Réaction du monoxyde de carbone et du chlore. Propriétés physiques du monoxyde de carbone : densité, capacité thermique, conductivité thermique CO
Monoxyde de carbone (monoxyde de carbone, monoxyde de carbone, monoxyde de carbone(II)) est un gaz incolore, extrêmement toxique, insipide et inodore, plus léger que l'air (dans des conditions normales). Formule chimique - CO.
Structure moléculaire
En raison de la présence d'une triple liaison, la molécule de CO est très forte (énergie de dissociation 1069 kJ/mol, soit 256 kcal/mol, ce qui est supérieur à celle de toute autre molécule diatomique) et possède une faible distance internucléaire ( d C≡O =0,1128 nm ou 1,13 Å ).
La molécule est faiblement polarisée, son moment dipolaire électrique μ = 0,04⋅10 −29 C m. De nombreuses études ont montré que la charge négative dans la molécule de CO est concentrée sur l'atome de carbone C − ←O + (la direction du moment dipolaire dans la molécule est opposée à celle supposée précédemment). Énergie d'ionisation 14,0 eV, force de couplage constante k = 18,6 .
Propriétés
Le monoxyde de carbone(II) est un gaz incolore, insipide et inodore. Inflammable La soi-disant « odeur » monoxyde de carbone" est en fait l'odeur des impuretés organiques.
| Énergie de formation de Gibbs standard Δ g | −137,14 kJ/mol (g) (à 298 K) |
| Entropie de l'éducation standard S | 197,54 J/mol K (g) (à 298 K) |
| Capacité thermique molaire standard Cp | 29,11 J/mol K (g) (à 298 K) |
| Enthalpie de fusion Δ H PL | 0,838 kJ/mole |
| Enthalpie d'ébullition Δ H balle | 6,04 kJ/mole |
| Température critique t Crète | −140,23 °C |
| Pression critique P. Crète | 3,499 MPa |
| Densité critique ρ crit | 0,301 g/cm³ |
Types principaux réactions chimiques dans lesquelles le monoxyde de carbone (II) intervient sont les réactions d'addition et les réactions redox, dans lesquelles il présente des propriétés réductrices.
À température ambiante, le CO est inactif ; son activité chimique augmente considérablement lorsqu'il est chauffé et en solution. Ainsi, dans les solutions, il réduit les sels et autres en métaux déjà à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé, il réduit également d'autres métaux, par exemple CO + CuO → Cu + CO 2. Il est largement utilisé en pyrométallurgie. La méthode de détection qualitative du CO est basée sur la réaction du CO en solution avec le chlorure de palladium, voir ci-dessous.
L'oxydation du CO en solution se produit souvent à un rythme notable uniquement en présence d'un catalyseur. Lors du choix de ce dernier, le rôle principal est joué par la nature de l'agent oxydant. Ainsi, KMnO 4 oxyde le CO le plus rapidement en présence d'argent finement broyé, K 2 Cr 2 O 7 - en présence de sels, KClO 3 - en présence d'OsO 4. En général, le CO a des propriétés réductrices similaires à celles de l’hydrogène moléculaire.
En dessous de 830 °C, l'agent réducteur le plus puissant est le CO, au-dessus, l'hydrogène. Par conséquent, l’équilibre de la réaction
H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\rightleftarrows CO_(2)+H_(2))))jusqu'à 830 °C est décalée vers la droite, au-dessus de 830 °C vers la gauche.
Il est intéressant de noter qu’il existe des bactéries qui, grâce à l’oxydation du CO, obtiennent l’énergie dont elles ont besoin pour vivre.
Le monoxyde de carbone (II) brûle avec une flamme de couleur bleue(température de début de réaction 700 °C) dans l'air :
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).La température de combustion du CO peut atteindre 2 100 °C. La réaction de combustion est une réaction en chaîne et les initiateurs sont de petites quantités de composés contenant de l'hydrogène (eau, ammoniac, sulfure d'hydrogène, etc.)
Merci à un si bon Valeur calorifique, le CO est un composant de divers mélanges de gaz techniques (voir par exemple gaz de générateur), utilisés entre autres pour le chauffage. Explosif lorsqu'il est mélangé à l'air ; limites de concentration inférieure et supérieure de propagation de la flamme : de 12,5 à 74 % (en volume).
halogènes. Le plus grand utilisation pratique j'ai eu une réaction avec le chlore :
C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\rightarrow COCl_(2))).)En faisant réagir le CO avec F 2, en plus du fluorure de carbonyle COF 2, vous pouvez obtenir le composé peroxyde (FCO) 2 O 2. Ses caractéristiques : point de fusion −42 °C, point d'ébullition +16 °C, a une odeur caractéristique (semblable à l'odeur de l'ozone), lorsqu'il est chauffé au-dessus de 200 °C, se décompose de manière explosive (produits de réaction CO 2, O 2 et COF 2 ), en milieu acide réagit avec l'iodure de potassium selon l'équation :
(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).)))Le monoxyde de carbone (II) réagit avec les chalcogènes. Avec le soufre, il forme du sulfure de carbone COS, la réaction se produit lorsqu'il est chauffé, selon l'équation :
C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\rightarrow COS))) (Δ g° 298 = −229 kJ, Δ S° 298 = −134 J/K).Du sélénoxyde de carbone COSe et du telluroxyde de carbone COTe similaires ont également été obtenus.
Restaure SO 2 :
2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S. (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\rightarrow 2CO_(2)+S.)))Avec les métaux de transition, il forme des composés inflammables et toxiques - des carbonyles, tels que , , , , etc. Certains d'entre eux sont volatils.
n C O + M e → [ M e (C O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\rightarrow )))Le monoxyde de carbone (II) est légèrement soluble dans l'eau, mais ne réagit pas avec elle. Il ne réagit pas non plus avec les solutions d'alcalis et d'acides. Cependant, il réagit avec les produits alcalins fondus pour former les formiates correspondants :
C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\rightarrow HCOOK.)))La réaction du monoxyde de carbone (II) avec le potassium métallique dans une solution d’ammoniaque est intéressante. Cela produit le composé explosif dioxodicarbonate de potassium :
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 ))) alcools + alcanes linéaires.Ce processus est à l'origine de la production de produits industriels aussi importants que le méthanol, le carburant diesel synthétique, les alcools polyhydriques, les huiles et les lubrifiants.
Action physiologique
Toxicité
Le monoxyde de carbone est très toxique.
L'effet toxique du monoxyde de carbone (II) est dû à la formation de carboxyhémoglobine - un complexe carbonyle beaucoup plus puissant avec l'hémoglobine, comparé au complexe de l'hémoglobine avec l'oxygène (oxyhémoglobine). Ainsi, les processus de transport de l'oxygène et de respiration cellulaire sont bloqués. Des concentrations dans l'air supérieures à 0,1 % entraînent la mort en une heure.
