Ugljikovi oksidi

Posljednjih se godina u pedagogiji daje prednost učenju usmjerenom na osobnost. Formiranje individualnih osobina ličnosti događa se u procesu aktivnosti: učenje, igra, rad. Stoga je važan čimbenik učenja organizacija procesa učenja, priroda odnosa između nastavnika i učenika i učenika među sobom. Na temelju tih ideja pokušavam na poseban način izgraditi obrazovni proces. Istovremeno, svaki student bira vlastiti tempo proučavanja gradiva, ima priliku raditi na njemu dostupnoj razini, u situaciji uspjeha. U nastavi je moguće svladati i poboljšati ne samo predmetne, već i općeobrazovne vještine kao što su postavljanje obrazovnog cilja, odabir sredstava i načina za njegovo postizanje, praćenje vlastitih postignuća i ispravljanje pogrešaka. Učenici uče raditi s literaturom, praviti bilješke, dijagrame, crteže, raditi u grupi, u paru, individualno, konstruktivno razmjenjivati ​​mišljenja, logički zaključivati ​​i zaključivati.

Održavanje takvih lekcija nije lako, ali ako uspijete, osjećate zadovoljstvo. Nudim skriptu za jednu od svojih lekcija. Prisustvovali su mu kolege, uprava i psiholog.

Vrsta lekcije. Učenje novog gradiva.

Ciljevi. Na temelju motivacije i obnavljanja temeljnih znanja i vještina učenika razmotriti strukturu, fizikalna i kemijska svojstva, proizvodnju i korištenje ugljičnog dioksida i ugljičnog dioksida.

Članak je pripremljen uz podršku web stranice www.Artifex.Ru. Ako odlučite proširiti svoje znanje na području suvremene umjetnosti, onda optimalno rješenje posjetit će web stranicu www.Artifex.Ru. Kreativni almanah ARTIFEX omogućit će vam upoznavanje s djelima suvremene umjetnosti bez napuštanja doma. Više detaljne informacije možete pronaći na web stranici www.Artifex.Ru. Nikada nije kasno da počnete širiti svoje horizonte i osjećaj za lijepo.

Oprema i reagensi. Kartice “Programirano istraživanje”, poster dijagram, uređaji za proizvodnju plinova, čaše, epruvete, aparat za gašenje požara, šibice; vapnena voda, natrijev oksid, kreda, klorovodična kiselina, otopine indikatora, H 2 SO 4 (konc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Poster dijagram
„Molekularna struktura ugljični monoksid(ugljik(II) monoksid) CO"

TIJEKOM NASTAVE

Stolovi za učenike u kabinetu raspoređeni su u krug. Nastavnik i učenici imaju mogućnost slobodnog kretanja za laboratorijskim stolovima (1, 2, 3). Tijekom nastave djeca sjede za stolovima (4, 5, 6, 7, ...) jedni s drugima po želji (slobodne grupe od 4 osobe).

Učitelj, nastavnik, profesor. Mudra kineska poslovica(lijepo napisano na ploči) glasi:

"Čujem - zaboravim,
Vidim - sjećam se
Da - razumijem.”

Slažete li se sa zaključcima kineskih mudraca?

Koje ruske poslovice odražavaju kinesku mudrost?

Djeca daju primjere.

Učitelj, nastavnik, profesor. Doista, samo stvaranjem, stvaranjem se može primiti vrijedan proizvod: nove tvari, uređaji, strojevi, kao i nematerijalne vrijednosti - zaključci, generalizacije, zaključci. Pozivam vas danas da sudjelujete u istraživanju svojstava dviju tvari. Poznato je da prilikom tehničkog pregleda automobila vozač daje potvrdu o stanju ispušnih plinova automobila. Koja je koncentracija plina navedena u potvrdi?

(O t v e t. PA.)

Student. Ovaj plin je otrovan. Nakon što uđe u krv, uzrokuje trovanje tijela ("pečenje", otuda i naziv oksida - ugljični monoksid). Nalazi se u ispušnim plinovima automobila u količinama opasnim po život.(čita reportažu 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 ugljikov monoksid je ugljikov dioksid.

Učitelj, nastavnik, profesor. Na vašim stolovima nalazi se kartica "Programirana anketa". Upoznajte se s njegovim sadržajem i na praznom papiru označite brojeve onih zadataka za koje znate odgovore na temelju svog životnog iskustva. Nasuprot broju tvrdnje zadatka napišite formulu ugljičnog monoksida na koju se ova tvrdnja odnosi.

Studenti savjetnici (2 osobe) prikupljaju listove s odgovorima i na temelju rezultata odgovora formiraju nove grupe za daljnji rad.

Programirano istraživanje “Ugljični oksidi”

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

2. Veza između atoma u molekuli je polarna kovalentna.

3. Plin koji je praktički netopljiv u vodi.

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

5. Nema mirisa ni boje.

6. Plin topiv u vodi.

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

8. Kiseli oksid.

9. Lako se sabija, na 20 °C pod pritiskom od 58,5 atm postaje tekuć i stvrdnjava se u „suhi led”.

10. Nije otrovno.

11. Ne stvara sol.

12. Zapaljivo

13. Interakcija s vodom.

14. Interakcija s bazičnim oksidima.

15. Reagira s metalnim oksidima, reducirajući slobodne metale iz njih.

16. Dobiva se reakcijom kiselina sa solima ugljične kiseline.

17. ja

18. Interakcija s alkalijama.

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

20. Koristi se za gaziranje vode i pića.

Učitelj, nastavnik, profesor. Ponovno pregledajte sadržaj kartice. Grupirajte informacije u 4 bloka:

struktura,

fizička svojstva,

Kemijska svojstva,

primanje.

Nastavnik svakoj grupi učenika daje priliku za govor i sažima izlaganja. Zatim učenici različitih skupina biraju svoj plan rada – redoslijed proučavanja oksida. U tu svrhu oni numeriraju blokove informacija i obrazlažu svoj izbor. Redoslijed učenja može biti kao što je gore napisano ili s bilo kojom drugom kombinacijom četiri označena bloka.

Nastavnik skreće pozornost učenika na ključne točke teme. Budući da su ugljikovi oksidi plinovite tvari, s njima se mora pažljivo rukovati (sigurnosne upute). Nastavnik odobrava plan za svaku grupu i dodjeljuje konzultante (unaprijed pripremljene studente).

Demonstracijski pokusi

1. Prelijevanje ugljičnog dioksida iz čaše u čašu.

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

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

Plin CO 2 se ukapljuje već na sobnoj temperaturi pod tlakom od 6 MPa. U tekućem stanju skladišti se i transportira u čeličnim cilindrima. Ako otvorite ventil takvog cilindra, tekući CO 2 će početi isparavati, zbog čega dolazi do snažnog hlađenja i dio plina se pretvara u snježnu masu - "suhi led", koji se preša i koristi za skladištenje sladoled.

4. Demonstracija aparata za gašenje požara kemijskom pjenom (CFO) i objašnjenje principa njegova rada pomoću modela – epruvete s čepom i cijevi za odvod plina.

