Reakcija ugljičnog monoksida i klora. Fizikalna svojstva ugljičnog monoksida: gustoća, toplinski kapacitet, toplinska vodljivost CO
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 su istraživanja 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" ugljični monoksid“ zapravo je miris organskih nečistoća.
| 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 kemijske reakcije u kojima sudjeluje ugljikov(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. Najveći praktičnu upotrebu dobio reakciju s klorom:
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. Kod lakših trovanja 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. Glumi poznate fiziološka uloga u tijelu je, posebice, 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 male količine karboksihemoglobina u krvi osobe, čak i ako osoba ne puši i ne diše atmosferski zrak (koji uvijek sadrži male količine egzogenog ugljičnog monoksida), već čisti kisik ili mješavinu dušika i kisika.
Nakon prvih dokaza iz 1993. da je endogeni 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 ugljični monoksid privukao je značajnu 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, budući da posebno ima ulogu u rastu malignih tumora, a također je i 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 ugljičnog monoksida čine uplitanje u njegov metabolizam zanimljivim terapeutskim ciljem za liječenje tako različitih patološka stanja, kao što je oštećenje tkiva uzrokovano ishemijom i naknadnom reperfuzijom (i to, 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:
- ili kada se ugljični dioksid reducira vrućim ugljenom:
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 niskim temperaturama, brzina ove reakcije je vrlo niska, tako da je ugljikov(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, ugljena ili mrkog ugljena 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:
- Zagrijavanje smjese oksalne i koncentrirane sumporne kiseline. Reakcija se odvija prema jednadžbi:
- Zagrijavanje smjese kalijevog heksacijanoferata(II) s koncentriranom sumpornom kiselinom. Reakcija se odvija prema jednadžbi:
- Redukcija iz cink karbonata pomoću magnezija kada se zagrijava:
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 ugljikov(II) monoksid 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 prirodni uvjeti, na Zemljinoj površini 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 -
- UN klasa opasnosti 2.3
- Sekundarna opasnost prema UN klasifikaciji 2.1
Struktura molekule
Molekula CO, kao i izoelektronska molekula dušika, ima trostruku vezu. Budući da su ove molekule slične strukture, njihova svojstva su također slična - vrlo niske točke taljenja i vrelišta, bliske vrijednosti standardnih entropija itd.
U okviru metode valentne veze, struktura molekule CO može se opisati formulom: C≡O:, a treća veza nastaje prema donor-akceptorskom mehanizmu, gdje je ugljik akceptor elektronskog para , a kisik je donor.
Zbog prisutnosti trostruke veze, molekula CO je vrlo jaka (energija disocijacije 1069 kJ/mol, ili 256 kcal/mol, što je više nego kod bilo koje druge dvoatomne molekule) i ima malu međunuklearnu udaljenost (d C≡ O = 0,1128 nm ili 1,13Å).
Molekula je slabo polarizirana, električni moment njenog dipola μ = 0,04·10 -29 C m (smjer dipolnog momenta O - →C +). Potencijal ionizacije 14,0 V, konstanta sprega sila k = 18,6.
Povijest otkrića
Ugljični 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 Cruickshank. Ugljični monoksid izvan Zemljine atmosfere prvi je otkrio belgijski znanstvenik M. Migeotte 1949. godine po prisutnosti glavnog vibracijsko-rotacijskog pojasa u IR spektru Sunca.
Ugljikov 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 nastaje u tlu i biološki (ispuštaju ga živi organizmi) i nebiološki. Eksperimentalno je dokazano otpuštanje ugljičnog monoksida 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, ugljični 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. Trenutno je u javnom sektoru ovaj plin zamijenjen znatno manje toksičnim prirodnim plinom (nižim predstavnicima homolognog niza alkana - propanom itd.)
Unos CO iz prirodnih i antropogenih izvora približno je isti.
Ugljični monoksid u atmosferi brzo kruži: njegovo prosječno vrijeme zadržavanja je oko 0,1 godinu, oksidira ga hidroksil u ugljični dioksid.
Priznanica
Industrijska metoda
2C + O 2 → 2CO (toplinski učinak ove reakcije je 22 kJ),
2. ili kada se ugljični dioksid reducira vrućim ugljenom:
CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).
Ova reakcija često se događa kod požara u peći kada se zaklopka peći zatvori prerano (prije nego što ugljen potpuno izgori). Ugljični monoksid koji nastaje u ovom slučaju, zbog svoje toksičnosti, uzrokuje fiziološke poremećaje (“pare”), pa čak i smrt (vidi dolje), otuda i jedan od trivijalnih naziva – “ugljični monoksid”. Slika reakcija koje se odvijaju u peći prikazana je na dijagramu.
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 niskim temperaturama, brzina ove reakcije je vrlo niska, tako da je ugljični monoksid prilično stabilan u normalnim uvjetima. Ova ravnoteža ima poseban naziv Boudoir ravnoteža.
