A szén-monoxid szerkezete. A szén-monoxid fizikai tulajdonságai: sűrűség, hőkapacitás, hővezetőképesség CO
Szén-oxidok
Az elmúlt években a pedagógiatudományban a személyiségközpontú tanulást részesítették előnyben. Az egyéni személyiségjegyek kialakulása a tevékenység folyamatában történik: tanulás, játék, munka. Ezért a tanulásban fontos tényező a tanulási folyamat megszervezése, a tanár és a tanulók, illetve a tanulók egymás közötti kapcsolatának jellege. Ezen ötletek alapján igyekszem különleges módon oktatási folyamatot építeni. Ugyanakkor minden hallgató saját maga választja meg az anyag tanulásának ütemét, lehetősége van a számára elérhető szinten dolgozni, sikeres helyzetben. A leckében nem csak a tantárgyspecifikus, hanem olyan általános nevelési készségek elsajátítására és fejlesztésére is lehetőség nyílik, mint a nevelési cél kitűzése, az eléréséhez szükséges eszközök és módok megválasztása, az eredmények nyomon követése, a hibák kijavítása. A tanulók megtanulnak irodalommal dolgozni, jegyzeteket, ábrákat, rajzokat készíteni, csoportban, párban, egyénileg dolgozni, konstruktív véleménycserét folytatni, logikusan érvelni, következtetéseket levonni.
Az ilyen órák levezetése nem könnyű, de ha sikerül, elégedettséget érzel. Felajánlok egy forgatókönyvet az egyik órámhoz. Kollégái, adminisztráció és pszichológus vett részt rajta.
Az óra típusa.Új anyagok tanulása.
Gólok. A motiváció, a tanulók alapismereteinek, készségeinek frissítése alapján mérlegelje a szén-dioxid és szén-dioxid szerkezetét, fizikai és kémiai tulajdonságait, termelését és felhasználását.
A cikk a www.Artifex.Ru weboldal támogatásával készült. Ha úgy dönt, hogy tudását a kortárs művészet területén bővíti, akkor optimális megoldás meglátogatja a www.Artifex.Ru weboldalt. Az ARTIFEX kreatív almanach lehetővé teszi, hogy otthona elhagyása nélkül ismerkedjen meg a kortárs művészeti alkotásokkal. Több részletes információk megtalálható a www.Artifex.Ru weboldalon. Soha nem késő elkezdeni bővíteni látókörét és szépérzékét.
Berendezések és reagensek.„Programozott felmérés” kártyák, poszter diagram, gázok előállítására szolgáló eszközök, poharak, kémcsövek, tűzoltó készülék, gyufa; mészvíz, nátrium-oxid, kréta, sósav, indikátor oldatok, H 2 SO 4 (tömény), HCOOH, Fe 2 O 3.
Poszter diagram
"Molekuláris szerkezet szén-monoxid(szén(II)-monoxid) CO"
AZ ÓRÁK ALATT
Az irodában a diákok asztalai körben vannak elrendezve. A tanárnak és a tanulóknak lehetősége van a laboratóriumi asztalokhoz szabadon költözni (1, 2, 3). Az óra alatt a gyerekek tetszés szerint tanulóasztalokhoz (4, 5, 6, 7, ...) ülnek egymással (ingyenes 4 fős csoportok).
Tanár. Bölcs kínai közmondás(szépen felírva a táblára) olvas:
„Hallom – elfelejtem,
Értem – emlékszem
Igen – értem.”
Egyetért a kínai bölcsek következtetéseivel?
Mely orosz közmondások tükrözik a kínai bölcsességet?
A gyerekek példákat mondanak.
Tanár. Valóban, csak teremtéssel, alkotással lehet kapni értékes termék: új anyagok, eszközök, gépek, valamint immateriális értékek - következtetések, általánosítások, következtetések. Ma meghívom Önt, hogy vegyen részt két anyag tulajdonságainak tanulmányozásában. Ismeretes, hogy az autó műszaki vizsgálatakor a sofőr igazolást ad ki az autó kipufogógázainak állapotáról. Milyen gázkoncentrációt tüntet fel a tanúsítvány?
(O t v e t. SO.)
Diák. Ez a gáz mérgező. A vérbe kerülve a szervezet mérgezését okozza ("égést", innen ered az oxid neve - szén-monoxid). Az autók kipufogógázaiban életveszélyes mennyiségben található meg.(olvas egy újság riportja egy sofőrről, aki járó motor mellett elaludt egy garázsban és meghalt). A szén-monoxid-mérgezés ellenszere a friss levegő és a tiszta oxigén belélegzése. Egy másik szén-monoxid a szén-dioxid.
Tanár. Az asztalokon van egy „Programozott felmérés” kártya. Ismerkedjen meg a tartalmával, és egy üres papírlapon jelölje be azoknak a feladatoknak a számát, amelyekre élettapasztalata alapján tudja a választ. A feladat-állítás számával szemben írja be a szén-monoxid képletét, amelyre ez az állítás vonatkozik!
A hallgatói tanácsadók (2 fő) válaszlapokat gyűjtenek, és a válaszok eredménye alapján új csoportokat alakítanak ki a későbbi munkához.
Programozott felmérés „Szén-oxidok”
1. Ennek az oxidnak a molekulája egy szénatomból és egy oxigénatomból áll.
2. A molekulában lévő atomok közötti kötés poláris kovalens.
3. Vízben gyakorlatilag oldhatatlan gáz.
4. Ennek az oxidnak a molekulája egy szénatomot és két oxigénatomot tartalmaz.
5. Nincs se szaga, se színe.
6. Vízben oldódó gáz.
7. Még -190 °C-on sem cseppfolyósodik ( t kip = –191,5 °C).
8. Savas oxid.
9. Könnyen összenyomható, 20 °C-on 58,5 atm nyomáson folyékonnyá válik és „szárazjéggé” keményedik.
10. Nem mérgező.
11. Nem sóképző.
12. Gyúlékony
13. Kölcsönhatásba lép a vízzel.
14. Kölcsönhatásba lép bázikus oxidokkal.
15. Reagál fém-oxidokkal, redukálva belőlük a szabad fémeket.
16. Savak szénsavsókkal való reagáltatásával nyerik.
17. ÉN.
18. Kölcsönhatásba lép lúgokkal.
19. A növények által az üvegházakban és üvegházakban elnyelt szénforrás megnövekedett hozamhoz vezet.
20. Víz és italok szénsavmentesítésére szolgál.
Tanár. Tekintse át újra a kártya tartalmát. Csoportosítsa az információkat 4 blokkba:
szerkezet,
fizikai tulajdonságok,
Kémiai tulajdonságok,
fogadása.
A tanár minden diákcsoportnak lehetőséget ad a felszólalásra, és összefoglalja az előadásokat. Ezután a különböző csoportok tanulói kiválasztják a munkatervüket - az oxidok tanulmányozásának sorrendjét. Ebből a célból számozzák az információs blokkokat, és megindokolják választásukat. A tanulási sorrend lehet a fent leírtak szerint, vagy a megjelölt négy blokk bármely más kombinációjával.
A tanár felhívja a tanulók figyelmét a téma legfontosabb pontjaira. Mivel a szén-oxidok gáz halmazállapotú anyagok, óvatosan kell bánni velük (biztonsági utasítások). A tanár minden csoportra jóváhagyja a tervet, és tanácsadókat (előre felkészült tanulókat) rendel ki.
Bemutató kísérletek
1. Szén-dioxid öntése üvegből üvegbe.
2. Gyertyák oltása üvegben, miközben a CO 2 felhalmozódik.
3. Helyezzen néhány kis darab szárazjeget egy pohár vízbe. A víz felforr, és sűrű, fehér füst ömlik ki belőle.
A CO 2 gáz már szobahőmérsékleten cseppfolyósodik 6 MPa nyomáson. Folyékony állapotban acélhengerekben tárolják és szállítják. Ha kinyitja egy ilyen henger szelepét, a folyékony CO 2 elkezd elpárologni, aminek következtében erős lehűlés következik be, és a gáz egy része hószerű tömeggé - „szárazjéggé” alakul, amelyet préselnek és tárolnak. jégkrém.
4. Kémiai habbal oltó készülék (CFO) bemutatása és működési elvének ismertetése modell segítségével - dugós kémcső és gázkivezető cső.