Informacije na struktura na tablici br. 1 (instruktivne kartice 1 i 2, struktura molekula CO i CO 2 ).

Informacije o fizička svojstva– za tablicom br. 2 (rad s udžbenikom – Gabrielyan O.S. Kemija-9. M.: Bustard, 2002, str. 134–135).

Podaci o pripremi i kemijskim svojstvima– na tablicama br. 3 i 4 (nastavne kartice 3 i 4, upute za praktični rad, str. 149–150 udžbenika).

Praktični rad Dobivanje ugljičnog monoksida (IV) i proučavanje njegovih svojstava Stavite nekoliko komadića krede ili mramora u epruvetu i dodajte malo razrijeđene klorovodične kiseline. Brzo zatvorite cijev čepom i cijevi za odvod plina. Stavite kraj epruvete u drugu epruvetu koja sadrži 2-3 ml vapnene vode. Gledajte nekoliko minuta kako mjehurići plina prolaze kroz vapnenu vodu. Zatim uklonite kraj cijevi za odvod plina iz otopine i isperite je u destiliranoj vodi. Stavite epruvetu u drugu epruvetu s 2-3 ml destilirane vode i kroz nju propustite plin. Nakon nekoliko minuta izvadite epruvetu iz otopine i u dobivenu otopinu dodajte nekoliko kapi plavog lakmusa. U epruvetu ulijte 2-3 ml razrijeđene otopine natrijevog hidroksida i dodajte nekoliko kapi fenolftaleina. Zatim propustite plin kroz otopinu. Odgovori na pitanja. Pitanja 1. Što se događa kada se kreda ili mramor tretiraju klorovodičnom kiselinom? 2. Zašto se pri propuštanju ugljičnog dioksida kroz vapnenu vodu prvo zamuti otopina, a zatim se vapno otopi? 3. Što se događa kada se ugljikov(IV) monoksid propusti kroz destiliranu vodu? Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku. Prepoznavanje karbonata Četiri epruvete koje ste dobili sadrže kristalne tvari: natrijev sulfat, cink klorid, kalijev karbonat, natrijev silikat. Odredi koja se tvar nalazi u svakoj epruveti. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku.

Domaća zadaća

Učitelj predlaže da karticu „Programirana anketa” ponesete kući i, u pripremi za sljedeću lekciju, razmislite o načinima dobivanja informacija. (Kako ste znali da se plin koji proučavate pretvara u tekućinu, da reagira s kiselinom, da je otrovan itd.?)

Samostalni rad učenicima

Praktični rad grupe djece izvode različitom brzinom. Stoga se igre nude onima koji brže završe posao.

Peti kotač

Četiri tvari mogu imati nešto zajedničko, ali peta supstanca se izdvaja iz niza, suvišna je.

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

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

3. Vapnenac, kreda, mramor, malahit, kalcit. (Malahit.)

4. Kristalna soda, mramor, potaša, kaustična, malahit. (Kaustično.)

5. Fosgen, fosfin, cijanovodična kiselina, kalijev cijanid, ugljikov disulfid. (fosfin.)

6. Morska voda, mineralna voda, destilirana voda, podzemna voda, tvrda voda. (Destilirana voda.)

7. Vapneno mlijeko, pahuljica, gašeno vapno, vapnenac, vapnena voda. (Vapnenac.)

8. Li2CO3; (NH4)2C03; CaCO3; K2CO3, Na2CO3. (CaCO3.)

Sinonimi

Napiši kemijske formule tvari ili njihove nazive.

1. Halogena -... (Klor ili brom.)

2. Magnezit – ... (MgCO 3.)

3. Urea –... ( Urea H 2 NC(O)NH 2 .)

4. Potaša - ... (K 2 CO 3.)

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

6. Vodikov oksid –... ( Voda.)

7. Amonijak – … (10% vodena otopina amonijak.)

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

9. Prirodni plin – ... ( Metan CH 4.)

antonimi

Napiši kemijske pojmove koji su po značenju suprotni predloženim.

1. Oksidirajuće sredstvo –... ( Reducirajuće sredstvo.)

2. Donator elektrona –… ( Akceptor elektrona.)

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

4. Disocijacija –… ( Udruga.)

5. Adsorpcija – ... ( Desorpcija.)

6. Anoda –... ( Katoda.)

7. Anion –… ( Kation.)

8. Metal –… ( Nemetalni.)

9. Polazne tvari –... ( Produkti reakcije.)

Potražite uzorke

Odredi znak koji objedinjuje navedene tvari 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 – ... ( Spojevi elemenata IV skupine.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Kisikovi spojevi ugljika.)

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

Ugljični monoksid (ugljični monoksid, ugljični monoksid, ugljikov(II) monoksid) je bezbojan, izuzetno otrovan plin, bez okusa i mirisa, lakši od zraka (u normalnim uvjetima). Kemijska formula - CO.

Struktura molekule

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

Molekula je slabo polarizirana, njen električni dipolni moment μ = 0,04⋅10 −29 C m. Brojna istraživanja su pokazala da je negativni naboj u molekuli CO koncentriran na atomu ugljika C − ←O + (smjer dipolnog momenta u molekuli je suprotan od prethodno pretpostavljenog). Energija ionizacije 14,0 eV, konstanta sprega sila k = 18,6 .

Svojstva

Ugljik(II) monoksid je plin bez boje, okusa i mirisa. Zapaljivo Takozvani “miris ugljičnog monoksida” zapravo je miris organskih nečistoća.

Svojstva ugljičnog monoksida

Standardna Gibbsova energija stvaranja Δ G	−137,14 kJ/mol (g) (pri 298 K)
Entropija standardnog obrazovanja S	197,54 J/mol K (g) (pri 298 K)
Standardni molarni toplinski kapacitet C str	29,11 J/mol K (g) (pri 298 K)
Entalpija taljenja Δ H pl	0,838 kJ/mol
Entalpija vrenja Δ H bala	6,04 kJ/mol
Kritična temperatura t Kreta	−140,23 °C
Kritični pritisak P Kreta	3,499 MPa
Kritična gustoća ρ krit	0,301 g/cm³

Glavne vrste kemijskih reakcija u kojima sudjeluje ugljik(II) monoksid su adicijske reakcije i redoks reakcije, u kojima on pokazuje redukcijska svojstva.

Na sobnoj temperaturi CO je neaktivan, njegova kemijska aktivnost značajno se povećava kada se zagrijava i u otopinama. Tako u otopinama reducira soli, , i druge u metale već na sobnoj temperaturi. Zagrijavanjem reducira i druge metale, na primjer CO + CuO → Cu + CO 2. Široko se koristi u pirometalurgiji. Metoda kvalitativnog određivanja CO temelji se na reakciji CO u otopini s paladijevim kloridom, vidi dolje.