3. Smjese ugljikovog monoksida s drugim tvarima dobivaju se propuštanjem zraka, vodene pare itd. kroz sloj vrućeg koksa, ugljena ili mrkog ugljena itd. (vidi generatorski plin, vodeni plin, miješani plin, sintezni plin).
Laboratorijska metoda
TLV (maksimalna granična koncentracija, SAD): 25 MAC r.z. prema Higijenskim standardima GN 2.2.5.1313-03 je 20 mg/m³
Zaštita od ugljičnog monoksida
Zbog tako dobre ogrjevne vrijednosti CO je sastavni dio raznih tehničkih plinskih smjesa (vidi npr. Generatorski plin), koje se između ostalog koriste i za grijanje.
halogeni. Reakcija s klorom dobila je najveću praktičnu primjenu:
CO + Cl 2 → COCl 2
Reakcija je egzotermna, toplinski učinak joj je 113 kJ, a u prisutnosti katalizatora (aktivni ugljen) odvija se na sobnoj temperaturi. Kao rezultat reakcije nastaje fosgen, tvar koja se široko koristi u raznim granama kemije (i kao kemijsko bojno sredstvo). Sličnim reakcijama mogu se dobiti COF 2 (karbonil fluorid) i COBr 2 (karbonil bromid). Karbonil jodid nije dobiven. Egzotermnost reakcija brzo opada od F do I (za reakcije s F 2 toplinski učinak je 481 kJ, s Br 2 - 4 kJ). Također je moguće dobiti mješovite derivate, na primjer COFCl (za više detalja vidi halogene derivate ugljične kiseline).
Reakcijom CO s F 2 , osim karbonil fluorida, može se dobiti i peroksidni spoj (FCO) 2 O 2 . Njegove karakteristike: talište −42°C, vrelište +16°C, ima karakterističan miris (sličan mirisu ozona), zagrijavanjem iznad 200°C eksplozivno se raspada (produkti reakcije CO 2, O 2 i COF 2 ), u kiseloj sredini reagira s kalijevim jodidom prema jednadžbi:
(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2
Ugljikov monoksid reagira s halkogenima. Sa sumporom stvara ugljikov sulfid COS, reakcija se događa zagrijavanjem, prema jednadžbi:
CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K
Također su dobiveni slični selenoksid COSe i teluroksid COTe.
Obnavlja SO 2:
SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S
S prijelaznim metalima stvara vrlo hlapljive, zapaljive i otrovne spojeve - karbonile, kao što su Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 itd.
Kao što je gore navedeno, ugljikov monoksid slabo je topiv u vodi, ali ne reagira s njom. Također ne reagira s otopinama lužina i kiselina. Međutim, reagira s alkalijskim talinama:
CO + KOH → HCOOK
Zanimljiva je reakcija ugljičnog monoksida s metalnim kalijem u otopini amonijaka. Ovo proizvodi eksplozivni spoj kalijev dioksodikarbonat:
2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +
Reakcija s amonijakom pri visoke temperature moguće je dobiti spoj važan za industriju – vodikov cijanid HCN. Reakcija se odvija u prisutnosti katalizatora (oksida
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. Ukoliko se odlučite proširiti svoje znanje na terenu suvremena umjetnost, To 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
“Struktura molekule ugljičnog monoksida (ugljikov monoksid (II)) 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 količinama opasnim po život u ispušni plinovi automobil(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 ugljični 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 studenti različite grupe odabrati 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 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 djeluje na kredu ili mramor klorovodična kiselina? 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 nastupaju sa različitim brzinama. 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 dušična kiselina – … (Nitrati– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)
9. Prirodni gas – … (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 kiselina – … (Osnovna svojstva.)
4. Disocijacija –… ( Udruga.)
5. Adsorpcija – ... ( Desorpcija.)
6. Anoda –... ( Katoda.)
7. Anion –… ( Kation.)
8. Metal –… ( Nemetalni.)
9. Polazne tvari –... ( Produkti reakcije.)
Potražite uzorke
Odredite 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.)
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.
Na 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, obje ove tendencije obično se pojavljuju samo kada povišene temperature. 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.
Na povišenim temperaturama i visoki pritisci dolazi do interakcije CO 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:
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,
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. Međutim, većina široka primjena nalazi se 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 događa 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 = H 2 O + 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.
Ugljični monoksid(II) ), ili ugljični monoksid, CO otkrio je engleski kemičar Joseph Priestley 1799. To je plin bez boje, okusa i mirisa, slabo je topiv u vodi (3,5 ml u 100 ml vode na 0 °C), ima nizak temperatura taljenja (-205 °C) i vrelište (-192 °C).