Információk a szerkezet táblázatnál (1. és 2. utasításkártya, CO és CO 2 molekulák szerkezete).
Információ valamiről fizikai tulajdonságok– a 2. számú asztalnál (a tankönyvvel dolgozva – Gabrielyan O.S. Kémia-9. M.: Túzok, 2002, p. 134–135).
Adat a készítményről és a kémiai tulajdonságokról– a 3. és 4. számú táblázatokon (3. és 4. utasításkártya, gyakorlati munkák útmutatója, a tankönyv 149–150. old.).
Praktikus munka Tegyünk néhány darab krétát vagy márványt egy kémcsőbe, és adjunk hozzá egy kevés hígított sósavat. Gyorsan zárja le a csövet egy dugóval és egy gázkivezető csővel. Helyezze a cső végét egy másik kémcsőbe, amely 2-3 ml meszes vizet tartalmaz. Nézze meg néhány percig, ahogy a gázbuborékok áthaladnak a mészvízen. Ezután vegye ki a gázkivezető cső végét az oldatból, és öblítse le desztillált vízben. Helyezze a csövet egy másik kémcsőbe 2-3 ml desztillált vízzel, és engedje át a gázt. Néhány perc múlva vegye ki a csövet az oldatból, és adjon néhány csepp kék lakmuszt a kapott oldathoz. Öntsön 2-3 ml híg nátrium-hidroxid oldatot egy kémcsőbe, és adjon hozzá néhány csepp fenolftaleint. Ezután engedje át a gázt az oldaton. Válaszolj a kérdésekre. Kérdések 1. Mi történik, ha krétát vagy márványt sósavval kezelnek? 2. Miért válik az oldat először zavarossá, amikor a szén-dioxidot mészvízen vezetik át, majd a mész feloldódik? 3. Mi történik, ha a szén(IV)-monoxidot desztillált vízen vezetjük át? Írja fel a megfelelő reakciók egyenleteit molekuláris, ionos és rövidített ion formában! Karbonát felismerés A kapott négy kémcső kristályos anyagokat tartalmaz: nátrium-szulfát, cink-klorid, kálium-karbonát, nátrium-szilikát. Határozza meg, milyen anyag van az egyes kémcsövekben. Írja fel a reakcióegyenleteket molekuláris, ionos és rövidített ionos formában! |
Házi feladat
A tanár azt javasolja, hogy vigye haza a „Programozott felmérés” kártyát, és a következő leckére készülve gondolja át az információszerzés módjait. (Honnan tudta, hogy a vizsgált gáz cseppfolyósodik, savval reagál, mérgező stb.?)
Önálló munkavégzés hallgatók
Praktikus munka gyerekcsoportok különböző sebességgel teljesítenek. Ezért játékokat kínálnak azoknak, akik gyorsabban befejezik a munkát.
Ötödik kerék
Négy anyagban lehet valami közös, de az ötödik anyag kiemelkedik a sorozatból, felesleges.
1. Szén, gyémánt, grafit, keményfém, karabély. (Karbid.)
2. Antracit, tőzeg, koksz, olaj, üveg. (Üveg.)
3. Mészkő, kréta, márvány, malachit, kalcit. (Malachit.)
4. Kristályos szóda, márvány, hamuzsír, maró, malachit. (Maró.)
5. Foszgén, foszfin, hidrogén-cianid, kálium-cianid, szén-diszulfid. (Foszfin.)
6. Tengervíz, ásványvíz, desztillált víz, talajvíz, kemény víz. (Desztillált víz.)
7. Mésztej, pihe, oltott mész, mészkő, mészvíz. (Mészkő.)
8. Li 2CO 3; (NH4)2CO3; CaCO 3; K 2 CO 3, Na 2 CO 3. (CaCO3.)
Szinonimák
Írja le az anyagok kémiai képleteit vagy nevét!
1. Halogén -... (Klór vagy bróm.)
2. Magnezit – ... (MgCO 3.)
3. Karbamid –... ( Karbamid H2NC(O)NH2.)
4. Hamuzsír - ... (K 2 CO 3.)
5. Szárazjég - ... (CO 2.)
6. Hidrogén-oxid –... ( Víz.)
7. Ammónia – … (10% vizes oldat ammónia.)
8. Salétromsav sói –... ( Nitrátok– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)
9. Földgáz – ... ( Metán CH 4.)
Antonímák
Írjon olyan kémiai kifejezéseket, amelyek jelentése ellentétes a javasoltakkal!
1. Oxidálószer –... ( Redukáló szer.)
2. Elektrondonor –… ( Elektronakceptor.)
3. Savtulajdonságok – ... ( Alaptulajdonságok.)
4. Disszociáció –… ( Egyesület.)
5. Adszorpció – ... ( Deszorpció.)
6. Anód –... ( Katód.)
7. Anion –… ( Kation.)
8. Fém –... ( Nem fém.)
9. Kiindulási anyagok –... ( Reakciótermékek.)
Minták keresése
Állítson fel egy jelet, amely egyesíti a meghatározott anyagokat és jelenségeket.
1. Gyémánt, karabély, grafit – ... ( A szén allotróp módosulatai.)
2. Üveg, cement, tégla - ... ( Építőanyagok.)
3. Légzés, rothadás, vulkánkitörés - ... ( Szén-dioxid-kibocsátással járó folyamatok.)
4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( A IV. csoport elemeinek vegyületei.)
5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( A szén oxigénvegyületei.)
Szén-monoxid (szén-monoxid, szén-monoxid, szén(II)-monoxid) színtelen, rendkívül mérgező gáz, íztelen és szagtalan, könnyebb a levegőnél (normál körülmények között). Kémiai képlet - CO.
Molekula szerkezete
A hármas kötés jelenléte miatt a CO-molekula nagyon erős (disszociációs energia 1069 kJ/mol, vagyis 256 kcal/mol, ami nagyobb, mint bármely más kétatomos molekuláé) és kicsi a magok közötti távolsága ( d C≡O =0,1128 nm vagy 1,13 Å ).
A molekula gyengén polarizált, elektromos dipólusmomentuma μ = 0,04⋅10 −29 C m. Számos tanulmány kimutatta, hogy a CO molekulában a negatív töltés a C − ←O + szénatomon koncentrálódik (a molekulában a dipólusmomentum iránya ellentétes a korábban feltételezetttel). Ionizációs energia 14,0 eV, erőcsatolási állandó k = 18,6 .
Tulajdonságok
A szén(II)-monoxid színtelen, íztelen és szagtalan gáz. Gyúlékony Az úgynevezett „szén-monoxid-szag” valójában a szerves szennyeződések szaga.
| Standard Gibbs-képződési energia Δ G | −137,14 kJ/mol (g) (298 K-en) |
| Standard oktatási entrópia S | 197,54 J/mol K (g) (298 K-en) |
| Szabványos moláris hőkapacitás C p | 29,11 J/mol K (g) (298 K-en) |
| Olvadási entalpia Δ H pl | 0,838 kJ/mol |
| Forrás entalpiája Δ H bála | 6,04 kJ/mol |
| Kritikus hőmérséklet t Kréta | −140,23 °C |
| Kritikus nyomás P Kréta | 3,499 MPa |
| Kritikus sűrűség ρ crit | 0,301 g/cm³ |
A szén(II)-monoxidot érintő kémiai reakciók fő típusai az addíciós reakciók és a redox reakciók, amelyekben redukáló tulajdonságokat mutat.
Szobahőmérsékleten a CO inaktív, kémiai aktivitása melegítéskor és oldatokban jelentősen megnő. Így oldatokban már szobahőmérsékleten fémekké redukálja a sókat, és másokat. Hevítéskor más fémeket is redukál, például CO + CuO → Cu + CO 2. A pirometallurgiában széles körben használják. A CO kvalitatív kimutatásának módszere az oldatban lévő CO palládium-kloriddal való reakcióján alapul, lásd alább.
Az oldatban lévő CO oxidációja gyakran csak katalizátor jelenlétében történik észrevehető sebességgel. Az utóbbi kiválasztásakor a fő szerepet az oxidálószer jellege játssza. Így a KMnO 4 oxidálja leggyorsabban a CO-t finomra zúzott ezüst, a K 2 Cr 2 O 7 - sók, a KClO 3 - OsO 4 jelenlétében. Általában a CO redukáló tulajdonságaiban hasonló a molekuláris hidrogénhez.