Oksidacija CO u otopini često se događa primjetnom brzinom samo u prisutnosti katalizatora. Pri odabiru potonjeg glavnu ulogu igra priroda oksidacijskog sredstva. Dakle, KMnO 4 najbrže oksidira CO u prisutnosti fino zdrobljenog srebra, K 2 Cr 2 O 7 - u prisutnosti soli, KClO 3 - u prisutnosti OsO 4. Općenito, CO je po svojim redukcijskim svojstvima sličan molekularnom vodiku.

Ispod 830 °C jači redukcijski agens je CO, a iznad vodik. Prema tome, reakcijska ravnoteža

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

do 830 °C pomaknuta je udesno, iznad 830 °C ulijevo.

Zanimljivo je da postoje bakterije koje oksidacijom CO dobivaju energiju potrebnu za život.

Ugljik(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 izgaranja CO može doseći 2100 °C. Reakcija izgaranja je lančana reakcija, a inicijatori su male količine spojeva koji sadrže vodik (voda, amonijak, sumporovodik itd.)

Zahvaljujući tako dobrom kalorijska vrijednost, CO je sastavni dio raznih tehničkih plinskih smjesa (vidi, na primjer, generatorski plin), koji se, između ostalog, koriste za grijanje. Eksplozivno u mješavini sa zrakom; donja i gornja koncentracijska granica širenja plamena: od 12,5 do 74% (volumenski).

halogeni. Reakcija s klorom 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 s F 2, osim karbonil fluorida COF 2, može se dobiti peroksidni spoj (FCO) 2 O 2. Njegove karakteristike: talište −42 °C, vrelište +16 °C, ima karakterističan miris (sličan mirisu ozona), pri zagrijavanju iznad 200 °C eksplozivno se raspada (produkti reakcije CO 2, O 2 i COF 2 ), u kiseloj sredini reagira s kalijevim jodidom prema jednadžbi:

(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).)))

Ugljikov(II) monoksid reagira s halkogenima. Sa sumporom stvara ugljikov sulfid COS, reakcija se događa zagrijavanjem, prema jednadžbi:

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

Također su dobiveni slični ugljikov selenoksid COSe i ugljikov teluroksid COTe.

Obnavlja SO 2:

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

S prijelaznim metalima stvara zapaljive i otrovne spojeve - karbonile, kao što su , , , , itd. Neki od njih su hlapljivi.

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

Ugljikov(II) monoksid slabo je topiv u vodi, ali ne reagira s njom. Također ne reagira s otopinama lužina i kiselina. Međutim, reagira s alkalijskim talinama da bi se formirali odgovarajući formati:

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

Zanimljiva je reakcija ugljikovog(II) monoksida s metalnim kalijem u otopini amonijaka. Ovo proizvodi eksplozivni spoj kalijev dioksodikarbonat:

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

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

Fiziološko djelovanje

Toksičnost

Ugljični monoksid je vrlo otrovan.

Toksični učinak ugljičnog monoksida (II) posljedica je stvaranja karboksihemoglobina – puno jačeg karbonilnog kompleksa s hemoglobinom, u odnosu na kompleks hemoglobina s kisikom (oksihemoglobin). Dakle, procesi prijenosa kisika i stanično disanje su blokirani. Koncentracije u zraku veće od 0,1% dovode do smrti unutar jednog sata.

• Žrtvu treba odnijeti Svježi zrak. U slučaju trovanja blagi stupanj dovoljna je hiperventilacija pluća kisikom.
• Umjetna ventilacija.
• Lobeline ili kofein ispod kože.
• Karboksilaza intravenozno.

Svjetska medicina ne poznaje pouzdane protuotrove za primjenu u slučajevima trovanja ugljičnim monoksidom.

Zaštita ugljikom(II).

Endogeni ugljikov monoksid

Endogeni ugljikov monoksid normalno proizvode stanice ljudi i životinja i služi kao signalna molekula. Ima poznatu fiziološku ulogu u tijelu, osobito kao neurotransmiter i uzrokuje vazodilataciju. Zbog uloge endogenog ugljičnog monoksida u tijelu, poremećaji njegovog metabolizma povezani su s razne bolesti, kao što su neurodegenerativne bolesti, ateroskleroza krvnih žila, hipertenzija, zatajenje srca, razni upalni procesi.

Endogeni ugljični monoksid nastaje u tijelu zbog oksidirajućeg djelovanja enzima hem oksigenaze na hem, koji je proizvod razaranja hemoglobina i mioglobina, kao i drugih proteina koji sadrže hem. Ovaj proces uzrokuje stvaranje u ljudskoj krvi velika količina karboksihemoglobina, čak i ako osoba ne puši i ne udiše 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 ugljikov monoksid normalni 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 vodikov sulfid), endogeni ugljikov monoksid privukao je znatnu pozornost kliničara i istraživača kao važan biološki regulator. U mnogim tkivima, sva tri gore navedena plina pokazala su se protuupalnim agensom, vazodilatatorima i također induciraju angiogenezu. Međutim, nije sve tako jednostavno i nedvosmisleno. Angiogeneza – ne uvijek blagotvoran učinak, jer on, posebno, igra ulogu u rastu maligni tumori, 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 ćelije, gdje dolazi do dugotrajne pohrane informacija, prijemna stanica, kao odgovor na primljeni signal, proizvodi endogeni ugljični monoksid, koji prenosi signal natrag do odašiljačke stanice, obavještavajući je da je spremna nastaviti primati signale od nje i povećanje aktivnosti stanice prijenosnika signala. Neke od tih živčanih stanica sadrže gvanilat ciklazu, enzim koji se aktivira izlaganjem endogenom ugljičnom monoksidu.

Istraživanja o ulozi endogenog ugljikovog monoksida kao protuupalne tvari i citoprotektora provedena su u mnogim laboratorijima diljem svijeta. Ova svojstva endogenog ugljikovog monoksida čine učinak na njegov metabolizam zanimljivim terapeutskim ciljem 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 Klinička ispitivanja na ljudima, ali njihovi rezultati još nisu objavljeni.

Ukratko, ono što je poznato u 2015. godini o ulozi endogenog ugljikovog monoksida u tijelu može se sažeti na sljedeći način:

• Endogeni ugljikov monoksid jedna je od važnih endogenih signalnih molekula;
• Endogeni ugljikov monoksid modulira funkcije središnjeg živčanog sustava i kardiovaskularnog sustava;
• Endogeni ugljikov monoksid inhibira agregaciju trombocita i njihovo prianjanje na stijenke krvnih žila;
• Utjecaj na metabolizam endogenog ugljičnog monoksida u budućnosti bi mogao biti jedna od važnih terapijskih strategija za niz bolesti.

Povijest otkrića

Otrovnost dima koji se oslobađa prilikom sagorijevanja ugljena opisali su Aristotel i Galen.

Ugljik(II) monoksid prvi je proizveo francuski kemičar Jacques de Lassonne zagrijavanjem cinkovog oksida s ugljenom, ali je u početku pogrešno smatran vodikom jer je gorio plavim plamenom.