- La victime doit être transportée à Air frais. En cas d'intoxication légère, une hyperventilation des poumons avec de l'oxygène est suffisante.
- Ventilation artificielle.
- Lobéline ou caféine sous la peau.
- Carboxylase par voie intraveineuse.
La médecine mondiale ne connaît pas d'antidotes fiables à utiliser en cas d'intoxication au monoxyde de carbone.
Protection carbone(II)
Monoxyde de carbone endogène
Le monoxyde de carbone endogène est normalement produit par les cellules des humains et des animaux et sert de molécule de signalisation. Il joue le célèbre rôle physiologique dans l’organisme notamment, c’est un neurotransmetteur et provoque une vasodilatation. En raison du rôle du monoxyde de carbone endogène dans l'organisme, des perturbations de son métabolisme sont associées à diverses maladies, telles que les maladies neurodégénératives, l'athérosclérose des vaisseaux sanguins, l'hypertension, l'insuffisance cardiaque et divers processus inflammatoires.
Le monoxyde de carbone endogène se forme dans le corps en raison de l'effet oxydant de l'enzyme hème oxygénase sur l'hème, qui est un produit de la destruction de l'hémoglobine et de la myoglobine, ainsi que d'autres protéines contenant de l'hème. Ce processus provoque la formation d’une petite quantité de carboxyhémoglobine dans le sang d’une personne, même si la personne ne fume pas et ne respire pas de l’air atmosphérique (contenant toujours de petites quantités de monoxyde de carbone exogène), mais de l’oxygène pur ou un mélange d’azote et d’oxygène.
Suite à la première preuve en 1993 selon laquelle le monoxyde de carbone endogène est un neurotransmetteur normal dans le corps humain, ainsi que l'un des trois gaz endogènes qui modulent normalement réactions inflammatoires présent dans l’organisme (les deux autres étant l’oxyde nitrique (II) et le sulfure d’hydrogène), le monoxyde de carbone endogène a attiré une attention considérable de la part des cliniciens et des chercheurs en tant que régulateur biologique important. Dans de nombreux tissus, il a été démontré que les trois gaz ci-dessus sont des agents anti-inflammatoires, des vasodilatateurs et induisent également l'angiogenèse. Cependant, tout n’est pas si simple et sans ambiguïté. Angiogenèse - pas toujours effet benefique, puisqu'il joue notamment un rôle dans la croissance des tumeurs malignes, et est également l'une des causes des lésions rétiniennes lors de la dégénérescence maculaire. En particulier, il est important de noter que le tabagisme (principale source de monoxyde de carbone dans le sang, qui produit des concentrations plusieurs fois supérieures à la production naturelle) augmente de 4 à 6 fois le risque de dégénérescence maculaire de la rétine.
Il existe une théorie selon laquelle dans certaines synapses cellules nerveuses, où se produit un stockage à long terme d'informations, la cellule réceptrice, en réponse au signal reçu, produit du monoxyde de carbone endogène, qui renvoie le signal à la cellule émettrice, l'informant ainsi de sa volonté de continuer à recevoir des signaux de sa part et augmentant l'activité de la cellule émettrice de signal. Certaines de ces cellules nerveuses contiennent de la guanylate cyclase, une enzyme activée par l'exposition au monoxyde de carbone endogène.
Des recherches sur le rôle du monoxyde de carbone endogène en tant que substance anti-inflammatoire et cytoprotecteur ont été menées dans de nombreux laboratoires à travers le monde. Ces propriétés du monoxyde de carbone endogène font de l'interférence avec son métabolisme une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de maladies aussi différentes. conditions pathologiques, telles que les lésions tissulaires causées par l'ischémie et la reperfusion ultérieure (et cela, par exemple, infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébral ischémique), le rejet de greffe, l'athérosclérose vasculaire, la septicémie sévère, le paludisme grave, maladies auto-immunes. Réalisé notamment essais cliniques sur l'homme, mais leurs résultats n'ont pas encore été publiés.
Pour résumer, ce que l’on sait en 2015 sur le rôle du monoxyde de carbone endogène dans l’organisme peut se résumer ainsi :
- Le monoxyde de carbone endogène est l’une des molécules de signalisation endogènes importantes ;
- Le monoxyde de carbone endogène module les fonctions du système nerveux central et du système cardiovasculaire ;
- Le monoxyde de carbone endogène inhibe l'agrégation des plaquettes et leur adhésion aux parois des vaisseaux sanguins ;
- Influencer le métabolisme du monoxyde de carbone endogène à l’avenir pourrait constituer l’une des stratégies thérapeutiques importantes pour un certain nombre de maladies.
Histoire de la découverte
La toxicité de la fumée dégagée lors de la combustion du charbon a été décrite par Aristote et Galien.
Le monoxyde de carbone (II) a été produit pour la première fois par le chimiste français Jacques de Lassonne en chauffant de l'oxyde de zinc avec du charbon, mais a d'abord été confondu avec de l'hydrogène car il brûlait avec une flamme bleue.
Le fait que ce gaz contienne du carbone et de l'oxygène a été découvert par le chimiste anglais William Cruyckshank. La toxicité du gaz a été étudiée en 1846 par le médecin français Claude Bernard lors d'expériences sur des chiens.
Le monoxyde de carbone (II) en dehors de l'atmosphère terrestre a été découvert pour la première fois par le scientifique belge M. Migeotte en 1949 grâce à la présence d'une bande vibrationnelle-rotationnelle principale dans le spectre IR du Soleil. Le monoxyde de carbone(II) a été découvert dans le milieu interstellaire en 1970.
Reçu
Méthode industrielle
- Formé lors de la combustion de carbone ou de composés carbonés (par exemple l'essence) dans des conditions de manque d'oxygène :
- ou lors de la réduction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :
Cette réaction se produit lors d'un incendie de poêle lorsque le registre du poêle est fermé trop tôt (avant que les charbons ne soient complètement brûlés). Le monoxyde de carbone (II) formé dans ce cas, en raison de sa toxicité, provoque des troubles physiologiques (« fumées ») et même la mort (voir ci-dessous), d'où l'un des noms triviaux - « monoxyde de carbone ».
La réaction de réduction du dioxyde de carbone est réversible ; l'effet de la température sur l'état d'équilibre de cette réaction est illustré dans le graphique. Le déroulement d'une réaction vers la droite est assuré par le facteur entropie, et vers la gauche par le facteur enthalpie. À des températures inférieures à 400 °C, l'équilibre est presque complètement déplacé vers la gauche, et à des températures supérieures à 1 000 °C vers la droite (vers la formation de CO). À basse température, la vitesse de cette réaction est très faible, le monoxyde de carbone (II) est donc assez stable dans des conditions normales. Cet équilibre porte un nom spécial Équilibre boudoir.