Ugljični monoksid ulazi u Zemljinu atmosferu tijekom nepotpunog izgaranja organskih tvari, tijekom vulkanskih erupcija, kao i kao rezultat vitalne aktivnosti nekih nižih biljaka (algi). Prirodna razina CO u zraku je 0,01-0,9 mg/m3. Ugljični monoksid je vrlo otrovan. U ljudskom tijelu i višim životinjama aktivno reagira sa
Plamen gorućeg ugljičnog monoksida je lijepe plavo-ljubičaste boje. Lako je to promatrati sami. Da biste to učinili, morate zapaliti šibicu. Donji dio plamen je svjetleći - tu mu boju daju vruće čestice ugljika (produkt nepotpunog izgaranja drva). Plamen je na vrhu okružen plavo-ljubičastim rubom. Time izgara ugljični monoksid koji nastaje tijekom oksidacije drva.
složeni spoj željeza - krvni hem (vezan za proteinski globin), ometajući funkcije prijenosa i potrošnje kisika u tkivima. Osim toga, ulazi u nepovratnu interakciju s nekim enzimima koji sudjeluju u energetskom metabolizmu stanice. Pri koncentraciji ugljičnog monoksida u prostoriji od 880 mg/m3 smrt nastupa za nekoliko sati, a kod 10 g/m3 - gotovo trenutno. Najveći dopušteni sadržaj ugljičnog monoksida u zraku je 20 mg/m3. Prvi znaci trovanja CO (u koncentraciji od 6-30 mg/m3) su smanjenje osjetljivosti vida i sluha, glavobolja, promjena u radu srca. Ako se osoba otrovala ugljikovim monoksidom, mora se izvesti na svježi zrak i dati umjetno disanje, u lakšim slučajevima trovanja - dati jak čaj ili kava.
Velike količine ugljičnog monoksida ( II ) ulaze u atmosferu kao rezultat ljudske aktivnosti. Tako u prosjeku automobil godišnje u zrak ispusti oko 530 kg CO. Kada se 1 litra benzina spali u motoru s unutarnjim izgaranjem, emisije ugljičnog monoksida kreću se od 150 do 800 g. Na ruskim autocestama prosječna koncentracija CO iznosi 6-57 mg/m3, tj. prelazi prag trovanja . Ugljični monoksid nakuplja se u slabo prozračenim dvorištima ispred kuća u blizini autocesta, u podrumima i garažama. U posljednjih godina Na prometnicama su organizirani posebni punktovi za praćenje sadržaja ugljičnog monoksida i ostalih produkata nepotpunog izgaranja goriva (CO-CH kontrola).
Na sobnoj temperaturi ugljikov monoksid je prilično inertan. Ne stupa u interakciju s vodom i otopinama lužina, tj. oksid je koji ne stvara sol, ali kada se zagrijava, reagira s krutim lužinama: CO + KOH = HCOOC (kalijev format, sol mravlje kiseline); CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2. Ove se reakcije koriste za odvajanje vodika od sinteznog plina (CO + 3H 2), nastalog interakcijom metana s pregrijanom vodenom parom.
Zanimljivo svojstvo ugljičnog monoksida je njegova sposobnost stvaranja spojeva s prijelaznim metalima - karbonilima, na primjer: Ni +4SO ® 70° C Ni (CO ) 4 .
Ugljični monoksid(II) ) izvrsno je redukcijsko sredstvo. Zagrijavanjem se oksidira kisikom iz zraka: 2CO + O 2 = 2CO 2. Ova se reakcija također može provesti na sobnoj temperaturi uz korištenje katalizatora - platine ili paladija. Takvi se katalizatori ugrađuju u automobile kako bi se smanjila emisija CO u atmosferu.
Kada CO reagira s klorom, nastaje vrlo otrovni plin, fosgen (t kip =7,6 °C): CO+ Cl 2 = COCl 2 . Ranije se koristio kao kemijsko bojno sredstvo, a sada se koristi u proizvodnji sintetičkih poliuretanskih polimera.
Ugljični monoksid se koristi u taljenju željeza i čelika za redukciju željeza iz oksida; također se široko koristi u organskoj sintezi. Kada se smjesa ugljikovog oksida ( II ) s vodikom, ovisno o uvjetima (temperatura, tlak), nastaju razni produkti - alkoholi, karbonilni spojevi, karboksilne kiseline. Posebno veliki značaj ima reakciju sinteze metanola: CO + 2H 2 = CH3OH , koji je jedan od glavnih proizvoda organske sinteze. Ugljični monoksid se koristi za sintezu fosgena, mravlje kiseline, kao visokokalorično gorivo.
-
Milano Metropolitan: karta, cijene ulaznica i korisni savjeti Koliko koštaju ulaznice?
-
Naučiti čitati Jeppesenove dijagrame - Vodič Instaliranje dodataka koji će značajno poboljšati grafiku i realističnost simulatora
-
Kada i u kojim slučajevima samostalni poduzetnik treba podnijeti nultu deklaraciju?
-
Što je epitet i kako ga pronaći?