Činjenicu da ovaj plin sadrži ugljik i kisik otkrio je engleski kemičar William Cruyckshank. Otrovnost plina proučavao je 1846. francuski liječnik Claude Bernard u pokusima na psima.

Ugljikov(II) monoksid izvan Zemljine atmosfere prvi je otkrio belgijski znanstvenik M. Migeotte 1949. godine po prisutnosti glavnog vibracijsko-rotacijskog pojasa u IR spektru Sunca. Ugljik(II) monoksid otkriven je u međuzvjezdanom mediju 1970. godine.

Priznanica

Industrijska metoda

• Nastaje tijekom izgaranja ugljika ili spojeva na bazi ugljika (na primjer, benzina) u uvjetima nedostatka kisika:

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

• ili kada se ugljični dioksid reducira vrućim ugljenom:

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 događa tijekom loženja peći kada se zaklopka peći zatvori prerano (prije nego što ugljen potpuno izgori). Pritom nastali ugljični monoksid (II) zbog svoje toksičnosti uzrokuje fiziološke poremećaje (“pare”), pa čak i smrt (vidi dolje), otuda i jedan od trivijalnih naziva – “ugljični monoksid”.

Reakcija redukcije ugljičnog dioksida je reverzibilna, a utjecaj temperature na ravnotežno stanje te reakcije prikazan je na grafu. Tijek reakcije udesno osigurava faktor entropije, a ulijevo faktor entalpije. Na temperaturama ispod 400 °C ravnoteža je gotovo potpuno pomaknuta ulijevo, a na temperaturama iznad 1000 °C udesno (prema stvaranju CO). Na niske temperature brzina ove reakcije je vrlo niska, tako da je ugljik(II) monoksid prilično stabilan u normalnim uvjetima. Ova ravnoteža ima poseban naziv Boudoir ravnoteža.

• Smjese ugljikovog monoksida (II) s drugim tvarima dobivaju se propuštanjem zraka, vodene pare itd. kroz sloj vrućeg koksa, kamena ili mrki ugljen itd. (vidi generatorski plin, vodeni plin, miješani plin, sintezni plin).

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 s klorosulfonskom 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 + CO . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\desna strelica H_(2)SO_(4)+HCl+CO\uparrow .)))

• Zagrijavanje smjese 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 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 smjese kalijevog heksacijanoferata(II) s koncentriranom 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\gore .)))

• Redukcija iz cink karbonata pomoću magnezija kada se zagrijava:

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

Određivanje ugljičnog monoksida (II)

Prisutnost CO može se kvalitativno odrediti potamnjenjem otopina paladijevog klorida (ili papira natopljenog ovom otopinom). Zamračenje je povezano s otpuštanjem finog metala paladija prema sljedećoj shemi:

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

Ova reakcija je vrlo osjetljiva. Standardna otopina: 1 gram paladijevog klorida po litri vode.

Kvantitativno određivanje ugljikovog(II) monoksida temelji 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).)))

Primjena

• Ugljik(II) monoksid je intermedijarni reagens koji se koristi u reakcijama s vodikom u kritičnim industrijskim procesima za proizvodnju organskih alkohola i čistih ugljikovodika.
• Ugljični monoksid (II) koristi se za preradu životinjskog mesa i ribe, dajući im jarko crvenu boju i dojam svježine bez promjene okusa (tehnologija Čist dim I Dim bez okusa). Dopuštena koncentracija CO je 200 mg/kg mesa.
• Ugljikov(II) monoksid glavna je komponenta generatorskog plina koji se koristi kao gorivo u vozilima na plinski pogon.
• Ugljični monoksid iz ispušnih plinova motora koristili su nacisti tijekom Drugog svjetskog rata za masovno ubijanje ljudi putem trovanja.

Ugljik(II) monoksid u Zemljinoj atmosferi

Postoje prirodni i antropogeni izvori ulaska u Zemljinu atmosferu. U prirodnim uvjetima, na površini Zemlje, CO nastaje tijekom nepotpune anaerobne razgradnje organskih spojeva i tijekom izgaranja biomase, uglavnom tijekom šumskih i stepskih požara. Ugljični monoksid (II) nastaje u tlu i biološki (ispuštaju ga živi organizmi) i nebiološki. Eksperimentalno je dokazano otpuštanje ugljičnog monoksida (II) zbog fenolnih spojeva uobičajenih u tlu, koji sadrže OCH 3 ili OH skupine u orto- ili para-položajima u odnosu na prvu hidroksilnu skupinu.

Ukupna ravnoteža nebiološke proizvodnje CO i njegove oksidacije od strane mikroorganizama ovisi o specifičnim uvjetima okoline, prvenstveno o vlažnosti i . Na primjer, ugljik(II) monoksid se ispušta izravno u atmosferu iz sušnih tla, stvarajući tako lokalne maksimume koncentracije ovog plina.

U atmosferi je CO produkt lanaca reakcija koji uključuju metan i druge ugljikovodike (prvenstveno izopren).

Glavni antropogeni izvor CO trenutno su ispušni plinovi iz motora s unutarnjim izgaranjem. Ugljični monoksid nastaje kada se ugljikovodična goriva izgaraju u motorima s unutarnjim izgaranjem na nedovoljnim temperaturama ili je sustav za dovod zraka loše podešen (dovodi se nedovoljno kisika za oksidaciju CO u CO 2 ). U prošlosti je značajan dio antropogenog unosa CO u atmosferu osiguravao rasvjetni plin koji se u 19. stoljeću koristio za unutarnju rasvjetu. Sastav mu je bio približno isti kao vodeni plin, odnosno sadržavao je do 45% ugljičnog monoksida (II). Ne koristi se u javnom sektoru zbog prisutnosti mnogo jeftinijeg i energetski učinkovitog analoga -

Sve što nas okružuje sastoji se od spojeva raznih kemijskih elemenata. Ne udišemo samo zrak, već složeni organski spoj koji 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. Kako bi se razumjeli procesi međusobnog djelovanja elemenata, plinova, soli i drugih formacija, u školski tečaj uveden je predmet "Kemija". U 8. razredu počinje nastava kemije prema odobrenom općeobrazovnom programu.

Jedan od najčešćih spojeva pronađenih u zemljinoj kori i atmosferi je oksid. Oksid je spoj bilo kojeg kemijski element s atomom kisika. Čak je i izvor svega života na Zemlji – voda, vodikov oksid. Ali u ovom članku nećemo govoriti o oksidima općenito, već o jednom od najčešćih spojeva - ugljičnom monoksidu. Ovi spojevi se dobivaju spajanjem atoma kisika i ugljika. Ovi spojevi mogu sadržavati različite količine atoma ugljika i kisika, ali postoje dva glavna spoja ugljika i kisika: ugljikov monoksid i ugljikov dioksid.