- Les mélanges de monoxyde de carbone (II) avec d'autres substances sont obtenus en faisant passer de l'air, de la vapeur d'eau, etc. à travers une couche de coke chaud, de charbon ou de lignite, etc. (voir gaz générateur, gaz à eau, gaz mixte, gaz de synthèse).
Méthode de laboratoire
- Décomposition de l'acide formique liquide sous l'action d'acide sulfurique concentré chaud ou passage d'acide formique gazeux sur l'oxyde de phosphore P 2 O 5. Schéma de réaction :
- Chauffage d'un mélange d'acides oxalique et sulfurique concentré. La réaction se déroule selon l'équation :
- Chauffage d'un mélange d'hexacyanoferrate de potassium (II) avec de l'acide sulfurique concentré. La réaction se déroule selon l'équation :
- Réduction du carbonate de zinc par le magnésium lorsqu'il est chauffé :
Détermination du monoxyde de carbone (II)
La présence de CO peut être déterminée qualitativement par le noircissement de solutions de chlorure de palladium (ou de papier imbibé de cette solution). L'assombrissement est associé à la libération de palladium métallique fin selon le schéma suivant :
P ré C l 2 + C O + H 2 O → P ré ↓ + C O 2 + 2 H C l . (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\rightarrow Pd\downarrow +CO_(2)+2HCl.)))Cette réaction est très sensible. Solution étalon : 1 gramme de chlorure de palladium par litre d'eau.
quantification le monoxyde de carbone (II) est basé sur la réaction iodométrique :
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).)))Application
- Le monoxyde de carbone (II) est un réactif intermédiaire utilisé dans les réactions avec l'hydrogène dans les processus industriels critiques pour produire des alcools organiques et des hydrocarbures simples.
- Le monoxyde de carbone (II) est utilisé pour transformer la viande animale et le poisson, leur donnant une couleur rouge vif et un aspect de fraîcheur sans en altérer le goût (technologie Fumée claire Et Fumée insipide). La concentration admissible en CO est de 200 mg/kg de viande.
- Le monoxyde de carbone (II) est le principal composant du gaz générateur, utilisé comme carburant dans les véhicules à essence.
- Le monoxyde de carbone provenant des gaz d'échappement des moteurs a été utilisé par les nazis pendant la Seconde Guerre mondiale pour tuer massivement des personnes par empoisonnement.
Monoxyde de carbone (II) dans l'atmosphère terrestre
Il existe des sources naturelles et anthropiques d'entrée dans l'atmosphère terrestre. DANS conditions naturelles, à la surface de la Terre, le CO se forme lors de la décomposition anaérobie incomplète des composés organiques et lors de la combustion de la biomasse, principalement lors des incendies de forêts et de steppes. Le monoxyde de carbone (II) se forme dans le sol de manière biologique (libéré par les organismes vivants) et non biologique. Le dégagement de monoxyde de carbone (II) dû aux composés phénoliques courants dans les sols, contenant des groupes OCH 3 ou OH en positions ortho ou para par rapport au premier groupe hydroxyle, a été prouvé expérimentalement.
L'équilibre global de la production non biologique de CO et de son oxydation par les micro-organismes dépend de conditions environnementales spécifiques, principalement l'humidité et . Par exemple, le monoxyde de carbone (II) est rejeté directement dans l’atmosphère par les sols arides, créant ainsi des concentrations maximales locales de ce gaz.
Dans l'atmosphère, le CO est le produit de chaînes de réactions impliquant le méthane et d'autres hydrocarbures (principalement l'isoprène).
La principale source anthropique de CO est actuellement les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne. Le monoxyde de carbone se forme lorsque des hydrocarbures sont brûlés dans des moteurs à combustion interne à des températures insuffisantes ou que le système d'alimentation en air est mal réglé (une quantité insuffisante d'oxygène est fournie pour oxyder le CO en CO 2). Dans le passé, une part importante de l’apport anthropique de CO dans l’atmosphère était assurée par le gaz d’éclairage, utilisé pour l’éclairage intérieur au XIXe siècle. Sa composition était approximativement la même que celle de l'eau gazeuse, c'est-à-dire qu'elle contenait jusqu'à 45 % de monoxyde de carbone (II). Il n'est pas utilisé dans le secteur des services publics en raison de la présence d'un analogue beaucoup moins cher et économe en énergie -
- Classe de danger ONU 2.3
- Danger secondaire selon la classification ONU 2.1
Structure moléculaire
La molécule de CO, comme la molécule d'azote isoélectronique, possède une triple liaison. Étant donné que ces molécules ont une structure similaire, leurs propriétés sont également similaires - points de fusion et d'ébullition très bas, valeurs proches des entropies standard, etc.
Dans le cadre de la méthode des liaisons de valence, la structure de la molécule de CO peut être décrite par la formule : C≡O :, et la troisième liaison est formée selon le mécanisme donneur-accepteur, où le carbone est l'accepteur de la paire d'électrons , et l’oxygène est le donneur.
En raison de la présence d'une triple liaison, la molécule de CO est très forte (énergie de dissociation 1069 kJ/mol, soit 256 kcal/mol, ce qui est supérieur à celle de toute autre molécule diatomique) et a une faible distance internucléaire (d C≡ O = 0,1128 nm ou 1,13Å).
La molécule est faiblement polarisée, le moment électrique de son dipôle μ = 0,04·10 -29 C m (direction du moment dipolaire O - →C +). Potentiel d'ionisation 14,0 V, constante de couplage de force k = 18,6.
Histoire de la découverte
Le monoxyde de carbone a été produit pour la première fois par le chimiste français Jacques de Lassonne en chauffant de l'oxyde de zinc avec du charbon, mais il a été initialement confondu avec de l'hydrogène car il brûlait avec une flamme bleue. Le fait que ce gaz contienne du carbone et de l'oxygène a été découvert par le chimiste anglais William Cruickshank. Le monoxyde de carbone en dehors de l'atmosphère terrestre a été découvert pour la première fois par le scientifique belge M. Migeotte en 1949 par la présence d'une bande vibrationnelle-rotationnelle principale dans le spectre IR du Soleil.
Monoxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre
Il existe des sources naturelles et anthropiques d'entrée dans l'atmosphère terrestre. Dans des conditions naturelles, à la surface de la Terre, le CO se forme lors de la décomposition anaérobie incomplète des composés organiques et lors de la combustion de la biomasse, principalement lors des incendies de forêts et de steppes. Le monoxyde de carbone se forme dans le sol de manière biologique (libéré par les organismes vivants) et non biologique. Le dégagement de monoxyde de carbone dû aux composés phénoliques courants dans les sols, contenant des groupes OCH 3 ou OH en positions ortho ou para par rapport au premier groupe hydroxyle, a été prouvé expérimentalement.