830 °C alatt az erősebb redukálószer a CO, felette a hidrogén. Ezért a reakcióegyensúly
H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\rightleftarrows CO_(2)+H_(2))))830 °C-ig jobbra, 830 °C felett balra tolódik.
Érdekes módon vannak olyan baktériumok, amelyek a CO oxidációja révén nyerik az élethez szükséges energiát.
A szén(II)-monoxid lánggal ég kék színű(a reakció indulási hőmérséklete 700 °C) levegőben:
2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\jobbra 2CO_(2)))) (Δ G° 298 = -257 kJ, Δ S°298 = -86 J/K).A CO égési hőmérséklete elérheti a 2100 °C-ot. Az égési reakció láncreakció, az iniciátorok kis mennyiségű hidrogén tartalmú vegyületek (víz, ammónia, kénhidrogén stb.)
Köszönhetően egy ilyen jó fűtőértéke, a CO különféle műszaki gázkeverékek (lásd pl. generátorgáz) alkotórésze, amelyet többek között fűtésre használnak. Levegővel keverve robbanásveszélyes; a lángterjedés alsó és felső koncentrációs határa: 12,5-74% (térfogat).
halogének. A klórral való reakció a legnagyobb gyakorlati alkalmazást kapta:
C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\jobbra mutató COCl_(2))).)Ha a CO-t F 2 -vel reagáltatjuk, a COF 2 karbonil-fluorid mellett a peroxidvegyületet (FCO) 2 O 2 kaphatjuk. Jellemzői: olvadáspont -42 °C, forráspont +16 °C, jellegzetes szagú (hasonló az ózon szagához), 200 °C fölé hevítve robbanásszerűen lebomlik (reakciótermékek CO 2, O 2 és COF 2 ), savas közegben kálium-jodiddal reagál a következő egyenlet szerint:
(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\jobbra 2KF+I_(2)+2CO_(2).)))A szén(II)-monoxid reakcióba lép kalkogénekkel. A kénnel szén-szulfid COS keletkezik, a reakció hevítéskor megy végbe, az egyenlet szerint:
C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\jobbra COS))) (Δ G° 298 = -229 kJ, Δ S°298 = -134 J/K).Hasonló szén-szelenoxidot (COSe) és szén-telluroxidot (COTe) is kaptak.
SO 2 visszaállítása:
2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S. (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\jobbra 2CO_(2)+S.)))Az átmeneti fémekkel gyúlékony és mérgező vegyületeket képez - karbonilokat, például , , , , stb. Ezek egy része illékony.
n C O + M e → [ M e (C O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\jobbra nyíl )))A szén(II)-monoxid kevéssé oldódik vízben, de nem lép reakcióba vele. Nem lép reakcióba lúgok és savak oldataival sem. Azonban reakcióba lép az alkáli olvadékokkal, és megfelelő formiátokat képez:
C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\rightarrow HCOOK.)))Érdekes a szén(II)-monoxid és a fém kálium reakciója ammóniaoldatban. Ez a kálium-dioxo-karbonát robbanásveszélyes vegyületet eredményezi:
2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2. (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\jobbra K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\jobbra nyíl ))) alkoholok + lineáris alkánok.Ez az eljárás olyan fontos ipari termékek előállításának forrása, mint a metanol, szintetikus dízel üzemanyag, többértékű alkoholok, olajok és kenőanyagok.
Fiziológiai hatás
Toxicitás
A szén-monoxid nagyon mérgező.
A szén-monoxid (II) toxikus hatása a karboxihemoglobin képződésének köszönhető – ez egy sokkal erősebb karbonilkomplex a hemoglobinnal, mint a hemoglobin oxigénnel alkotott komplexe (oxihemoglobin). Így az oxigénszállítás és a sejtlégzés folyamatai blokkolva vannak. A 0,1%-ot meghaladó koncentráció a levegőben egy órán belül halálhoz vezet.
- Az áldozatot oda kell vinni Friss levegő. Mérgezés esetén enyhe fokozat elegendő a tüdő oxigénnel történő hiperventillációja.
- Mesterséges szellőztetés.
- Lobeline vagy koffein a bőr alatt.
- Karboxiláz intravénásan.
A világgyógyászat nem ismer megbízható ellenszereket szén-monoxid-mérgezés esetén.
Szén(II) védelem
Endogén szén-monoxid
Az endogén szén-monoxidot általában az emberek és állatok sejtjei termelik, és jelzőmolekulaként szolgál. Ismert fiziológiai szerepet játszik a szervezetben, különösen neurotranszmitterként, és értágulatot okoz. Az endogén szén-monoxid szervezetben betöltött szerepe miatt anyagcserezavarok társulnak különféle betegségek, mint a neurodegeneratív betegségek, az erek érelmeszesedése, magas vérnyomás, szívelégtelenség, különféle gyulladásos folyamatok.
Endogén szén-monoxid képződik a szervezetben a hem oxigenáz enzim hemre gyakorolt oxidáló hatása miatt, amely a hemoglobin és a mioglobin, valamint más hem tartalmú fehérjék pusztulásának terméke. Ez a folyamat az emberi vérben a nagy mennyiség karboxihemoglobin, még akkor is, ha az ember nem dohányzik és nem atmoszférikus levegőt (mindig kis mennyiségű exogén szén-monoxidot tartalmaz), hanem tiszta oxigént vagy nitrogén és oxigén keverékét lélegzi be.
Az első 1993-as bizonyítékot követően, amely szerint az endogén szén-monoxid az emberi szervezet normális neurotranszmitterje, valamint egyike annak a három endogén gáznak, amelyek általában modulálják a szervezet gyulladásos reakcióit (a másik kettő a nitrogén-monoxid (II) és a hidrogén-szulfid), Az endogén szén-monoxid mint fontos biológiai szabályozó jelentős figyelmet keltett a klinikusok és a kutatók körében. Számos szövetben a fenti gázok közül mindhárom gyulladáscsökkentő, értágító és angiogenezist is indukál. Azonban nem minden ilyen egyszerű és egyértelmű. Angiogenezis – nem mindig jótékony hatása, mivel különösen ez játszik szerepet a növekedésben rosszindulatú daganatok, és a makuladegeneráció során a retina károsodásának egyik oka is. Különösen fontos megjegyezni, hogy a dohányzás (a vérben lévő szén-monoxid fő forrása, amely többszöröse a természetes termelésnél magasabb koncentrációt eredményez) 4-6-szorosára növeli a retina makuladegenerációjának kockázatát.
Van egy elmélet, hogy egyes szinapszisokban idegsejtek, ahol az információ hosszú távú tárolása történik, a fogadó cella a vett jelre válaszul endogén szén-monoxidot termel, amely a jelet visszaküldi az adó cellának, ezzel tájékoztatva azt arról, hogy készen áll a jelek fogadására, a jeltovábbító cella aktivitásának növelése. Ezen idegsejtek némelyike guanilát-ciklázt tartalmaz, egy enzimet, amely endogén szén-monoxid hatására aktiválódik.
Az endogén szén-monoxid gyulladáscsökkentő anyagként és citoprotektorként betöltött szerepével kapcsolatos kutatásokat világszerte számos laboratóriumban végezték. Az endogén szén-monoxid ezen tulajdonságai érdekes terápiás célponttá teszik az anyagcserére gyakorolt hatást olyan különféle kóros állapotok kezelésében, mint az ischaemia és az azt követő reperfúzió által okozott szövetkárosodás (például szívinfarktus, ischaemiás stroke), transzplantátum kilökődése, vaszkuláris atherosclerosis, súlyos szepszis, súlyos malária, autoimmun betegségek. Lebonyolított többek között klinikai vizsgálatok embereken, de eredményeiket még nem tették közzé.
Összefoglalva, ami 2015-ben ismert az endogén szén-monoxid szervezetben betöltött szerepéről, az alábbiakban foglalható össze:
- Az endogén szén-monoxid az egyik fontos endogén jelátviteli molekula;
- Az endogén szén-monoxid modulálja a központi idegrendszer és a szív- és érrendszer működését;
- Az endogén szén-monoxid gátolja a vérlemezkék aggregációját és azok tapadását az erek falához;
- Az endogén szén-monoxid metabolizmusának befolyásolása a jövőben számos betegség egyik fontos terápiás stratégiája lehet.