Kemijska formula i način dobivanja ugljičnog monoksida

Koja je njegova formula? Ugljični monoksid je vrlo lako zapamtiti - CO. Molekula ugljičnog monoksida formirana je trostrukom vezom, te stoga ima prilično visoku čvrstoću veze i ima vrlo malu međunuklearnu udaljenost (0,1128 nm). Energija loma ovog kemijskog spoja je 1076 kJ/mol. Trostruka veza nastaje zbog činjenice da element ugljik ima p-orbitalu u svojoj atomskoj strukturi koja nije zauzeta elektronima. Ova okolnost stvara priliku da ugljikov atom postane akceptor elektronskog para. Atom kisika, naprotiv, ima nepodijeljeni par elektrona u jednoj od p-orbitala, što znači da ima sposobnost davanja elektrona. Kada se ova dva atoma spoje, uz dvije kovalentne veze nastaje i treća - donor-akceptorska kovalentna veza.

postojati razne načine dobivanje CO Jedan od najjednostavnijih je propuštanje ugljičnog dioksida preko vrućeg ugljena. U laboratorijskim uvjetima ugljični monoksid se proizvodi korištenjem sljedeća reakcija: Mravlja kiselina se zagrijava sa sumpornom kiselinom, koja razdvaja mravlju kiselinu na vodu i ugljikov monoksid.

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

Fizička svojstva CO

Ugljikov monoksid (2) ima sljedeća fizikalna svojstva - bezbojan je plin bez izraženog mirisa. Svi strani mirisi koji se pojavljuju tijekom curenja ugljičnog monoksida produkti su razgradnje organskih nečistoća. Puno je lakši od zraka, izrazito otrovan, vrlo slabo topiv u vodi i lako zapaljiv.

Najvažnije svojstvo CO je njegov negativan učinak na ljudski organizam. Trovanje ugljičnim monoksidom može dovesti do smrtni ishod. O učincima ugljičnog monoksida na ljudski organizam detaljnije ćemo govoriti u nastavku.

Kemijska svojstva CO

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

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

Kemijska formula i način dobivanja ugljičnog dioksida

Ugljikov dioksid, odnosno ugljikov dioksid, ima kemijsku formulu CO 2 . Struktura molekule malo se razlikuje od strukture CO. U ovo obrazovanje ugljik ima oksidacijski stupanj +4. Struktura molekule je linearna, što znači da je nepolarna. Molekula CO2 nije jaka kao CO. Zemljina atmosfera sadrži oko 0,03% ugljičnog dioksida po ukupnom volumenu. Povećanje ovog pokazatelja uništava ozonski omotač Zemlje. U znanosti se taj fenomen naziva efekt staklenika.

Ugljični dioksid se može dobiti na različite načine. U industriji nastaje kao rezultat izgaranja dimnih plinova. Može biti nusprodukt procesa proizvodnje alkohola. Može se dobiti procesom razgradnje zraka na njegove glavne komponente, kao što su dušik, kisik, argon i drugi. U laboratorijskim uvjetima ugljični monoksid (4) može se dobiti spaljivanjem vapnenca, a kod kuće ugljični dioksid može se proizvesti reakcijom limunska kiselina I soda bikarbona. Inače, upravo su tako nastajala gazirana pića na samom početku njihove proizvodnje.

Fizička svojstva CO 2

Ugljični dioksid je bezbojna plinovita tvar bez karakterističnog oštrog mirisa. Zbog visokog oksidacijskog broja ovaj plin je blago kiselkastog okusa. Ovaj proizvod ne podupire proces izgaranja, budući da je i sam rezultat izgaranja. Uz povećanu koncentraciju ugljičnog dioksida, osoba gubi sposobnost disanja, što dovodi do smrti. O učincima ugljičnog dioksida na ljudski organizam bit će detaljnije riječi u nastavku. CO 2 je mnogo teži od zraka i vrlo je topiv 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 tlaku od oko 519 kPa, pretvara se u bezbojnu tekućinu.

Kada temperatura značajno padne, plin je u stanju tzv. “suhog leda” i isparava na temperaturi višoj od -78 o C.

Kemijska svojstva CO 2

Po svojim kemijskim svojstvima ugljični monoksid (4), čija je formula CO 2, tipičan je kiseli oksid i ima sva njegova svojstva.

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

2. U interakciji s alkalijama, ugljikov dioksid stvara odgovarajuću sol i vodu.

3. Tijekom interakcije s aktivnim metalnim oksidima, potiče stvaranje soli.

4. Ne podržava proces izgaranja. Aktivirati ovaj proces Samo neki aktivni metali mogu, kao što su litij, kalij, natrij.

Učinak ugljičnog monoksida na ljudski organizam

Vratimo se glavnom problemu svih plinova – utjecaju na ljudski organizam. Ugljični monoksid spada u skupinu plinova izrazito opasnih po život. Za ljude i životinje to je izuzetno jaka otrovna tvar, koja ulaskom u tijelo ozbiljno utječe na krv, živčani sustav tijelo i mišiće (uključujući srce).

Ugljični monoksid u zraku se ne može prepoznati jer ovaj plin nema izražen miris. Upravo zbog toga je opasan. Ulaskom u ljudsko tijelo kroz pluća, ugljični monoksid aktivira svoju destruktivnu aktivnost u krvi i počinje komunicirati s hemoglobinom stotinama puta brže od kisika. Kao rezultat, pojavljuje se vrlo stabilan spoj koji se zove karboksihemoglobin. Ometa dopremu kisika iz pluća u mišiće, što dovodi do gladovanja mišićnog tkiva. Mozak je time posebno ozbiljno pogođen.

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

• vrtoglavica praćena glavoboljom;
• zujanje u ušima i titranje pred očima;
• lupanje srca i otežano disanje;
• crvenilo lica.

Nakon toga se razvija žrtva trovanja jaka slabost, ponekad povraćanje. U teški slučajevi Otrovanje može uzrokovati nenamjerne konvulzije, popraćene daljnjim gubitkom svijesti i komom. Ako se pacijentu odmah ne osigura odgovarajuća zdravstvene zaštite, onda je smrt moguća.

Učinak ugljičnog dioksida na ljudski organizam

Ugljični oksidi kiselosti +4 pripadaju kategoriji zagušljivih plinova. Drugim riječima, ugljikov dioksid nije otrovna tvar, ali može značajno utjecati na dotok kisika u tijelo. Kada se razina ugljičnog dioksida poveća na 3-4%, osoba postaje ozbiljno slaba i počinje se osjećati pospano. Kada se razina poveća na 10%, počinju se razvijati jake glavobolje, vrtoglavica, gubitak sluha, a ponekad se javlja i gubitak svijesti. Ako koncentracija ugljičnog dioksida poraste na razinu od 20%, tada dolazi do smrti od gladovanja kisikom.

Liječenje trovanja ugljičnim dioksidom vrlo je jednostavno - dajte žrtvi pristup čisti zrak, ako je potrebno, učinite umjetno disanje. U krajnjem slučaju, morate žrtvu spojiti na ventilator.