L'équilibre global de la production non biologique de CO et de son oxydation par les micro-organismes dépend de conditions environnementales spécifiques, principalement l'humidité et . Par exemple, le monoxyde de carbone est rejeté directement dans l’atmosphère par les sols arides, créant ainsi des concentrations maximales locales de ce gaz.
Dans l'atmosphère, le CO est le produit de chaînes de réactions impliquant le méthane et d'autres hydrocarbures (principalement l'isoprène).
La principale source anthropique de CO est actuellement les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne. Le monoxyde de carbone se forme lorsque des hydrocarbures sont brûlés dans des moteurs à combustion interne à des températures insuffisantes ou que le système d'alimentation en air est mal réglé (une quantité insuffisante d'oxygène est fournie pour oxyder le CO en CO 2). Dans le passé, une part importante de l’apport anthropique de CO dans l’atmosphère était assurée par le gaz d’éclairage, utilisé pour l’éclairage intérieur au XIXe siècle. Sa composition était à peu près la même que celle de l'eau gazeuse, c'est-à-dire qu'elle contenait jusqu'à 45 % de monoxyde de carbone. Actuellement, dans le secteur public, ce gaz est remplacé par du gaz naturel beaucoup moins toxique (représentants inférieurs de la série homologue des alcanes - propane, etc.)
Les apports de CO provenant de sources naturelles et anthropiques sont à peu près les mêmes.
Le monoxyde de carbone dans l'atmosphère circule rapidement : son temps de séjour moyen est d'environ 0,1 an, étant oxydé par l'hydroxyle en dioxyde de carbone.
Reçu
Méthode industrielle
2C + O 2 → 2CO (l'effet thermique de cette réaction est de 22 kJ),
2. ou lors de la réduction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :
CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).
Cette réaction se produit souvent lors d'un feu de poêle lorsque le registre du poêle est fermé trop tôt (avant que les charbons ne soient complètement brûlés). Le monoxyde de carbone formé dans ce cas, en raison de sa toxicité, provoque des troubles physiologiques (« fumées ») et même la mort (voir ci-dessous), d'où l'un des noms triviaux - « monoxyde de carbone ». Une image des réactions se produisant dans le four est présentée dans le diagramme.
La réaction de réduction du dioxyde de carbone est réversible ; l'effet de la température sur l'état d'équilibre de cette réaction est illustré dans le graphique. Le déroulement d'une réaction vers la droite est assuré par le facteur entropie, et vers la gauche par le facteur enthalpie. À des températures inférieures à 400°C, l'équilibre est presque complètement déplacé vers la gauche, et à des températures supérieures à 1000°C vers la droite (vers la formation de CO). À basse température, la vitesse de cette réaction est très faible, le monoxyde de carbone est donc assez stable dans des conditions normales. Cet équilibre porte un nom spécial Équilibre boudoir.
3. Les mélanges de monoxyde de carbone avec d'autres substances sont obtenus en faisant passer de l'air, de la vapeur d'eau, etc. à travers une couche de coke chaud, de charbon ou de lignite, etc. (voir gaz générateur, gaz d'eau, gaz mixte, gaz de synthèse).
Méthode de laboratoire
TLV (concentration seuil maximale, USA) : 25 MAC r.z. selon les normes hygiéniques GN 2.2.5.1313-03 est de 20 mg/m³
Protection contre le monoxyde de carbone
En raison de son bon pouvoir calorifique, le CO entre dans la composition de divers mélanges de gaz techniques (voir par exemple le gaz de générateur), utilisés entre autres pour le chauffage.
halogènes. La réaction avec le chlore a reçu la plus grande application pratique :
CO + Cl 2 → COCl 2
La réaction est exothermique, son effet thermique est de 113 kJ et en présence d'un catalyseur (charbon actif) elle se produit à température ambiante. À la suite de la réaction, il se forme du phosgène, une substance largement utilisée dans diverses branches de la chimie (et également comme agent de guerre chimique). Par des réactions similaires, COF 2 (fluorure de carbonyle) et COBr 2 (bromure de carbonyle) peuvent être obtenus. L'iodure de carbonyle n'a pas été obtenu. L'exothermicité des réactions diminue rapidement de F à I (pour les réactions avec F 2 l'effet thermique est de 481 kJ, avec Br 2 - 4 kJ). Il est également possible d'obtenir des dérivés mixtes, par exemple COFCl (pour plus de détails, voir dérivés halogénés de l'acide carbonique).
En faisant réagir du CO avec F 2 , en plus du fluorure de carbonyle, on peut obtenir un composé peroxyde (FCO) 2 O 2 . Ses caractéristiques : point de fusion −42°C, point d'ébullition +16°C, a une odeur caractéristique (semblable à l'odeur de l'ozone), lorsqu'il est chauffé au-dessus de 200°C il se décompose de manière explosive (produits de réaction CO 2, O 2 et COF 2 ), en milieu acide réagit avec l'iodure de potassium selon l'équation :
(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2
Le monoxyde de carbone réagit avec les chalcogènes. Avec le soufre, il forme du sulfure de carbone COS, la réaction se produit lorsqu'il est chauffé, selon l'équation :
CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K
Des sélénoxydes COSe et telluroxyde COTe similaires ont également été obtenus.
Restaure SO 2 :
ALORS 2 + 2CO → 2CO 2 + S
Avec les métaux de transition, il forme des composés très volatils, inflammables et toxiques - des carbonyles, tels que Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9, etc.
Comme indiqué ci-dessus, le monoxyde de carbone est légèrement soluble dans l’eau, mais ne réagit pas avec elle. Il ne réagit pas non plus avec les solutions d'alcalis et d'acides. Cependant, il réagit avec les produits alcalins fondus :
CO + KOH → HCOOK
La réaction du monoxyde de carbone avec le potassium métallique dans une solution d'ammoniaque est intéressante. Cela produit le composé explosif dioxodicarbonate de potassium :
2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +
Réaction avec l'ammoniac à hautes températures il est possible d'obtenir un composé important pour l'industrie - le cyanure d'hydrogène HCN. La réaction se produit en présence d'un catalyseur (oxyde
Oxydes de carbone
Ces dernières années, la préférence a été donnée à l'apprentissage axé sur la personnalité en sciences pédagogiques. La formation de traits de personnalité individuels se produit au cours du processus d'activité : étude, jeu, travail. Par conséquent, un facteur important dans l'apprentissage est l'organisation du processus d'apprentissage, la nature de la relation entre l'enseignant et les étudiants et les étudiants entre eux. Sur la base de ces idées, j'essaie d'une manière spéciale construire un processus éducatif. Parallèlement, chaque étudiant choisit son rythme d'étude de la matière, a la possibilité de travailler à un niveau qui lui est accessible, en situation de réussite. Au cours de la leçon, il est possible de maîtriser et d'améliorer non seulement des compétences pédagogiques spécifiques à une matière, mais également des compétences pédagogiques générales telles que fixer un objectif éducatif, choisir les moyens et les moyens de l'atteindre, contrôler ses réalisations et corriger les erreurs. Les élèves apprennent à travailler avec la littérature, à prendre des notes, des schémas, des dessins, à travailler en groupe, en binôme, individuellement, à mener un échange d'opinions constructif, à raisonner logiquement et à tirer des conclusions.