A felfedezés története
A szén égésekor felszabaduló füst mérgező hatását Arisztotelész és Galenus írta le.
A szén(II)-monoxidot először Jacques de Lassonne francia kémikus állította elő cink-oxid szénnel való hevítésével, de kezdetben összetévesztették a hidrogénnel, mert kék lánggal égett.
Azt a tényt, hogy ez a gáz szenet és oxigént tartalmaz, William Cruyckshank angol kémikus fedezte fel. A gáz toxicitását 1846-ban Claude Bernard francia orvos tanulmányozta kutyákon végzett kísérletekben.
A Föld atmoszféráján kívüli szén(II)-monoxidot először M. Migeotte belga tudós fedezte fel 1949-ben a Nap infravörös spektrumában egy fő rezgés-forgási sáv jelenlétében. A szén(II)-monoxidot 1970-ben fedezték fel a csillagközi közegben.
Nyugta
Ipari módszer
- Szén vagy szénalapú vegyületek (például benzin) égése során keletkezik oxigénhiányos körülmények között:
- vagy amikor a szén-dioxidot forró szénnel redukálják:
Ez a reakció kályhatűz során lép fel, amikor a kályhacsappantyút túl korán zárják (mielőtt a szén teljesen kiégett). Az ebben az esetben képződött szén-monoxid (II) toxicitása miatt élettani rendellenességeket ("füstöket") és akár halált is okoz (lásd alább), innen ered az egyik triviális elnevezés - "szén-monoxid".
A szén-dioxid redukciós reakciója reverzibilis, a hőmérséklet hatását ennek a reakciónak az egyensúlyi állapotára a grafikon mutatja. A reakció áramlását jobbra az entrópiatényező, balra pedig az entalpiatényező biztosítja. 400 °C alatti hőmérsékleten az egyensúly szinte teljesen balra tolódik, 1000 °C felett pedig jobbra (a CO képződése felé). Nál nél alacsony hőmérsékletek ennek a reakciónak a sebessége nagyon kicsi, így a szén(II)-monoxid normális körülmények között meglehetősen stabil. Ennek az egyensúlynak sajátos neve van Budoár egyensúly.
- A szén-monoxid (II) más anyagokkal alkotott keverékeit úgy állítják elő, hogy levegőt, vízgőzt stb. vezetnek át forró koksz-, kő- vagy kőrétegen. barnaszén stb. (lásd generátorgáz, vízgáz, vegyes gáz, szintézisgáz).
Laboratóriumi módszer
- Folyékony hangyasav bomlása forró tömény kénsav hatására vagy gáz halmazállapotú hangyasavat P 2 O 5 foszfor-oxidon átvezetve. Reakciós séma:
- Oxálsav és tömény kénsav keverékének melegítése. A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:
- Kálium-hexaciano-ferrát(II) és tömény kénsav keverékének melegítése. A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:
- A cink-karbonátból való redukció magnéziummal hevítéskor:
A szén-monoxid meghatározása (II)
A CO jelenléte minőségileg meghatározható a palládium-klorid oldatok (vagy az oldatba áztatott papír) sötétedésével. A sötétedés a finom fémpalládium felszabadulásával jár a következő séma szerint:
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.)))Ez a reakció nagyon érzékeny. Standard oldat: 1 gramm palládium-klorid per liter víz.
A szén(II)-monoxid mennyiségi meghatározása a jodometriás reakción alapul:
5 C O + I 2 O 5 → 5 C O 2 + I 2. (\displaystyle (\mathsf (5CO+I_(2)O_(5)\jobbra 5CO_(2)+I_(2).)))Alkalmazás
- A szén(II)-monoxid egy közbenső reagens, amelyet hidrogénnel való reakciókban használnak kritikus ipari folyamatokban szerves alkoholok és egyenes szénhidrogének előállítására.
- A szén-monoxidot (II) állati húsok és halak feldolgozására használják, élénkvörös színt és frissességet biztosítva az ízük megváltoztatása nélkül (technológia Tiszta füstÉs Íztelen füst). A megengedett CO-koncentráció 200 mg/kg hús.
- A szén(II)-monoxid a generátorgáz fő összetevője, amelyet gázüzemű járművekben üzemanyagként használnak.
- A motor kipufogógázából származó szén-monoxidot a nácik használták fel a második világháború idején tömeges mérgezés útján.
Szén(II)-monoxid a Föld légkörében
A Föld légkörébe természetes és antropogén források is bejuthatnak. Természetes körülmények között, a Föld felszínén a szerves vegyületek tökéletlen anaerob bomlása és a biomassza elégetése során, elsősorban erdő- és sztyeppetüzek során keletkezik CO. A szén-monoxid (II) a talajban biológiai (élő szervezetek által kibocsátott) és nem biológiai úton egyaránt képződik. Kísérletileg igazolt a szén-monoxid (II) felszabadulása a talajban elterjedt, az első hidroxilcsoporthoz képest orto- vagy para-helyzetben OCH 3 vagy OH csoportokat tartalmazó fenolos vegyületek hatására.
A nem biológiai CO-termelés és annak mikroorganizmusok általi oxidációja általános egyensúlya meghatározott környezeti feltételektől, elsősorban a páratartalomtól és a . Például a szén(II)-monoxid a száraz talajokból közvetlenül a légkörbe kerül, így helyi maximumok jönnek létre e gáz koncentrációjában.
A légkörben a CO metánt és más szénhidrogéneket (elsősorban izoprént) magában foglaló reakcióláncok terméke.
A CO fő antropogén forrása jelenleg a belső égésű motorok kipufogógázai. Szén-monoxid képződik, amikor a szénhidrogén üzemanyagokat elégtelen hőmérsékleten elégetik a belső égésű motorokban, vagy a levegőellátó rendszer rosszul van beállítva (nincs elegendő oxigén a CO CO 2 -dá oxidálásához). A múltban az antropogén CO légkörbe jutásának jelentős részét világítógáz biztosította, amelyet a 19. században beltéri világításra használtak. Összetétele megközelítőleg megegyezett a vízgázéval, azaz legfeljebb 45% szén-monoxidot (II) tartalmazott. A közüzemi szektorban nem használják egy sokkal olcsóbb és energiahatékony analóg jelenléte miatt -
Minden, ami körülvesz bennünket, különféle kémiai elemek vegyületeiből áll. Nem csak levegőt lélegzünk, hanem egy összetett szerves vegyületet, amely oxigént, nitrogént, hidrogént, szén-dioxidot és egyéb szükséges összetevőket tartalmaz. Sok ilyen elemnek különösen az emberi testre és általában a földi életre gyakorolt hatását még nem vizsgálták teljesen. Az elemek, gázok, sók és egyéb képződmények egymás közötti kölcsönhatási folyamatainak megértése érdekében a „Kémia” tantárgy bekerült az iskolai kurzusba. 8. évfolyam a kémiaórák kezdete a jóváhagyott általános nevelési program szerint.
A földkéregben és a légkörben egyaránt előforduló egyik leggyakoribb vegyület az oxid. Az oxid bármely vegyület vegyülete kémiai elem oxigénatommal. Még a földi élet forrása is - a víz - a hidrogén-oxid. De ebben a cikkben nem általában az oxidokról fogunk beszélni, hanem az egyik leggyakoribb vegyületről - a szén-monoxidról. Ezeket a vegyületeket oxigén- és szénatomok összevonásával nyerik. Ezek a vegyületek különböző mennyiségű szén- és oxigénatomot tartalmazhatnak, de két fő szén- és oxigénvegyület létezik: a szén-monoxid és a szén-dioxid.
A szén-monoxid kémiai képlete és előállítási módja
Mi a képlete? A szén-monoxid meglehetősen könnyen megjegyezhető - CO. A szén-monoxid molekula hármas kötéssel jön létre, ezért meglehetősen nagy a kötési erőssége, és nagyon kicsi a magok közötti távolság (0,1128 nm). Ennek a kémiai vegyületnek a szakítási energiája 1076 kJ/mol. A hármas kötés annak a ténynek köszönhető, hogy a szén elem atomszerkezetében p-pálya van, amelyet nem foglalnak el elektronok. Ez a körülmény megteremti a lehetőséget, hogy a szénatom egy elektronpár akceptorává váljon. Ezzel szemben az oxigénatomnak van egy meg nem osztott elektronpárja az egyik p-pályán, ami azt jelenti, hogy elektrondonor képességgel rendelkezik. Amikor ez a két atom összekapcsolódik, két kovalens kötés mellett egy harmadik is megjelenik - donor-akceptor kovalens kötés.