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

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

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

Ugljični oksidi imaju vrlo široku primjenu u različitim područjima ljudske djelatnosti, a njihov je spektar iznimno bogat. Dakle, ugljični monoksid se široko koristi u metalurgiji u procesu taljenja lijevanog željeza. CO je stekao veliku popularnost kao materijal za skladištenje hrane u hladnjaku. Ovim se oksidom prerađuje meso i riba kako bi dobili svježi izgled i ne mijenjaju 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 zadnje vrijeme Sve više se koristi u automobilskoj industriji kao gorivo za vozila na plinski pogon.

Ugljični dioksid je netoksičan, pa se njegova primjena široko koristi u industrija hrane, gdje se koristi kao konzervans ili sredstvo za dizanje kvasca. 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 izolira vatru od kisika i sprječava da se vatra razbukta. Sukladno tome, drugo područje primjene je Sigurnost od požara. Cilindri u zračnim pištoljima također su napunjeni ugljičnim dioksidom. I naravno, gotovo svatko od nas je pročitao od čega se sastoji osvježivač prostora. Da, jedna od komponenti je ugljični dioksid.

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

Postoje i drugi spojevi ugljika s kisikom, srećom, formula ugljika i kisika dopušta korištenje raznih varijanti spojeva s različitim brojem atoma ugljika i kisika. Brojni oksidi mogu varirati od C 2 O 2 do C 32 O 8. A za opis svakog od njih trebat će više od jedne stranice.

Ugljikovi oksidi u prirodi

Obje vrste ugljikovih oksida koje se ovdje razmatraju prisutne su na ovaj ili onaj način u prirodni svijet. Dakle, ugljični monoksid može biti produkt izgaranja šume ili rezultat ljudske aktivnosti ( prometni dimovi te opasni otpad iz industrijskih poduzeća).

Ugljični dioksid, koji nam je već poznat, također je dio složenog sastava zraka. Njegov sadržaj u njemu je oko 0,03% ukupnog volumena. Kada se ovaj pokazatelj poveća, nastaje takozvani "efekt staklenika", kojeg se moderni znanstvenici toliko plaše.

Ugljični dioksid ispuštaju životinje i ljudi 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 velike sječe šuma. Ako biljke prestanu apsorbirati ugljični dioksid, tada se postotak njegovog sadržaja u zraku može povećati do kritičnih razina za ljudski život.

Očito su mnogi ljudi na vlasti zaboravili gradivo koje su obrađivali u udžbeniku “Opća kemija. 8. razred”, inače bi se ozbiljnije posvetila problematika krčenja šuma u mnogim dijelovima svijeta. To se, inače, odnosi i na problem ugljičnog monoksida u okolišu. Količina ljudskog otpada i postotak emisije ovog neobično toksičnog materijala u okoliš raste iz dana u dan. I nije činjenica da se neće ponoviti sudbina svijeta opisana u prekrasnom crtiću "Wally", kada je čovječanstvo moralo napustiti Zemlju, koja je bila zagađena do temelja, i otići u druge svjetove u potrazi za boljim. život.

Fizička svojstva.

Ugljikov monoksid je plin bez boje i mirisa koji je malo topiv u vodi.

• t mn. 205 °C,
• t kip. 191 °C
• kritična temperatura =140°C
• kritični tlak = 35 atm.
• Topljivost CO u vodi je oko 1:40 po volumenu.

Kemijska svojstva.

U normalnim uvjetima CO je inertan; kada se zagrije - redukcijsko sredstvo; oksid koji ne stvara soli.

1) s kisikom

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

2) s metalnim oksidima

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

3) s klorom (na svjetlu)

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

4) reagira s alkalijskim talinama (pod pritiskom)

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

5) gradi karbonile s prijelaznim metalima

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Ugljični monoksid ne reagira kemijski s vodom. CO također ne reagira s alkalijama i kiselinama. Izrazito je otrovna.

S kemijske strane, ugljični monoksid karakterizira uglavnom njegova sklonost reakcijama adicije i njegova redukcijska svojstva. Međutim, oba ova trenda obično se pojavljuju samo pri povišenim temperaturama. U tim se uvjetima CO spaja s kisikom, klorom, sumporom, nekim metalima itd. Istovremeno ugljični monoksid zagrijavanjem reducira mnoge okside u metale, što je vrlo važno za metalurgiju.

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

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

Redukcija paladijevog klorida u otopini je jednostavna prema općoj shemi:

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

služi kao najčešće korištena reakcija za otkrivanje ugljičnog monoksida u mješavini plinova. Čak i vrlo male količine CO lako se otkrivaju blagim bojanjem otopine zbog otpuštanja fino zdrobljenog metalnog paladija. Kvantitativno određivanje CO temelji se na reakciji:

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

Oksidacija CO u otopini često se događa primjetnom brzinom samo u prisutnosti katalizatora. Pri odabiru potonjeg glavnu ulogu igra priroda oksidacijskog sredstva. Dakle, KMnO 4 najbrže oksidira CO u prisutnosti fino zdrobljenog srebra, K 2 Cr 2 O 7 - u prisutnosti živinih soli, KClO 3 - u prisutnosti OsO 4. Općenito, u svojim redukcijskim svojstvima, CO je sličan molekularnom vodiku, a njegova aktivnost u normalnim uvjetima veća je od aktivnosti potonjeg. Zanimljivo je da postoje bakterije koje oksidacijom CO dobivaju energiju potrebnu za život.

Usporedna aktivnost CO i H2 kao redukcijskih sredstava može se procijeniti proučavanjem reverzibilne reakcije:

čije se ravnotežno stanje pri visokim temperaturama vrlo brzo uspostavlja (osobito u prisutnosti Fe 2 O 3). Pri 830 °C ravnotežna smjesa sadrži jednake količine CO i H 2, tj. afinitet oba plina prema kisiku je isti. Ispod 830 °C, jači redukcijski agens je CO, iznad - H2.

Vezanje jednog od produkata gore razmatrane reakcije, u skladu sa zakonom o djelovanju mase, pomiče njegovu ravnotežu. Stoga se propuštanjem smjese ugljičnog monoksida i vodene pare preko kalcijevog oksida može dobiti vodik prema shemi:

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

Ova reakcija se odvija već na 500 °C.

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

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

Značajno oslobađanje topline koje prati ovu reakciju čini ugljikov monoksid dragocjenim plinovito gorivo. Ipak, najviše se koristi kao polazni produkt za sintezu raznih organskih tvari.

Izgaranje debelih slojeva ugljena u pećima odvija se u tri faze:

1) C + O 2 = CO 2;

2) CO2 + C = 2 CO;

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

Ako se cijev prerano zatvori, stvara se nedostatak kisika u ložištu, što može uzrokovati širenje CO po grijanoj prostoriji i dovesti do trovanja (pare). Treba napomenuti da miris "ugljičnog monoksida" nije uzrokovan CO, već nečistoćama nekih organskih tvari.