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Diagramme d'affiche
« Structure de la molécule de monoxyde de carbone (monoxyde de carbone (II)) CO »
PENDANT LES COURS
Les pupitres des étudiants du bureau sont disposés en cercle. L'enseignant et les étudiants ont la possibilité de se déplacer librement vers les tables du laboratoire (1, 2, 3). Pendant le cours, les enfants sont assis aux tables d'étude (4, 5, 6, 7, ...) les uns avec les autres selon leurs envies (groupes libres de 4 personnes).
Professeur. Sage proverbe chinois(magnifiquement écrit au tableau) lit:
"J'entends - j'oublie,
Je vois - je me souviens
Oui, je comprends.
Êtes-vous d’accord avec les conclusions des sages chinois ?
Quels proverbes russes reflètent la sagesse chinoise ?
Les enfants donnent des exemples.
Professeur. En effet, ce n'est qu'en créant, en créant qu'on peut recevoir produit précieux: nouvelles substances, appareils, machines, ainsi que valeurs intangibles - conclusions, généralisations, conclusions. Je vous invite aujourd'hui à participer à une étude des propriétés de deux substances. On sait que lors du contrôle technique d’une voiture, le conducteur fournit un certificat sur l’état des gaz d’échappement de la voiture. Quelle concentration de gaz est indiquée dans le certificat ?
(O t v e t. SO.)
Étudiant. Ce gaz est toxique. Une fois dans le sang, il provoque un empoisonnement de l'organisme (« brûlure », d'où le nom de l'oxyde – monoxyde de carbone). On le trouve en quantités potentiellement mortelles dans les gaz d'échappement voiture(lit un article d'un journal sur un conducteur qui s'est endormi dans un garage alors que le moteur tournait et est mort de mort). L’antidote à l’intoxication au monoxyde de carbone consiste à respirer de l’air frais et de l’oxygène pur. Un autre monoxyde de carbone est gaz carbonique.
Professeur. Il y a une carte « Enquête programmée » sur vos bureaux. Familiarisez-vous avec son contenu et, sur une feuille de papier vierge, marquez les numéros des tâches dont vous connaissez les réponses en fonction de votre expérience de vie. En face du numéro de l'énoncé de tâche, écrivez la formule du monoxyde de carbone à laquelle se rapporte cet énoncé.
Les étudiants consultants (2 personnes) collectent des feuilles de réponses et, sur la base des résultats des réponses, forment de nouveaux groupes pour les travaux ultérieurs.
Enquête programmée « Oxydes de carbone »
1. La molécule de cet oxyde est constituée d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène.
2. La liaison entre les atomes d’une molécule est polaire covalente.
3. Un gaz pratiquement insoluble dans l’eau.
4. La molécule de cet oxyde contient un atome de carbone et deux atomes d'oxygène.
5. Il n'a ni odeur ni couleur.
6. Gaz soluble dans l'eau.
7. Ne se liquéfie pas même à –190 °C ( t kip = –191,5 °C).
8. Oxyde acide.
9. Il se comprime facilement, à 20 °C sous une pression de 58,5 atm il devient liquide et durcit en « neige carbonique ».
10. Pas toxique.
11. Ne forme pas de sel.
12. Inflammable
13. Interagit avec l'eau.
14. Interagit avec les oxydes basiques.
15. Réagit avec les oxydes métalliques, en réduisant les métaux libres.
16. Obtenu par réaction d'acides avec des sels d'acide carbonique.
17. JE.
18. Interagit avec les alcalis.
19. La source de carbone absorbée par les plantes dans les serres et les serres entraîne une augmentation du rendement.
20. Utilisé pour gazéifier l'eau et les boissons.
Professeur. Vérifiez à nouveau le contenu de la carte. Regroupez les informations en 4 blocs :
structure,
propriétés physiques,
Propriétés chimiques,
recevoir.
L'enseignant donne la parole à chaque groupe d'élèves et résume les présentations. Puis les étudiants différents groupes choisissez votre plan de travail - l'ordre d'étude des oxydes. Pour cela, ils numérotent les blocs d’informations et justifient leur choix. L'ordre d'apprentissage peut être celui indiqué ci-dessus, ou avec toute autre combinaison des quatre blocs marqués.
L'enseignant attire l'attention des élèves sur les points clés du sujet. Les oxydes de carbone étant des substances gazeuses, ils doivent être manipulés avec précaution (consignes de sécurité). L'enseignant approuve le plan de chaque groupe et affecte des consultants (étudiants pré-préparés).
Expériences de démonstration
1. Verser du dioxyde de carbone de verre en verre.
2. Éteindre les bougies dans un verre au fur et à mesure que le CO 2 s'accumule.
3. Placez plusieurs petits morceaux de neige carbonique dans un verre d'eau. L’eau va bouillir et une épaisse fumée blanche en sortira.
Le gaz CO 2 est déjà liquéfié à température ambiante sous une pression de 6 MPa. A l'état liquide, il est stocké et transporté dans des cylindres en acier. Si vous ouvrez la vanne d'une telle bouteille, le CO 2 liquide commencera à s'évaporer, ce qui entraînera un fort refroidissement et une partie du gaz se transformera en une masse semblable à de la neige - de la «neige carbonique», qui est pressée et utilisée pour stocker glace.
4. Démonstration d'un extincteur chimique à mousse (CFO) et explication du principe de son fonctionnement à l'aide d'une maquette - un tube à essai avec un bouchon et un tube de sortie de gaz.
Des informations sur structure au tableau n°1 (fiches instructions 1 et 2, structure des molécules de CO et CO 2).
Des informations sur propriétés physiques– à la table n°2 (travailler avec le manuel – Gabrielyan O.S. Chimie-9. M. : Outarde, 2002, p. 134-135).
Données sur la préparation et les propriétés chimiques– sur les tableaux n°3 et 4 (fiches consignes 3 et 4, consignes des travaux pratiques, pp. 149-150 du manuel).