Létezik különböző módokon CO megszerzése Az egyik legegyszerűbb a szén-dioxid áteresztése forró szénen. Laboratóriumi körülmények között szén-monoxidot állítanak elő következő reakció: A hangyasavat kénsavval hevítik, amely a hangyasavat vízre és szén-monoxidra választja szét.
Az oxálsav és a kénsav melegítése során CO is felszabadul.
A CO fizikai tulajdonságai
A szén-monoxid (2) a következő fizikai tulajdonságokkal rendelkezik - színtelen, kifejezett szagú gáz. A szén-monoxid-szivárgás során megjelenő idegen szagok a szerves szennyeződések lebomlásának termékei. A levegőnél sokkal könnyebb, rendkívül mérgező, vízben nagyon rosszul oldódik és nagyon gyúlékony.
A CO legfontosabb tulajdonsága az emberi szervezetre gyakorolt negatív hatása. Szén-monoxid mérgezés vezethet végzetes kimenetel. A szén-monoxid emberi szervezetre gyakorolt hatásait az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk.
A CO kémiai tulajdonságai
A fő kémiai reakciók, amelyekben a szén-oxidok (2) felhasználhatók, a redox reakciók és az addíciós reakciók. A redoxreakció a CO azon képességében fejeződik ki, hogy redukálja a fémet az oxidokból azáltal, hogy azokat további melegítéssel keveri.
Az oxigénnel való kölcsönhatás során szén-dioxid képződik, és jelentős mennyiségű hő szabadul fel. A szén-monoxid kékes lánggal ég. A szén-monoxid nagyon fontos funkciója a fémekkel való kölcsönhatása. Az ilyen reakciók eredményeként fémkarbonilok keletkeznek, amelyek túlnyomó többsége kristályos anyag. Ultratiszta fémek előállítására, valamint fémbevonat felvitelére használják. Mellesleg, a karbonilok jól beváltak a kémiai reakciók katalizátoraiként.
A szén-dioxid kémiai képlete és előállítási módja
A szén-dioxid vagy szén-dioxid kémiai képlete CO 2 . A molekula szerkezete kissé eltér a CO-étól. BAN BEN ezt az oktatást a szén oxidációs állapota +4. A molekula szerkezete lineáris, ami azt jelenti, hogy nem poláris. A CO 2 molekula nem olyan erős, mint a CO. A Föld légköre körülbelül 0,03% szén-dioxidot tartalmaz a teljes térfogatra vonatkoztatva. Ennek a mutatónak a növekedése tönkreteszi a Föld ózonrétegét. A tudományban ezt a jelenséget üvegházhatásnak nevezik.
A szén-dioxidot többféleképpen lehet előállítani. Az iparban a füstgázok elégetése következtében jön létre. Az alkoholgyártási folyamat mellékterméke lehet. A levegő fő összetevőire, például nitrogénre, oxigénre, argonra és másokra történő lebontásával nyerhető. Laboratóriumi körülmények között a szén-monoxid (4) mészkő elégetésével nyerhető, otthon pedig a reakció segítségével szén-dioxid állítható elő. citromsavÉs szódabikarbóna. Egyébként pontosan így készültek a szénsavas italok a gyártás legelején.
A CO 2 fizikai tulajdonságai
A szén-dioxid színtelen gáz halmazállapotú anyag, jellegzetes szúrós szag nélkül. A magas oxidációs szám miatt ennek a gáznak enyhén savanykás íze van. Ez a termék nem támogatja az égési folyamatot, mivel maga az égés eredménye. A szén-dioxid koncentrációjának növekedésével az ember elveszíti a légzési képességét, ami halálhoz vezet. A szén-dioxid emberi szervezetre gyakorolt hatásait az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk. A CO 2 sokkal nehezebb a levegőnél, és még szobahőmérsékleten is jól oldódik vízben.
A szén-dioxid egyik legérdekesebb tulajdonsága, hogy normál légköri nyomáson nincs folyékony halmazállapota. Ha azonban a szén-dioxid szerkezetét -56,6 °C hőmérsékletnek és körülbelül 519 kPa nyomásnak tesszük ki, színtelen folyadékká alakul.
Amikor a hőmérséklet jelentősen csökken, a gáz úgynevezett „szárazjég” állapotba kerül, és -78 o C-nál magasabb hőmérsékleten elpárolog.
A CO 2 kémiai tulajdonságai
Kémiai tulajdonságait tekintve a szén-monoxid (4), amelynek képlete CO 2, tipikus savas oxid, és minden tulajdonságával rendelkezik.
1. Vízzel való kölcsönhatás során szénsav képződik, melynek savassága gyenge és oldatban alacsony.
2. A lúgokkal való kölcsönhatás során a szén-dioxid a megfelelő sót és vizet képez.
3. Az aktív fém-oxidokkal való kölcsönhatás során elősegíti a sók képződését.
4. Nem támogatja az égési folyamatot. Aktiválja ez a folyamat Csak néhány aktív fém, például lítium, kálium, nátrium.
A szén-monoxid hatása az emberi szervezetre
Térjünk vissza az összes gáz fő problémájához – az emberi szervezetre gyakorolt hatáshoz. A szén-monoxid a rendkívül életveszélyes gázok csoportjába tartozik. Emberek és állatok számára rendkívül erős mérgező anyag, amely a szervezetbe kerülve súlyosan befolyásolja a vért, idegrendszer test és izmok (beleértve a szívet is).
A levegőben lévő szén-monoxidot nem lehet felismerni, mivel ennek a gáznak nincs kifejezett szaga. Pontosan ezért veszélyes. A tüdőn keresztül az emberi szervezetbe jutva a szén-monoxid aktiválja pusztító tevékenységét a vérben, és több százszor gyorsabban kezd kölcsönhatásba lépni a hemoglobinnal, mint az oxigén. Ennek eredményeként egy nagyon stabil vegyület, a karboxihemoglobin jelenik meg. Megzavarja az oxigén szállítását a tüdőből az izmokba, ami az izomszövetek éhezéséhez vezet. Ez különösen súlyosan érinti az agyat.
Mivel a szén-monoxid-mérgezést a szagláson keresztül nem lehet felismerni, ismernie kell néhány alapvető jelet, amelyek a korai szakaszban jelentkeznek:
- szédülés fejfájással együtt;
- fülcsengés és villogás a szemek előtt;
- szívdobogás és légszomj;
- az arc vörössége.
Ezt követően a mérgezés áldozata alakul ki súlyos gyengeség, néha hányás. BAN BEN súlyos esetek A mérgezés önkéntelen görcsöket okozhat, amelyek további eszméletvesztéssel és kómával járhatnak. Ha a beteget nem látják el azonnal megfelelő egészségügyi ellátás, akkor lehetséges a halál.
A szén-dioxid hatása az emberi szervezetre
A +4 savasságú szén-oxidok a fulladást okozó gázok kategóriájába tartoznak. Más szóval, a szén-dioxid nem mérgező anyag, de jelentősen befolyásolhatja a szervezet oxigénellátását. Amikor a szén-dioxid szintje 3-4%-ra emelkedik, az ember súlyosan legyengül, és álmosnak érzi magát. Amikor a szint 10%-ra emelkedik, erős fejfájás, szédülés, halláskárosodás kezd kialakulni, és néha eszméletvesztés lép fel. Ha a szén-dioxid koncentrációja 20%-ra emelkedik, akkor az oxigén éhezés következtében halál következik be.
A szén-dioxid-mérgezés kezelése nagyon egyszerű - biztosítson hozzáférést az áldozatnak tiszta levegő, ha szükséges, tegye meg mesterséges lélegeztetés. Végső megoldásként az áldozatot lélegeztetőgéphez kell csatlakoztatni.
E két szén-oxid szervezetre gyakorolt hatásának leírásából arra a következtetésre juthatunk, hogy a szén-monoxid továbbra is nagy veszélyt jelent az emberre magas toxicitásával és belülről a szervezetre gyakorolt célzott hatásával.