Plamen CO može imati temperaturu do 2100 °C. Reakcija izgaranja CO zanimljiva je po tome što se, kada se zagrije na 700-1000 °C, odvija primjetnom brzinom samo u prisutnosti tragova vodene pare ili drugih plinova koji sadrže vodik (NH 3, H 2 S, itd.). To je zbog lančane prirode reakcije koja se razmatra, a koja se javlja posrednim stvaranjem 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 izgaranja CO postaje primjetno reverzibilna. Sadržaj CO 2 u ravnotežnoj smjesi (pod tlakom od 1 atm) iznad 4000 °C može biti samo zanemarivo malen. Sama molekula CO je toliko toplinski stabilna da se ne raspada ni na 6000 °C. Molekule CO otkrivene su u međuzvjezdanom mediju.

Kada CO djeluje na metal K pri 80 °C, nastaje bezbojni kristalni, vrlo eksplozivan spoj sastava K 6 C 6 O 6 . Eliminacijom kalija ova tvar lako prelazi u ugljikov monoksid C 6 O 6 ("trikinon"), koji se može smatrati produktom polimerizacije CO. Njegova struktura odgovara šesteročlanom ciklusu kojeg tvore atomi ugljika, od kojih je svaki dvostrukom vezom povezan s atomima kisika.

Interakcija CO sa sumporom prema reakciji:

CO + S = COS + 29 kJ

Ide brzo samo na visokim temperaturama.

Nastali ugljikov tioksid (O=C=S) je plin bez boje i mirisa (t.t. -139, t.t. -50 °C).

Ugljikov (II) monoksid može se izravno povezati s određenim metalima. Kao rezultat toga nastaju metalni karbonili, koje treba smatrati kompleksnim spojevima.

Ugljik(II) monoksid također tvori kompleksne spojeve s nekim solima. Neki od njih (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO itd.) stabilni su samo u otopini. Nastanak potonje tvari povezan je s apsorpcijom ugljičnog monoksida (II) otopinom CuCl u jakoj HCl. Slični spojevi očito nastaju u otopini amonijaka CuCl, koja se često koristi za apsorpciju CO u analizi plinova.

Priznanica.

Ugljični monoksid nastaje izgaranjem ugljika u nedostatku kisika. Najčešće se dobiva kao rezultat interakcije ugljičnog dioksida s vrućim ugljenom:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ova reakcija je reverzibilna, a njezina ravnoteža ispod 400 °C gotovo je potpuno pomaknuta ulijevo, a iznad 1000 °C - udesno (slika 7). Međutim, uspostavlja se primjetnom brzinom samo pri visokim temperaturama. Stoga je u normalnim uvjetima CO prilično stabilan.

Riža. 7. Ravnoteža CO 2 + C = 2 CO.

Formiranje CO iz elemenata slijedi jednadžbu:

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

Pogodno je dobiti male količine CO razgradnjom mravlje kiseline:

HCOOH = H2O + CO

Do ove reakcije lako dolazi kada HCOOH reagira s vrućom, jakom sumpornom kiselinom. U praksi se ova priprema provodi ili djelovanjem konc. sumpornu kiselinu u tekući HCOOH (kada se zagrije), ili propuštanjem para potonjeg preko fosfornog hemipentaoksida. Interakcija HCOOH s klorosulfonskom kiselinom prema shemi:

HCOOH + CISO3 H = H2SO4 + HCI + CO

Već radi na normalnim temperaturama.

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

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

Uz CO oslobađa se i ugljikov dioksid koji se može zadržati propuštanjem plinske smjese kroz otopinu barijevog hidroksida. U drugom slučaju, jedini plinoviti produkt je ugljikov 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 izgaranjem ugljena u posebnim pećima – plinskim generatorima. Konvencionalni (“zrak”) generatorski plin sadrži u prosjeku (volumni %): CO-25, N2-70, CO 2 -4 i male nečistoće drugih plinova. Izgaranjem daje 3300-4200 kJ po m3. Zamjena običnog zraka kisikom dovodi do značajnog povećanja sadržaja CO (i povećanja kalorične vrijednosti plina).

Još više CO sadrži vodeni plin koji se (u idealnom slučaju) sastoji od smjese jednakih volumena CO i H 2 i pri izgaranju proizvodi 11 700 kJ/m 3 . Ovaj plin se dobiva upuhivanjem vodene pare kroz sloj užarenog ugljena, a na oko 1000 °C interakcija se odvija prema jednadžbi:

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

Reakcija stvaranja vodenog plina odvija se uz apsorpciju topline, ugljen se postupno hladi i za održavanje u vrućem stanju potrebno je izmjenjivati ​​prolazak vodene pare s prolaskom zraka (ili kisika) u plin. generator. S tim u vezi, vodeni plin sadrži približno CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 i N 2 -6%. Široko se koristi za sintezu raznih organskih spojeva.

Često se dobiva miješani plin. Proces njegovog dobivanja svodi se na istovremeno upuhivanje zraka i vodene pare kroz sloj vrućeg ugljena, tj. kombinacija obje gore opisane metode - Stoga je sastav miješanog plina srednji između generatora i vode. U prosjeku sadrži: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 i N 2 -50%. Metar kubni pri spaljivanju proizvodi oko 5400 kJ.

Primjena.

Voda i mješavine plinova (sadrže CO) koriste se kao gorivo i sirovina u kemijskoj industriji. Važni su, primjerice, kao jedan od izvora za dobivanje smjese dušik-vodik za sintezu amonijaka. Kada se zajedno s vodenom parom propuste 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 ugljični dioksid zatim se uklanja ispiranjem vodom (pod pritiskom), a preostali CO uklanja se amonijačnom otopinom bakrenih soli. Ostaje gotovo čisti dušik i vodik. Sukladno tome, podešavanjem relativnih količina generatorskog i vodenog plina, moguće je dobiti N 2 i H 2 u potrebnom volumetrijskom omjeru. Prije uvođenja u kolonu za sintezu, plinska smjesa se suši i pročišćava od nečistoća koje truju katalizator.

CO 2 molekula

Molekulu CO karakterizira d(CO) = 113 pm, njezina energija disocijacije je 1070 kJ/mol, što je više nego kod drugih dvoatomnih molekula. Razmotrimo elektronsku strukturu CO, gdje su atomi međusobno povezani dvostrukom kovalentnom vezom i jednom donor-akceptorskom vezom, pri čemu je kisik donor, a ugljik akceptor.

Učinak na tijelo.

Ugljični monoksid je vrlo otrovan. Prvi znakovi akutno trovanje Simptomi uključuju glavobolju i vrtoglavicu, praćene gubitkom svijesti. Smatra se da je najveća dopuštena koncentracija CO u zraku industrijskih poduzeća 0,02 mg/l. Glavni protuotrov kod trovanja CO je svježi zrak. Korisno je i kratkotrajno udisanje para amonijaka.

Ekstremna toksičnost CO, nedostatak boje i mirisa, kao i vrlo slaba apsorpcija aktivni ugljik obična plinska maska ​​čini ovaj plin posebno opasnim. Pitanje zaštite od njega riješeno je izradom posebnih plinskih maski, čija je kutija bila ispunjena mješavinom raznih oksida (uglavnom MnO 2 i CuO). Učinak te smjese ("hopkalit") svodi se na katalitičko ubrzanje reakcije oksidacije CO u CO 2 atmosferskim kisikom. U praksi su plinske maske od hopkalita vrlo nezgodne jer vas prisiljavaju na udisanje zagrijanog zraka (kao rezultat oksidacijske reakcije).