Travaux pratiques Placez quelques morceaux de craie ou de marbre dans un tube à essai et ajoutez un peu d'acide chlorhydrique dilué. Fermez rapidement le tube avec un bouchon et un tube de sortie de gaz. Placer l'extrémité du tube dans un autre tube à essai contenant 2 à 3 ml d'eau de chaux. Observez pendant quelques minutes le passage des bulles de gaz dans l'eau de chaux. Retirez ensuite l'extrémité du tube de sortie de gaz de la solution et rincez-la à l'eau distillée. Placez le tube dans un autre tube à essai avec 2-3 ml d'eau distillée et faites-y passer du gaz. Après quelques minutes, retirez le tube de la solution et ajoutez quelques gouttes de tournesol bleu à la solution obtenue. Versez 2-3 ml de solution diluée d'hydroxyde de sodium dans un tube à essai et ajoutez-y quelques gouttes de phénolphtaléine. Faites ensuite passer le gaz à travers la solution. Répondez aux questions. Des questions 1. Que se passe-t-il lorsque l'on agit sur de la craie ou du marbre acide hydrochlorique? 2. Pourquoi, lorsque le dioxyde de carbone traverse l'eau de chaux, la solution devient-elle d'abord trouble, puis la chaux se dissout-elle ? 3. Que se passe-t-il lorsque le monoxyde de carbone (IV) passe dans l’eau distillée ? Écrivez les équations des réactions correspondantes sous forme moléculaire, ionique et abrégée. Reconnaissance des carbonates Les quatre tubes à essai qui vous sont remis contiennent des substances cristallines : sulfate de sodium, chlorure de zinc, carbonate de potassium, silicate de sodium. Déterminez quelle substance se trouve dans chaque tube à essai. Écrivez les équations de réaction sous forme moléculaire, ionique et ionique abrégée. |
Devoirs
L'enseignant propose de rapporter à la maison la carte « Enquête programmée » et, en préparation du prochain cours, de réfléchir aux moyens d'obtenir des informations. (Comment saviez-vous que le gaz que vous étudiez se liquéfie, réagit avec l’acide, est toxique, etc. ?)
Travail indépendantétudiants
Travaux pratiques des groupes d'enfants jouent avec à des vitesses différentes. Par conséquent, des jeux sont proposés à ceux qui terminent le travail plus rapidement.
Cinquième roue
Quatre substances peuvent avoir quelque chose en commun, mais la cinquième substance se démarque de la série, est superflue.
1. Carbone, diamant, graphite, carbure, carabine. (Carbure.)
2. Anthracite, tourbe, coke, huile, verre. (Verre.)
3. Calcaire, craie, marbre, malachite, calcite. (Malachite.)
4. Soude cristalline, marbre, potasse, caustique, malachite. (Caustique.)
5. Phosgène, phosphine, acide cyanhydrique, cyanure de potassium, disulfure de carbone. (Phosphine.)
6. Eau de mer, eau minérale, eau distillée, eau souterraine, eau dure. (Eau distillée.)
7. Lait de chaux, peluches, chaux éteinte, calcaire, eau de chaux. (Calcaire.)
8. Li2CO3; (NH 4) 2 CO 3; CaCO3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO3.)
Synonymes
Écrivez les formules chimiques des substances ou leurs noms.
1. Halogène -... (Chlore ou brome.)
2. Magnésite – ... (MgCO 3.)
3. Urée –... ( Urée H2NC(O)NH2.)
4. Potasse - ... (K 2 CO 3.)
5. Glace carbonique - ... (CO 2.)
6. Oxyde d'hydrogène –... ( Eau.)
7. Ammoniac – … (dix% Solution aqueuse ammoniac.)
8. Sels acide nitrique – … (Nitrates– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)
9. Gaz naturel – … (Méthane CH4.)
Antonymes
Écrivez des termes chimiques dont le sens est opposé à ceux proposés.
1. Agent oxydant –... ( Agent réducteur.)
2. Donneur d'électrons –… ( Accepteur d'électrons.)
3. Propriétés acides – … (Propriétés de base.)
4. Dissociation –… ( Association.)
5. Adsorption – ... ( Désorption.)
6. Anodes –... ( Cathode.)
7. Anions –… ( Cation.)
8. Métal –… ( Non métallique.)
9. Substances de départ –... ( Produits de réaction.)
Rechercher des modèles
Établir un signe qui combine les substances et phénomènes spécifiés.
1. Diamant, carabine, graphite – ... ( Modifications allotropiques du carbone.)
2. Verre, ciment, brique - ... ( Matériaux de construction.)
3. Respiration, pourriture, éruption volcanique - ... ( Processus accompagnés de libération de dioxyde de carbone.)
4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( Composés d'éléments du groupe IV.)
5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Composés oxygénés du carbone.)
Le monoxyde de carbone est un gaz incolore et inodore légèrement soluble dans l'eau.
t pl. 205 °C,
pas kip. 191 °C
température critique =140°C
pression critique = 35 atm.
La solubilité du CO dans l’eau est d’environ 1 :40 en volume.
Propriétés chimiques.
À conditions normales Le CO est inerte ; lorsqu'il est chauffé - un agent réducteur; oxyde non salifiant.
1) avec de l'oxygène
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) avec des oxydes métalliques
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) avec du chlore (à la lumière)
CO + Cl 2 ->hn-> COCl 2 (phosgène)
4) réagit avec les produits alcalins fondus (sous pression)
CO + NaOH = HCOONa (acide formique de sodium (formiate de sodium))
5) forme des carbonyles avec les métaux de transition
Ni + 4CO =t°= Ni(CO)4
Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5
Le monoxyde de carbone ne réagit pas chimiquement avec l'eau. Le CO ne réagit pas non plus avec les alcalis et les acides. C'est extrêmement toxique.
Du point de vue chimique, le monoxyde de carbone se caractérise principalement par sa tendance à subir des réactions d'addition et ses propriétés réductrices. Cependant, ces deux tendances n’apparaissent généralement que lorsque températures élevées. Dans ces conditions, le CO se combine avec l'oxygène, le chlore, le soufre, certains métaux, etc. Dans le même temps, le monoxyde de carbone, lorsqu'il est chauffé, réduit de nombreux oxydes en métaux, ce qui est très important pour la métallurgie. Parallèlement au chauffage, une augmentation de l'activité chimique du CO est souvent provoquée par sa dissolution. Ainsi, en solution, il est capable de réduire les sels d'Au, de Pt et de certains autres éléments pour libérer les métaux déjà à des températures ordinaires.
À des températures élevées et hautes pressions il y a une interaction du CO avec l'eau et les alcalis caustiques : dans le premier cas, il se forme HCOOH, et dans le second, de l'acide formique sodique. Cette dernière réaction se produit à 120 °C, sous une pression de 5 atm et est utilisée techniquement.
