid (II), ugljen-monoksid, ugljen-monoksid) stvorio u vazduhu u opasnoj koncentraciji je teško utvrditi - nevidljivo, ne može da miriše, akumulira se u prostoriji postepeno, neprimjetno. Izuzetno je opasan za ljudski život: vrlo je toksičan; prekomjerni nivoi u plućima dovode do teškog trovanja i smrti. Godišnje se bilježi visoka stopa smrtnosti od trovanja plinom. Rizik od trovanja može se smanjiti slijedeći jednostavna pravila i korištenje posebnih senzora za ugljični dioksid.

Šta je ugljen monoksid

Prirodni plin nastaje prilikom sagorijevanja bilo koje biomase, u industriji je proizvod sagorijevanja bilo kojeg jedinjenja na bazi ugljika. U oba slučaja, preduvjet za oslobađanje plina je nedostatak kisika. Njegove velike količine ulaze u atmosferu kao rezultat šumskih požara, u obliku izduvnih gasova koji nastaju tokom sagorevanja goriva u motorima automobila. U industrijske svrhe koristi se u proizvodnji organskog alkohola, šećera, preradi životinjskog mesa i ribe. Malu količinu monoksida proizvode i ljudske ćelije.

Svojstva

Sa hemijske tačke gledišta, monoksid je neorgansko jedinjenje sa jednim atomom kiseonika u molekuli, hemijska formula– DA. Ovo je hemijska supstanca koja nema karakterističnu boju, ukus ili miris, lakša je od vazduha, ali je teža od vodonika i neaktivna je na sobnoj temperaturi. Osoba koja miriše osjeća samo prisustvo organskih nečistoća u zraku. Spada u kategoriju toksičnih proizvoda, smrt pri koncentraciji u zraku od 0,1% nastupa u roku od jednog sata. Maksimalna dozvoljena koncentracija je 20 mg/m3.

Utjecaj ugljičnog monoksida na ljudski organizam

Ugljen monoksid je smrtonosan za ljude. Njegovo toksično djelovanje objašnjava se stvaranjem karboksihemoglobina u krvnim stanicama, produkta dodavanja ugljičnog monoksida (II) krvnom hemoglobinu. Visok nivo karboksihemoglobina uzrokuje gladovanje kiseonikom, nedovoljno snabdevanje kiseonikom mozga i drugih tkiva u telu. Uz blagu intoksikaciju, njegov sadržaj u krvi je nizak, uništenje prirodno možda u roku od 4-6 sati. U visokim koncentracijama djeluju samo medicinski materijal.

Trovanje ugljičnim monoksidom

Ugljični monoksid je jedna od najopasnijih supstanci. U slučaju trovanja dolazi do intoksikacije tijela, praćene pogoršanjem opšte stanje osoba. Vrlo je važno rano prepoznati znakove trovanja ugljičnim monoksidom. Rezultat tretmana zavisi od nivoa supstance u organizmu i koliko brzo pomoć stiže. U ovom slučaju se računaju minute - žrtva se može ili potpuno izliječiti, ili ostati bolesna zauvijek (sve ovisi o brzini reakcije spasilaca).

Simptomi

U zavisnosti od stepena trovanja, mogu se javiti glavobolja, vrtoglavica, tinitus, ubrzani rad srca, mučnina, otežano disanje, treperenje u očima i opšta slabost. Često se opaža pospanost, što je posebno opasno kada se osoba nalazi u prostoriji ispunjenoj plinom. Kada velika količina toksičnih tvari uđe u respiratorni sistem, javljaju se konvulzije, gubitak svijesti, au posebno teškim slučajevima koma.

Prva pomoć kod trovanja ugljičnim monoksidom

U slučaju trovanja ugljičnim monoksidom žrtvi treba na licu mjesta pružiti prvu pomoć. Morate ga odmah preneti na svež vazduh i pozvati lekara. Također treba imati na umu svoju sigurnost: kada ulazite u prostoriju s izvorom ove tvari, trebate samo duboko udahnuti, a ne udisati unutra. Do dolaska ljekara potrebno je olakšati pristup kisiku plućima: otkopčati dugmad, skinuti ili olabaviti odjeću. Ako žrtva izgubi svijest i prestane disati, neophodna je umjetna ventilacija.

Protuotrov za trovanje

Poseban protuotrov (protuotrov) za trovanje ugljičnim monoksidom je lijek koji aktivno sprječava stvaranje karboksihemoglobina. Djelovanje antidota dovodi do smanjenja potrebe organizma za kisikom, podrške organima osjetljivim na nedostatak kisika: mozgu, jetri itd. Primjenjuje se intramuskularno u dozi od 1 ml odmah nakon izvođenja bolesnika iz područja. sa visoka koncentracija toksične supstance. Protuotrov se može ponovo primijeniti najkasnije sat vremena nakon prve primjene. Dozvoljena je njegova upotreba za prevenciju.

Tretman

IN slučaj pluća izloženosti ugljičnom monoksidu, liječenje se provodi ambulantno, u teškim slučajevima pacijent se hospitalizira. Već u kolima hitne pomoći dobija vrećicu sa kiseonikom ili masku. U težim slučajevima, kako bi tijelo dobilo veliku dozu kisika, pacijent se stavlja u tlačnu komoru. Antidot se primjenjuje intramuskularno. Nivoi gasova u krvi se stalno prate. Dalja rehabilitacija je ljekovita, djelovanje ljekara je usmjereno na obnavljanje funkcionisanja mozga, kardiovaskularnog sistema i pluća.

Posljedice

Izloženost ugljičnom monoksidu u tijelu može uzrokovati ozbiljne bolesti: mijenja se rad mozga, ponašanje i svijest osobe, a pojavljuju se neobjašnjive glavobolje. Posebno uticaj štetne materije zahvaćena je memorija – onaj dio mozga koji je odgovoran za prijelaz kratkoročnog u dugotrajno pamćenje. Bolesnik može osjetiti posljedice trovanja ugljičnim monoksidom tek nakon nekoliko sedmica. Većina žrtava se potpuno oporavi nakon perioda rehabilitacije, ali neke posljedice trpe do kraja života.

Kako odrediti ugljični monoksid u zatvorenom prostoru

Trovanje ugljen-monoksidom je lako kod kuće, a ne dešava se samo tokom požara. Koncentracija ugljičnog dioksida nastaje zbog nepažljivog rukovanja klapnom peći, tijekom rada neispravnog plinskog bojlera ili ventilacije. Izvor ugljičnog monoksida može biti plinski štednjak. Ako u prostoriji ima dima, to je već razlog da se oglasi alarm. Postoje posebni senzori za stalno praćenje nivoa gasa. Oni prate nivo koncentracije gasa i prijavljuju ako je norma prekoračena. Prisutnost takvog uređaja smanjuje rizik od trovanja.

Video