A szén-dioxid nem olyan alattomos, és kevésbé káros az emberre, ezért az emberek aktívan használják ezt az anyagot még az élelmiszeriparban is.
A szén-oxidok felhasználása az iparban és hatása az élet különböző területeire
A szén-oxidok nagyon széles körben alkalmazhatók az emberi tevékenység különböző területein, és spektrumuk rendkívül gazdag. Így a szén-monoxidot széles körben használják a kohászatban az öntöttvas olvasztásának folyamatában. A CO széles körű népszerűségre tett szert a hűtött élelmiszerek tárolására szolgáló anyagként. Ezt az oxidot hús és hal feldolgozására használják, hogy friss megjelenést kapjanak, és ne változtassa meg az ízét. Fontos, hogy ne felejtsük el ennek a gáznak a toxicitását, és ne feledjük, hogy a megengedett dózis nem haladhatja meg a 200 mg-ot 1 kg termékre vonatkoztatva. CO be Utóbbi időben Az autóiparban egyre gyakrabban használják gázüzemű járművek üzemanyagaként.
A szén-dioxid nem mérgező, ezért alkalmazásai széles körben használatosak élelmiszeripar, ahol tartósítószerként vagy kelesztőként használják. A CO 2 -t ásványvizek és szénsavas vizek előállításához is használják. Szilárd formájában („szárazjég”) gyakran használják fagyasztókban, hogy állandóan alacsony hőmérsékletet tartsanak fenn egy helyiségben vagy készülékben.
Nagy népszerűségnek örvendtek a szén-dioxidos tűzoltó készülékek, amelyek habja teljesen elszigeteli a tüzet az oxigéntől, és megakadályozza a tűz fellobbanását. Ennek megfelelően egy másik alkalmazási terület az Tűzbiztonság. A légpisztolyok hengerei szintén szén-dioxiddal vannak feltöltve. És persze szinte mindannyian olvastuk már, hogy miből áll a szobalégfrissítő. Igen, az egyik összetevő a szén-dioxid.
Amint látjuk, minimális toxicitása miatt a szén-dioxid egyre gyakoribb az országban Mindennapi élet emberek, míg a szén-monoxid alkalmazásra talált a nehéziparban.
Vannak más szénvegyületek is oxigénnel, szerencsére a szén és oxigén képlete lehetővé teszi a különböző szén- és oxigénatomszámú vegyületek különféle változatainak alkalmazását. Számos oxid C 2 O 2 és C 32 O 8 között változhat. És mindegyik leírásához több oldalra lesz szükség.
Szén-oxidok a természetben
Mindkét itt tárgyalt szén-oxid-típus ilyen vagy olyan módon jelen van természetes világ. Így a szén-monoxid lehet erdőégés terméke vagy emberi tevékenység eredménye ( közlekedési füstés az ipari vállalkozásokból származó veszélyes hulladékok).
A szén-dioxid, amelyet már ismerünk, szintén a levegő összetett összetételének része. Tartalma benne a teljes térfogat mintegy 0,03%-a. Amikor ez a mutató növekszik, az úgynevezett „üvegházhatás” lép fel, amitől a modern tudósok annyira félnek.
A szén-dioxidot az állatok és az emberek kilégzés útján bocsátják ki. Ez a fő forrása egy olyan elemnek, mint a szén, amely hasznos a növények számára, ezért sok tudós minden hengerre tüzel, rámutatva a nagyarányú erdőirtás elfogadhatatlanságára. Ha a növények nem szívják fel a szén-dioxidot, akkor annak százalékos aránya a levegőben az emberi élet szempontjából kritikus szintre emelkedhet.
Nyilvánvalóan sok hatalmon lévő ember elfelejtette az „Általános kémia. 8. osztály”, különben a világ számos pontján komolyabb figyelmet kapna az erdőirtás kérdése. Ez egyébként a környezet szén-monoxid problémájára is vonatkozik. Az emberi hulladék mennyisége és ennek a szokatlanul mérgező anyagnak a környezetbe történő kibocsátásának százalékos aránya napról napra nő. És az sem tény, hogy nem fog megismétlődni a „Wally” csodálatos rajzfilmben leírt világ sorsa, amikor az emberiségnek el kellett hagynia az alapjaiig szennyezett Földet, és más világokra kellett mennie jobbat keresve. élet.
Fizikai tulajdonságok.
A szén-monoxid színtelen és szagtalan gáz, amely vízben gyengén oldódik.
- t pl. 205 °C,
- t kip. 191 °C
- kritikus hőmérséklet =140°C
- kritikus nyomás = 35 atm.
- A CO vízben való oldhatósága körülbelül 1:40 térfogatarányú.
Kémiai tulajdonságok.
Normál körülmények között a CO közömbös; melegítéskor - redukálószer; nem sóképző oxid.
1) oxigénnel
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) fém-oxidokkal
C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2
3) klórral (fényben)
CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (foszgén)
4) reagál alkáli olvadékokkal (nyomás alatt)
CO + NaOH = HCOONa (nátrium hangyasav (nátrium-formiát))
5) átmeneti fémekkel karbonilokat képez
Ni + 4CO =t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5
A szén-monoxid nem lép kémiai reakcióba vízzel. A CO szintén nem lép reakcióba lúgokkal és savakkal. Rendkívül mérgező.
Kémiai oldalról a szén-monoxidot főként addíciós reakcióra való hajlama és redukáló tulajdonságai jellemzik. Azonban mindkét tendencia általában csak emelkedett hőmérsékleten jelenik meg. Ilyen körülmények között a CO oxigénnel, klórral, kénnel, bizonyos fémekkel stb. egyesül. Ugyanakkor a szén-monoxid hevítéskor sok oxidot redukál fémekké, ami nagyon fontos a kohászat szempontjából.
A melegítéssel együtt a CO kémiai aktivitásának növekedését gyakran annak oldódása okozza. Így oldatban már normál hőmérsékleten képes az Au, Pt és néhány más elem sóit fémekké redukálni.
Magas hőmérsékleten és magas nyomáson a CO kölcsönhatásba lép vízzel és maró lúgokkal: az első esetben HCOOH, a másodikban pedig nátrium-hangyasav képződik. Ez utóbbi reakció 120 °C-on, 5 atm nyomáson megy végbe, és technikailag használják.
A palládium-klorid oldatban történő redukálása egyszerű az általános séma szerint:
PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd
Ez a leggyakrabban használt reakció a szén-monoxid gázkeverékben való felfedezésére. Még nagyon kis mennyiségű CO is könnyen kimutatható az oldat enyhe elszíneződésével a finomra zúzott palládium fém felszabadulásával. A CO mennyiségi meghatározása a reakción alapul:
5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.
Az oldatban lévő CO oxidációja gyakran csak katalizátor jelenlétében történik észrevehető sebességgel. Az utóbbi kiválasztásakor a fő szerepet az oxidálószer jellege játssza. Így a KMnO 4 oxidálja leggyorsabban a CO-t finomra zúzott ezüst, a K 2 Cr 2 O 7 - higanysók jelenlétében, a KClO 3 - OsO 4 jelenlétében. Általánosságban elmondható, hogy redukáló tulajdonságaiban a CO hasonló a molekuláris hidrogénhez, aktivitása normál körülmények között nagyobb, mint az utóbbié. Érdekes módon vannak olyan baktériumok, amelyek a CO oxidációja révén nyerik az élethez szükséges energiát.
A CO és a H2 redukálószerkénti összehasonlító aktivitása a reverzibilis reakció vizsgálatával értékelhető:
amelynek egyensúlyi állapota magas hőmérsékleten meglehetősen gyorsan kialakul (főleg Fe 2 O 3 jelenlétében). 830 °C-on az egyensúlyi keverék egyenlő mennyiségű CO-t és H 2 -t tartalmaz, azaz mindkét gáz oxigénaffinitása azonos. 830 °C alatt az erősebb redukálószer a CO, felette a H2.
A reakció egyik fentebb tárgyalt termékének megkötése, a tömeghatás törvényének megfelelően, eltolja annak egyensúlyát. Ezért szén-monoxid és vízgőz keverékének kalcium-oxidon való átvezetésével a hidrogént a következő séma szerint lehet előállítani:
H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.
Ez a reakció már 500 °C-on megy végbe.