La réduction du chlorure de palladium en solution est aisée selon le schéma général :
PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd
est la réaction la plus couramment utilisée pour la découverte de monoxyde de carbone dans un mélange de gaz. Même de très petites quantités de CO sont facilement détectées grâce à la légère coloration de la solution due à la libération de palladium métallique finement broyé. La détermination quantitative du CO est basée sur la réaction :
5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.
L'oxydation du CO en solution se produit souvent à un rythme notable uniquement en présence d'un catalyseur. Lors du choix de ce dernier, le rôle principal est joué par la nature de l'agent oxydant. Ainsi, KMnO 4 oxyde le CO le plus rapidement en présence d'argent finement broyé, K 2 Cr 2 O 7 - en présence de sels de mercure, KClO 3 - en présence d'OsO 4. En général, dans ses propriétés réductrices, le CO est similaire à l'hydrogène moléculaire et son activité dans des conditions normales est supérieure à celle de ce dernier. Il est intéressant de noter qu’il existe des bactéries qui, grâce à l’oxydation du CO, obtiennent l’énergie dont elles ont besoin pour vivre.
L'activité comparative du CO et du H2 en tant qu'agents réducteurs peut être évaluée en étudiant la réaction réversible :
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,
dont l'état d'équilibre à haute température s'établit assez rapidement (notamment en présence de Fe 2 O 3). À 830 °C, le mélange à l'équilibre contient des quantités égales de CO et de H 2, c'est-à-dire que l'affinité des deux gaz pour l'oxygène est la même. En dessous de 830 °C, l'agent réducteur le plus puissant est le CO, au-dessus de - H2.
La liaison de l'un des produits de la réaction évoquée ci-dessus, conformément à la loi de l'action de masse, modifie son équilibre. Ainsi, en faisant passer un mélange de monoxyde de carbone et de vapeur d'eau sur l'oxyde de calcium, de l'hydrogène peut être obtenu selon le schéma :
H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.
Cette réaction se produit déjà à 500 °C.
Dans l'air, le CO s'enflamme à environ 700 °C et brûle avec une flamme bleue pour donner du CO 2 :
2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.
Le dégagement important de chaleur qui accompagne cette réaction rend le monoxyde de carbone précieux combustible gazeux. Cependant, la plupart large application on le trouve comme produit de départ pour la synthèse de diverses substances organiques.
La combustion d'épaisses couches de charbon dans les fours se déroule en trois étapes :
1) C + O 2 = CO 2 ; 2) CO 2 + C = 2 CO ; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.
Si le tuyau est fermé prématurément, un manque d'oxygène se crée dans le four, ce qui peut provoquer une propagation de CO dans la pièce chauffée et entraîner des intoxications (fumées). Il convient de noter que l’odeur de « monoxyde de carbone » n’est pas causée par le CO, mais par les impuretés de certaines substances organiques.
La flamme du CO peut atteindre une température allant jusqu’à 2 100 °C. La réaction de combustion du CO est intéressante dans la mesure où lorsqu'elle est chauffée à 700-1 000 °C, elle se déroule à une vitesse notable uniquement en présence de traces de vapeur d'eau ou d'autres gaz contenant de l'hydrogène (NH 3, H 2 S, etc.). Cela est dû à la nature en chaîne de la réaction considérée, qui se produit par la formation intermédiaire de radicaux OH selon les schémas suivants :
H + O 2 = HO + O, alors O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, etc.
À des températures très élevées, la réaction de combustion du CO devient sensiblement réversible. La teneur en CO 2 dans un mélange à l'équilibre (sous une pression de 1 atm) au-dessus de 4 000 °C ne peut être que négligeable. La molécule de CO elle-même est si stable thermiquement qu’elle ne se décompose pas même à 6 000 °C. Des molécules de CO ont été découvertes dans le milieu interstellaire. Lorsque le CO agit sur le métal K à 80 °C, un composé cristallin incolore hautement explosif de composition K 6 C 6 O 6 se forme. Avec l'élimination du potassium, cette substance se transforme facilement en monoxyde de carbone C 6 O 6 (« triquinone »), qui peut être considéré comme un produit de polymérisation du CO. Sa structure correspond à un cycle à six chaînons formés d'atomes de carbone dont chacun est relié par une double liaison aux atomes d'oxygène.
Interaction du CO avec le soufre selon la réaction :
CO + S = COS + 29 kJ
Cela ne va vite qu'à des températures élevées. Le dioxyde de carbone résultant (O=C=S) est un gaz incolore et inodore (point de fusion -139, point d'ébullition -50 °C). Le monoxyde de carbone (II) est capable de se combiner directement avec certains métaux. En conséquence, des métaux carbonyles se forment, qui doivent être considérés comme des composés complexes.
Le monoxyde de carbone (II) forme également des composés complexes avec certains sels. Certains d'entre eux (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, etc.) ne sont stables qu'en solution. La formation de cette dernière substance est associée à l'absorption du monoxyde de carbone (II) par une solution de CuCl dans du HCl fort. Des composés similaires se forment apparemment dans une solution ammoniacale de CuCl, qui est souvent utilisée pour absorber le CO dans l’analyse des gaz.
Reçu.
Le monoxyde de carbone se forme lorsque le carbone brûle en l'absence d'oxygène. Le plus souvent, il est obtenu à la suite de l'interaction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :
CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.
Cette réaction est réversible et son équilibre en dessous de 400 °C est presque complètement déplacé vers la gauche et au-dessus de 1 000 °C vers la droite (Fig. 7). Cependant, il ne s'établit avec une rapidité notable qu'à des températures élevées. Par conséquent, dans des conditions normales, le CO est assez stable.
Riz. 7. Équilibre CO 2 + C = 2 CO.
La formation du CO à partir d’éléments suit l’équation :
2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.
Il est pratique d'obtenir de petites quantités de CO par décomposition de l'acide formique : HCOOH = H 2 O + CO
Cette réaction se produit facilement lorsque HCOOH réagit avec de l’acide sulfurique fort et chaud. En pratique, cette préparation s'effectue soit par l'action de conc. l'acide sulfurique en HCOOH liquide (lorsqu'il est chauffé), ou en faisant passer les vapeurs de ce dernier sur de l'hémipentaoxyde de phosphore. L'interaction de HCOOH avec l'acide chlorosulfonique selon le schéma :
HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO
Cela fonctionne déjà à des températures normales.
Une méthode pratique pour la production de CO en laboratoire peut consister à chauffer avec de la conc. l'acide sulfurique, l'acide oxalique ou le sulfure de fer et de potassium. Dans le premier cas, la réaction se déroule selon le schéma suivant : H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.
Outre le CO, du dioxyde de carbone est également libéré, qui peut être retenu en faisant passer le mélange gazeux dans une solution d'hydroxyde de baryum. Dans le deuxième cas, le seul produit gazeux est le monoxyde de carbone :
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.