Biti u prirodi.

Ugljični monoksid je dio atmosfere (10-5 vol.%). U prosjeku, 0,5% CO sadrži duhanski dim i 3% - ispušni plinovi iz motora s unutarnjim izgaranjem.

Znakove da se ugljični monoksid (ugljični monoksid (II), ugljični monoksid, ugljični monoksid) stvorio u zraku u opasnoj koncentraciji teško je utvrditi - nevidljiv, ne smije se osjetiti, nakuplja se u prostoriji postupno, neprimjetno. Iznimno je opasan za ljudski život: vrlo je otrovan, prekomjerne razine 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 te korištenje posebnih senzora ugljičnog dioksida.

Što je ugljikov monoksid

Prirodni plin nastaje izgaranjem bilo koje biomase, u industriji je proizvod izgaranja bilo kojeg spoja na bazi ugljika. U oba slučaja preduvjet za ispuštanje plina je nedostatak kisika. Velike količine ulaze u atmosferu kao rezultat šumskih požara, u obliku ispušnih plinova koji nastaju izgaranjem goriva u automobilskim motorima. U industrijske svrhe koristi se u proizvodnji organskog alkohola, šećera, preradi životinjskog mesa i ribe. Malu količinu monoksida proizvode i ljudske stanice.

Svojstva

S kemijskog gledišta, monoksid je anorganski spoj s jednim atomom kisika u molekuli, kemijska formula– PA. Riječ je o kemijskoj tvari bez karakteristične boje, okusa i mirisa, lakša je od zraka, ali teža od vodika i neaktivna je na sobnoj temperaturi. Osoba koja miriše osjeća samo prisutnost organskih nečistoća u zraku. Spada u kategoriju otrovnih proizvoda, smrt pri koncentraciji u zraku od 0,1% nastupa unutar jednog sata. Karakteristika maksimalne dopuštene koncentracije je 20 mg/cub.m.

Učinak ugljičnog monoksida na ljudski organizam

Ugljični monoksid je smrtonosan za ljude. Njegovo toksično djelovanje objašnjava se stvaranjem karboksihemoglobina u krvnim stanicama, produkta adicije ugljičnog monoksida (II) na hemoglobin krvi. Visoka razina karboksihemoglobina uzrokuje gladovanje kisikom, nedovoljnu opskrbu kisikom mozga i drugih tkiva u tijelu. Uz blagu intoksikaciju, njegov sadržaj u krvi je nizak, uništenje prirodno možda unutar 4-6 sati. U visokim koncentracijama djeluju samo medicinske potrepštine.

Trovanje ugljičnim monoksidom

Ugljični monoksid jedna je od najopasnijih tvari. U slučaju trovanja dolazi do opijenosti tijela, popraćene pogoršanjem opće stanje osoba. Vrlo je važno rano prepoznati znakove trovanja ugljičnim monoksidom. Rezultat liječenja ovisi o razini tvari u tijelu i brzini dolaska pomoći. U ovom slučaju se računaju minute - žrtva može biti potpuno izliječena ili zauvijek ostati bolesna (sve ovisi o brzini reakcije spasilaca).

Simptomi

Ovisno o stupnju trovanja mogu se javiti glavobolja, vrtoglavica, tinitus, ubrzan rad srca, mučnina, otežano disanje, titranje u očima i opća slabost. Često se opaža pospanost, što je posebno opasno kada je osoba u prostoriji ispunjenoj plinom. Kada velika količina otrovnih tvari uđe u dišni sustav, opažaju se konvulzije, gubitak svijesti, au posebno teškim slučajevima koma.

Prva pomoć kod trovanja ugljičnim monoksidom

Žrtvi treba pružiti prvu pomoć na licu mjesta u slučaju trovanja ugljičnim monoksidom. Morate ga odmah premjestiti na svjež zrak i pozvati liječnika. Također biste trebali zapamtiti svoju sigurnost: kada ulazite u prostoriju s izvorom ove tvari, trebate samo duboko udahnuti, a ne disati unutra. Do dolaska liječnika potrebno je olakšati pristup kisika plućima: otkopčati gumbe, skinuti ili olabaviti odjeću. Ako žrtva izgubi svijest i prestane disati, potrebna je umjetna ventilacija.

Protuotrov za trovanje

Poseban protuotrov (protuotrov) kod trovanja ugljičnim monoksidom je lijek koji aktivno sprječava stvaranje karboksihemoglobina. Djelovanje protuotrova dovodi do smanjenja tjelesne potrebe za kisikom, potpore organima osjetljivim na nedostatak kisika: mozgu, jetri itd. Daje se intramuskularno u dozi od 1 ml odmah nakon uklanjanja bolesnika s područja. s visoka koncentracija otrovne tvari. Protuotrov se može ponovno primijeniti najranije sat vremena nakon prve primjene. Dopuštena je njegova uporaba za prevenciju.

Liječenje

U slučaj pluća izloženost ugljičnom monoksidu, liječenje se provodi ambulantno, u teškim slučajevima pacijent se hospitalizira. Već u kolima hitne pomoći dobiva vrećicu ili masku s kisikom. U teškim slučajevima, kako bi se tijelu dala velika doza kisika, pacijent se stavlja u tlačnu komoru. Protuotrov se primjenjuje intramuskularno. Konstantno se prati razina plinova u krvi. Daljnja rehabilitacija je ljekovita, radnje liječnika usmjerene su na obnavljanje rada mozga, kardiovaskularnog sustava i pluća.

Posljedice

Izloženost ugljičnom monoksidu u tijelu može uzrokovati ozbiljne bolesti: mijenja se rad mozga, ponašanje i svijest osobe, javljaju se neobjašnjive glavobolje. Pogotovo utjecaj štetne tvari zahvaćeno je pamćenje – onaj dio mozga koji je odgovoran za prijelaz kratkoročnog pamćenja u dugoročno pamćenje. Pacijent može osjetiti posljedice trovanja ugljičnim monoksidom tek nakon nekoliko tjedana. Većina žrtava potpuno se oporavi nakon razdoblja rehabilitacije, no neke s posljedicama trpe do kraja života.

Kako odrediti ugljični monoksid u zatvorenom prostoru

Otrovanje ugljičnim monoksidom lako je kod kuće, a ne događa se samo tijekom požara. Koncentracija ugljičnog dioksida nastaje zbog nepažljivog rukovanja zaklopkom peći, tijekom rada neispravnog plinskog bojlera ili ventilacije. Izvor ugljičnog monoksida može biti plinski štednjak. Ako u sobi ima dima, to je već razlog za oglašavanje alarma. Postoje posebni senzori za stalno praćenje razine plina. Oni prate razinu koncentracije plina i javljaju ako je norma prekoračena. Prisutnost takvog uređaja smanjuje rizik od trovanja.

Video