Levegőben a CO körülbelül 700 °C-on meggyullad, és kék lánggal CO 2 -dá ég:
2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.
A reakciót kísérő jelentős hőleadás értékessé teszi a szén-monoxidot gáznemű tüzelőanyag. Leggyakrabban azonban különféle szerves anyagok szintézisének kiindulási termékeként használják.
A vastag szénrétegek elégetése kemencékben három szakaszban történik:
1) C + O 2 = CO 2;
2) CO 2 + C = 2 CO;
3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.
Ha a csövet idő előtt lezárják, oxigénhiány keletkezik a kemencében, ami a CO szétterjedését okozhatja a fűtött helyiségben, és mérgezéshez (füstök) vezethet. Meg kell jegyezni, hogy a „szén-monoxid” szagát nem a CO, hanem egyes szerves anyagok szennyeződései okozzák.
A CO láng hőmérséklete akár 2100 °C is lehet. A CO égési reakciója érdekessége, hogy 700-1000 °C-ra hevítve csak nyomokban vízgőz vagy egyéb hidrogéntartalmú gázok (NH 3, H 2 S stb.) jelenlétében megy végbe észrevehető sebességgel. Ez a szóban forgó reakció láncjellegének köszönhető, amely az OH gyökök közbenső képződésén keresztül megy végbe az alábbi sémák szerint:
H + O 2 = HO + O, majd O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H stb.
Nagyon magas hőmérsékleten a CO égési reakciója észrevehetően reverzibilissé válik. A CO 2 tartalom egy egyensúlyi keverékben (1 atm nyomás alatt) 4000 °C felett csak elhanyagolhatóan kicsi lehet. Maga a CO-molekula termikusan annyira stabil, hogy még 6000 °C-on sem bomlik el. CO-molekulákat fedeztek fel a csillagközi közegben.
Amikor a CO 80 °C-on K fémre hat, színtelen kristályos, erősen robbanásveszélyes K 6 C 6 O 6 összetételű vegyület képződik. A kálium eltávolításával ez az anyag könnyen szén-monoxiddá C 6 O 6 („trikinon”) alakul, amely a CO polimerizáció termékének tekinthető. Szerkezete egy hattagú, szénatomokból álló gyűrűnek felel meg, amelyek mindegyike kettős kötéssel kapcsolódik oxigénatomokhoz.
CO kölcsönhatása kénnel a reakció szerint:
CO + S = COS + 29 kJ
Csak magas hőmérsékleten megy gyorsan.
A keletkező szén-tioxid (O=C=S) színtelen és szagtalan gáz (olvadáspont -139, forráspontja -50 °C).
A szén(II)-monoxid képes közvetlenül egyesülni bizonyos fémekkel. Ennek eredményeként fémkarbonilok képződnek, amelyeket összetett vegyületeknek kell tekinteni.
A szén(II)-monoxid néhány sóval összetett vegyületeket is képez. Némelyikük (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO stb.) csak oldatban stabil. Ez utóbbi anyag képződése a szén-monoxid (II) erős sósavval készült CuCl-oldat általi felszívódásával jár. Hasonló vegyületek nyilvánvalóan képződnek CuCl ammóniás oldatában, amelyet gyakran használnak CO elnyelésére a gázok elemzése során.
Nyugta.
Szén-monoxid képződik, amikor a szén oxigén hiányában ég. Leggyakrabban a szén-dioxid és a forró szén kölcsönhatása eredményeként nyerik:
CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.
Ez a reakció reverzibilis, egyensúlya 400 °C alatt szinte teljesen balra, 1000 °C felett pedig jobbra tolódik el (7. ábra). Azonban észrevehető sebességgel csak magas hőmérsékleten jön létre. Ezért normál körülmények között a CO meglehetősen stabil.
Rizs. 7. Egyensúlyi CO 2 + C = 2 CO.
A CO elemekből történő képződése a következő egyenlet szerint történik:
2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.
Kényelmes kis mennyiségű CO kinyerése hangyasav lebontásával:
HCOOH = H 2 O + CO
Ez a reakció könnyen megtörténik, ha a HCOOH forró, erős kénsavval reagál. A gyakorlatban ezt az előállítást vagy konc. kénsavat folyékony HCOOH-ba (hevítéskor), vagy az utóbbi gőzeit foszfor-hemipentaoxidon átvezetve. A HCOOH kölcsönhatása klórszulfonsavval a séma szerint:
HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO
Normál hőmérsékleten már működik.
A CO laboratóriumi előállításának kényelmes módja lehet a konc. kénsav, oxálsav vagy kálium-vas-szulfid. Az első esetben a reakció a következő séma szerint megy végbe:
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.
A CO-val együtt szén-dioxid is felszabadul, ami visszatartható, ha a gázelegyet bárium-hidroxid oldaton vezetjük át. A második esetben az egyetlen gáznemű termék a szén-monoxid:
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.
Nagy mennyiségű CO nyerhető a szén tökéletlen elégetésével speciális kemencékben - gázgenerátorokban. A hagyományos („levegő”) generátorgáz átlagosan (térfogat%): CO-25, N2-70, CO 2 -4 és egyéb gázok kis szennyeződéseit tartalmazza. Égetéskor 3300-4200 kJ/m3 termel. A közönséges levegő oxigénnel való helyettesítése a CO-tartalom jelentős növekedéséhez (és a gáz fűtőértékének növekedéséhez) vezet.
Még több CO-t tartalmaz a vízgáz, amely (ideális esetben) egyenlő térfogatú CO és H 2 keverékéből áll, és égéskor 11 700 kJ/m 3 -t termel. Ezt a gázt úgy kapják, hogy vízgőzt fújnak át egy forró szénrétegen, és körülbelül 1000 °C-on a kölcsönhatás a következő egyenlet szerint megy végbe:
H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.
A vízgáz képződésének reakciója a hő elnyelésével megy végbe, a szén fokozatosan lehűl, és forró állapotban tartásához fel kell váltani a vízgőz átjutását levegő (vagy oxigén) gázba jutásával. generátor. Ebben a tekintetben a vízgáz körülbelül CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 és N 2 -6% -ot tartalmaz. Széles körben használják különféle szerves vegyületek szintézisére.
Gyakran kevert gázt kapnak. Megszerzésének folyamata a levegő és a vízgőz egyidejű átfúvatása egy forró szénrétegen, azaz egy rétegen keresztül vezet le. a két fent leírt módszer kombinációja - Ezért a kevert gáz összetétele a generátor és a víz között van. Átlagosan tartalmaz: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 és N 2 -50%. Köbméter elégetve körülbelül 5400 kJ-t termel.
Alkalmazás.
A vizet és a kevert gázokat (CO-t tartalmaznak) tüzelőanyagként és alapanyagként használják fel a vegyiparban. Fontosak például az ammónia szintéziséhez szükséges nitrogén-hidrogén keverék előállításának egyik forrásaként. Ha ezeket vízgőzzel együtt 500 °C-ra felmelegített katalizátoron (főleg Fe 2 O 3 -on) vezetjük át, reverzibilis reakció megy végbe:
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,
amelynek egyensúlya erősen jobbra tolódik.
A keletkező szén-dioxidot ezután vízzel (nyomás alatt) mosással távolítják el, a maradék CO-t pedig rézsók ammóniás oldatával távolítják el. Így szinte tiszta nitrogén és hidrogén marad. Ennek megfelelően a generátor- és vízgázok egymáshoz viszonyított mennyiségének beállításával a kívánt térfogatarányban N 2 és H 2 nyerhető. A szintézisoszlopba való betáplálás előtt a gázelegyet megszárítják és megtisztítják a katalizátort mérgező szennyeződésektől.
CO 2 molekula
A CO molekulát d(CO) = 113 pm jellemzi, disszociációs energiája 1070 kJ/mol, ami nagyobb, mint a többi kétatomos molekuláé. Tekintsük a CO elektronszerkezetét, ahol az atomok kettős kovalens kötéssel és egy donor-akceptor kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, ahol az oxigén a donor és a szén az akceptor.
Hatás a testre.
A szén-monoxid nagyon mérgező. Az első jelek akut mérgezés A tünetek közé tartozik a fejfájás és a szédülés, majd az eszméletvesztés. Az ipari vállalkozások levegőjében a CO megengedett legnagyobb koncentrációja 0,02 mg/l. A CO-mérgezés fő ellenszere a friss levegő. Hasznos az ammóniagőz rövid távú belélegzése is.