De grandes quantités de CO peuvent être obtenues par combustion incomplète du charbon dans des fours spéciaux - générateurs de gaz. Le gaz générateur conventionnel (« air ») contient en moyenne (% en volume) : CO-25, N2-70, CO 2 -4 et de petites impuretés d'autres gaz. Lorsqu'il est brûlé, il produit 3 300 à 4 200 kJ par m3. Le remplacement de l'air ordinaire par de l'oxygène entraîne une augmentation significative de la teneur en CO (et une augmentation du pouvoir calorifique du gaz).
Encore plus de CO est contenu dans l'eau gazeuse, qui consiste (dans un cas idéal) en un mélange de volumes égaux de CO et de H 2 et produit 11 700 kJ/m 3 lors de sa combustion. Ce gaz est obtenu en soufflant de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chaud, et à environ 1 000 °C, l'interaction se produit selon l'équation :
H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.
La réaction de formation d'eau gazeuse se produit avec l'absorption de chaleur, le charbon se refroidit progressivement et pour le maintenir à chaud, il faut alterner le passage de la vapeur d'eau avec le passage de l'air (ou de l'oxygène) dans le gaz Générateur. À cet égard, l'eau gazeuse contient environ CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 et N 2 -6 %. Il est largement utilisé pour la synthèse de divers composés organiques.
Un mélange de gaz est souvent obtenu. Le processus d'obtention se résume à souffler simultanément de l'air et de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chaud, c'est-à-dire une combinaison des deux méthodes décrites ci-dessus - La composition du gaz mélangé est donc intermédiaire entre le générateur et l'eau. Il contient en moyenne : CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 et N 2 -50 %. Mètre cube lorsqu'il est brûlé, il produit environ 5 400 kJ.
Monoxyde de carbone(II) ), ou monoxyde de carbone, le CO a été découvert par le chimiste anglais Joseph Priestley en 1799. C'est un gaz incolore, insipide et inodore, il est peu soluble dans l'eau (3,5 ml dans 100 ml d'eau à 0°C), a une faible température de fusion (-205 °C) et point d'ébullition (-192 °C).
Le monoxyde de carbone pénètre dans l'atmosphère terrestre lors d'une combustion incomplète de substances organiques, lors d'éruptions volcaniques et également à la suite de l'activité vitale de certaines plantes inférieures (algues). Le niveau naturel de CO dans l’air est de 0,01 à 0,9 mg/m3. Le monoxyde de carbone est très toxique. Dans le corps humain et les animaux supérieurs, il réagit activement avec
La flamme du monoxyde de carbone brûlant est d’une belle couleur bleu-violet. C'est facile à observer par vous-même. Pour ce faire, vous devez allumer une allumette. Partie inférieure la flamme est lumineuse - cette couleur lui est donnée par des particules de carbone chaudes (produit d'une combustion incomplète du bois). La flamme est entourée d'une bordure bleu-violet sur le dessus. Cela brûle le monoxyde de carbone généré lors de l’oxydation du bois.
composé complexe de fer - hème sanguin (lié à la protéine globine), perturbant les fonctions de transfert et de consommation d'oxygène par les tissus. De plus, il entre en interaction irréversible avec certaines enzymes impliquées dans le métabolisme énergétique de la cellule. À une concentration de monoxyde de carbone dans la pièce de 880 mg/m3, la mort survient en quelques heures, et à 10 g/m3, presque instantanément. La teneur maximale autorisée en monoxyde de carbone dans l'air est de 20 mg/m3. Les premiers signes d'une intoxication au CO (à une concentration de 6 à 30 mg/m3) sont une diminution de la sensibilité visuelle et auditive, des maux de tête et une modification de la fréquence cardiaque. Si une personne a été empoisonnée par le monoxyde de carbone, elle doit être emmenée à l'air frais et administrée respiration artificielle, dans les cas légers d'intoxication - donner thé fort ou du café.
De grandes quantités de monoxyde de carbone ( II ) pénètrent dans l’atmosphère à la suite de l’activité humaine. Ainsi, en moyenne, une voiture émet environ 530 kg de CO dans l’air par an. Lorsqu'un litre d'essence est brûlé dans un moteur à combustion interne, les émissions de monoxyde de carbone varient de 150 à 800 g. Sur les autoroutes russes, la concentration moyenne de CO est de 6 à 57 mg/m3, c'est-à-dire dépasse le seuil d'intoxication. Le monoxyde de carbone s'accumule dans les cours mal aérées devant les maisons situées à proximité des autoroutes, dans les sous-sols et les garages. DANS dernières années Des points spéciaux ont été organisés sur les routes pour surveiller la teneur en monoxyde de carbone et autres produits de combustion incomplète du carburant (contrôle CO-CH).
À température ambiante, le monoxyde de carbone est relativement inerte. Il n'interagit pas avec l'eau et les solutions alcalines, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un oxyde non salifiant, mais lorsqu'il est chauffé, il réagit avec les alcalis solides : CO + KOH = HCOOC (formate de potassium, sel d'acide formique) ; CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2. Ces réactions permettent de séparer l'hydrogène du gaz de synthèse (CO + 3H 2), formé par l'interaction du méthane avec la vapeur d'eau surchauffée.
Une propriété intéressante du monoxyde de carbone est sa capacité à former des composés avec des métaux de transition - des carbonyles, par exemple : Ni +4СО ® 70°C Ni (CO ) 4 .
Monoxyde de carbone(II) ) est un excellent agent réducteur. Lorsqu'il est chauffé, il est oxydé par l'oxygène de l'air : 2CO + O 2 = 2CO 2. Cette réaction peut également être réalisée à température ambiante en utilisant un catalyseur - platine ou palladium. De tels catalyseurs sont installés sur les voitures pour réduire les émissions de CO dans l'atmosphère.
Lorsque le CO réagit avec le chlore, un gaz très toxique, le phosgène, se forme (t kip =7,6 °C) : CO+ Cl 2 = COCl 2 . Auparavant, il était utilisé comme agent de guerre chimique, mais il est désormais utilisé dans la production de polymères synthétiques de polyuréthane.
Le monoxyde de carbone est utilisé dans la fusion du fer et de l'acier pour réduire le fer des oxydes ; il est également largement utilisé dans la synthèse organique. Lorsqu'un mélange d'oxyde de carbone ( II ) avec l'hydrogène, selon les conditions (température, pression), divers produits se forment - alcools, composés carbonylés, acides carboxyliques. En particulier grande importance a une réaction de synthèse du méthanol : CO + 2H 2 = CH3OH , qui est l'un des principaux produits de la synthèse organique. Le monoxyde de carbone est utilisé pour la synthèse du gène phos, l'acide formique, comme carburant riche en calories.
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