A CO rendkívüli toxicitása, szín- és szagtalansága, valamint nagyon gyenge felszívódása aktív szén a szokásos gázálarc különösen veszélyessé teszi ezt a gázt. Az ellene való védekezés kérdését speciális gázálarcok gyártásával oldották meg, amelyek dobozát különféle oxidok (főleg MnO 2 és CuO) keverékével töltötték meg. Ennek a keveréknek ("hopkalit") hatása a CO légköri oxigén által CO 2 -dá történő oxidációs reakciójának katalitikus felgyorsítására redukálódik. A gyakorlatban a hopcalite gázálarcok nagyon kényelmetlenek, mivel felmelegített levegőt kényszerítenek (oxidációs reakció eredményeként).
A természetben lenni.
A szén-monoxid a légkör része (10-5 térfogat%). Átlagosan 0,5% CO tartalmaz dohányfüstöt és 3% - belső égésű motorok kipufogógázait.
A levegőben veszélyes koncentrációban keletkezett szén-monoxid (szén-monoxid (II), szén-monoxid, szén-monoxid) jeleit nehéz megállapítani - láthatatlan, esetleg szaga sincs, fokozatosan, észrevétlenül halmozódik fel a helyiségben. Rendkívül veszélyes az emberi életre: erősen mérgező, túlzott mennyisége a tüdőben súlyos mérgezést és halált okoz. Évente magas a gázmérgezés okozta halálozási arány. A mérgezés kockázata csökkenthető a követéssel egyszerű szabályok valamint speciális szén-dioxid-érzékelők használata.
Mi a szén-monoxid
Földgáz bármilyen biomassza elégetésekor képződik, az iparban pedig bármilyen szénalapú vegyület elégetésének terméke. Mindkét esetben a gáz felszabadulásának előfeltétele az oxigénhiány. Erdőtüzek következtében nagy mennyiségben kerül a légkörbe, az autómotorokban az üzemanyag elégetése során keletkező kipufogógázok formájában. Ipari célokra szerves alkohol, cukor előállítására, állati hús és hal feldolgozására használják. Kis mennyiségű monooxidot az emberi sejtek is termelnek.
Tulajdonságok
Kémiai szempontból a monooxid egy szervetlen vegyület, amelynek molekulája egyetlen oxigénatomot tartalmaz. kémiai formula- ÍGY. Ez egy kémiai anyag, amelynek nincs jellegzetes színe, íze vagy illata, könnyebb a levegőnél, de nehezebb a hidrogénnél, és szobahőmérsékleten inaktív. Az a személy, aki szagol, csak a szerves szennyeződések jelenlétét érzi a levegőben. A mérgező termékek kategóriájába tartozik, 0,1%-os levegőkoncentráció esetén a halál egy órán belül következik be. A maximálisan megengedett koncentrációkarakterisztika 20 mg/köb.m.
A szén-monoxid hatása az emberi szervezetre
A szén-monoxid halálos az emberre. Toxikus hatását a karboxihemoglobin képződése magyarázza a vérsejtekben, amely a szén-monoxid (II) vér hemoglobinhoz való hozzáadásának terméke. A magas karboxihemoglobinszint oxigénéhezést, az agy és a test más szöveteinek elégtelen oxigénellátását okozza. Enyhe mérgezés esetén a vér tartalma alacsony, pusztulás természetesen talán 4-6 órán belül. Nagy koncentrációban csak hatnak orvosi eszközök.
Szén-monoxid mérgezés
A szén-monoxid az egyik legveszélyesebb anyag. Mérgezés esetén a szervezet mérgezése következik be, ami romlással jár Általános állapot személy. Nagyon fontos, hogy időben felismerjük a szén-monoxid-mérgezés jeleit. A kezelés eredménye a szervezetben lévő anyag szintjétől és a segítség érkezésétől függ. Ebben az esetben a percek számítanak - az áldozat vagy teljesen meggyógyulhat, vagy örökre beteg marad (minden a mentők reagálási sebességétől függ).
Tünetek
A mérgezés mértékétől függően fejfájás, szédülés, fülzúgás, szapora szívverés, hányinger, légszomj, villogás a szemekben, általános gyengeség léphet fel. Gyakran megfigyelhető álmosság, ami különösen veszélyes, ha egy személy gázzal töltött szobában van. Amikor nagy mennyiségű mérgező anyag kerül a légzőrendszerbe, görcsök, eszméletvesztés és különösen súlyos esetekben kóma figyelhető meg.
Elsősegélynyújtás szén-monoxid-mérgezés esetén
Szén-monoxid-mérgezés esetén az áldozatot a helyszínen elsősegélyben kell nyújtani. Azonnal vigye friss levegőre és hívjon orvost. Ne feledje a biztonságáról is: ha olyan helyiségbe lép be, ahol ez az anyag forrása van, csak vegyen mély levegőt, és ne lélegezzen be. Az orvos megérkezéséig meg kell könnyíteni az oxigénnek a tüdőbe jutását: ki kell gombolni a gombokat, le kell venni vagy lazítani kell a ruhákat. Ha az áldozat elveszti az eszméletét és leáll a légzése, mesterséges lélegeztetésre van szükség.
Mérgezés ellenszere
A szén-monoxid-mérgezés speciális ellenszere (ellenszere) olyan gyógyszer, amely aktívan megakadályozza a karboxihemoglobin képződését. Az ellenszer hatása csökkenti a szervezet oxigénigényét, támogatja az oxigénhiányra érzékeny szerveket: az agyat, a májat stb. 1 ml-es adagban intramuszkulárisan adják be közvetlenül a beteg területről történő eltávolítása után. val vel magas koncentráció mérgező anyagok. Az ellenszert legkorábban az első beadás után egy órával lehet újra beadni. Használata megelőzésre megengedett.
Kezelés
BAN BEN tüdő esete szén-monoxidnak való kitettség esetén a kezelést ambulánsan végzik, súlyos esetekben a beteg kórházba kerül. Már a mentőautóban oxigénzsákot vagy maszkot kap. Súlyos esetekben annak érdekében, hogy a szervezet nagy mennyiségű oxigént kapjon, a pácienst nyomáskamrába helyezik. Az ellenszert intramuszkulárisan adják be. A vérgázszintet folyamatosan ellenőrzik. A további rehabilitáció gyógyhatású, az orvosok intézkedései az agy, a szív- és érrendszer és a tüdő működésének helyreállítására irányulnak.
Következmények
A szervezet szén-monoxid-expozíciója okozhat súlyos betegségek: megváltozik az ember agyának teljesítménye, viselkedése, tudata, megmagyarázhatatlan fejfájás jelentkezik. Főleg a befolyás káros anyagok a memória érintett - az agy azon része, amely felelős a rövid távú memória és a hosszú távú memória átmenetéért. A szén-monoxid-mérgezés hatásait a beteg csak néhány hét elteltével érzi. A legtöbb áldozat egy rehabilitációs időszak után teljesen felépül, de néhányan életük hátralévő részében szenvednek a következményektől.
Hogyan határozzuk meg a szén-monoxidot beltérben
A szén-monoxid-mérgezés otthon könnyen megoldható, és nem csak tűzvész során történik. A szén-dioxid-koncentráció a kályhacsappantyú gondatlan kezelése, hibás gázbojler vagy szellőzés működése során keletkezik. A szén-monoxid forrása lehet gáztűzhely. Ha füst van a szobában, ez már ok a riasztásra. Speciális érzékelők vannak a gázszint folyamatos figyelésére. Figyelemmel kísérik a gázkoncentráció szintjét, és jelentik, ha túllépik a normát. Egy ilyen eszköz jelenléte csökkenti a mérgezés kockázatát.
Videó
-
Milan Metropolitan: térkép, jegyárak és hasznos tippek Mennyibe kerülnek a jegyek?
-
Jeppesen diagramok olvasásának megtanulása – oktatóanyag Kiegészítők telepítése, amelyek jelentősen javítják a szimulátor grafikáját és valósághűségét
-
Mikor és milyen esetekben kell nulla bevallást benyújtania az egyéni vállalkozónak?
-
Mi az a jelző, és hogyan lehet megtalálni?
