Oxizi de carbon

În ultimii ani, s-a acordat preferință învățării orientate spre personalitate în știința pedagogică. Formarea trăsăturilor individuale de personalitate are loc în procesul de activitate: studiu, joacă, muncă. Prin urmare, un factor important în învățare este organizarea procesului de învățare, natura relației dintre profesor și elevi și elevi între ei. Pe baza acestor idei, încerc într-un mod special construi un proces educațional. Totodată, fiecare elev își alege propriul ritm de studiu al materialului, are posibilitatea de a lucra la un nivel accesibil lui, în situație de succes. În lecție, este posibil să stăpânești și să îmbunătățești nu numai abilități educaționale specifice disciplinei, ci și abilități educaționale generale, cum ar fi stabilirea unui obiectiv educațional, alegerea mijloacelor și modalităților de a-l atinge, monitorizarea realizărilor cuiva și corectarea erorilor. Elevii învață să lucreze cu literatura, să facă notițe, diagrame, desene, să lucreze în grup, în perechi, individual, să conducă un schimb constructiv de opinii, să raționeze logic și să tragă concluzii.

Să conduci astfel de lecții nu este ușor, dar dacă reușești, simți satisfacție. Ofer un scenariu pentru una dintre lecțiile mele. Au fost prezenți colegi, administrație și un psiholog.

Tipul de lecție.Învățarea de materiale noi.

Goluri. Pe baza motivației și actualizarea cunoștințelor și abilităților de bază ale studenților, luați în considerare structura, proprietățile fizice și chimice, producția și utilizarea dioxidului de carbon și a dioxidului de carbon.

Articolul a fost pregătit cu sprijinul site-ului www.Artifex.Ru. Dacă decideți să vă extindeți cunoștințele în domeniul artei contemporane, atunci soluție optimă va vizita site-ul www.Artifex.Ru. Almanahul creativ ARTIFEX vă va permite să vă familiarizați cu lucrări de artă contemporană fără a părăsi casa. Mai mult informatii detaliateîl găsiți pe site-ul www.Artifex.Ru. Niciodată nu este prea târziu să începi să-ți extinzi orizonturile și simțul frumuseții.

Echipamente și reactivi. Fișe „Inspecție programată”, diagramă poster, dispozitive de producere a gazelor, pahare, eprubete, stingător, chibrituri; apă de var, oxid de sodiu, cretă, acid clorhidric, soluții indicator, H 2 SO 4 (conc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Diagrama afișului
„Structura moleculară monoxid de carbon(monoxid de carbon(II)) CO"

ÎN CURILE CURĂRILOR

Birourile pentru studenți din birou sunt dispuse în cerc. Profesorul și elevii au posibilitatea de a se muta liber la mesele de laborator (1, 2, 3). În timpul lecției, copiii stau la mesele de studiu (4, 5, 6, 7, ...) unul cu altul după dorință (grupe libere de 4 persoane).

Profesor. Proverb chinezesc înțelept(scris frumos pe tablă) citeste:

„Aud – am uitat,
Văd - îmi amintesc
Da - înțeleg.”

Sunteți de acord cu concluziile înțelepților chinezi?

Ce proverbe rusești reflectă înțelepciunea chineză?

Copiii dau exemple.

Profesor. Într-adevăr, doar creând, creând se poate primi produs valoros: substanțe noi, dispozitive, mașini, precum și valori intangibile - concluzii, generalizări, concluzii. Vă invit astăzi să participați la un studiu al proprietăților a două substanțe. Se știe că atunci când este supus unei inspecții tehnice a unei mașini, șoferul oferă un certificat despre starea gazelor de eșapament ale mașinii. Ce concentrație de gaz este indicată în certificat?

(O t v e t. SO.)

Student. Acest gaz este otrăvitor. Odată ajuns în sânge, provoacă otrăvirea corpului („arsură”, de unde și numele oxidului - monoxid de carbon). Se găsește în gazele de eșapament auto în cantități periculoase pentru viață.(se citește un reportaj dintr-un ziar despre un șofer care a adormit într-un garaj în timp ce motorul funcționa și a murit de moarte). Antidotul împotriva otrăvirii cu monoxid de carbon este respirarea aerului curat și oxigenul pur. Un alt monoxid de carbon este dioxidul de carbon.

Profesor. Pe birourile dvs. există un card „Inspecție programată”. Familiarizați-vă cu conținutul acestuia și, pe o foaie goală, marcați numerele acelor sarcini pentru care cunoașteți răspunsurile pe baza experienței tale de viață. În fața numărului enunțului-sarcină, scrieți formula monoxidului de carbon la care se referă această afirmație.

Consultanții studenți (2 persoane) colectează foi de răspuns și, pe baza rezultatelor răspunsurilor, formează noi grupuri pentru munca ulterioară.

Sondaj programat „Oxizi de carbon”

1. Molecula acestui oxid este formată dintr-un atom de carbon și un atom de oxigen.

2. Legătura dintre atomi dintr-o moleculă este covalentă polară.

3. Un gaz care este practic insolubil în apă.

4. Molecula acestui oxid conține un atom de carbon și doi atomi de oxigen.

5. Nu are miros sau culoare.

6. Gaz solubil în apă.

7. Nu se lichefiază nici la –190 °C ( t kip = –191,5 °C).

8. Oxid acid.

9. Se comprimă ușor, la 20 °C sub o presiune de 58,5 atm devine lichid și se întărește în „gheață carbonică”.

10. Nu otrăvitoare.

11. Neformatoare de sare.

12. Inflamabil

13. Interacționează cu apa.

14. Interacționează cu oxizii bazici.

15. Reacționează cu oxizii metalici, reducând metalele libere din aceștia.

16. Obținut prin reacția acizilor cu sărurile acidului carbonic.

17. eu.

18. Interacționează cu alcalii.

19. Sursa de carbon absorbită de plante în sere și sere duce la creșterea randamentului.

20. Folosit pentru carbonatarea apei și băuturilor.

Profesor. Examinați din nou conținutul cardului. Grupați informațiile în 4 blocuri:

structura,

proprietăți fizice,

Proprietăți chimice,

primind.

Profesorul oferă fiecărui grup de elevi posibilitatea de a vorbi și rezumă prezentările. Apoi elevii din diferite grupuri își aleg planul de lucru - ordinea studierii oxizilor. În acest scop, numerotează blocurile de informații și își justifică alegerea. Ordinea de învățare poate fi cea scrisă mai sus sau cu orice altă combinație a celor patru blocuri marcate.

Profesorul atrage atenția elevilor asupra punctelor cheie ale temei. Deoarece oxizii de carbon sunt substanțe gazoase, aceștia trebuie manipulați cu grijă (instrucțiuni de siguranță). Profesorul aprobă planul pentru fiecare grupă și desemnează consultanți (elevi pregătiți în prealabil).

Experimente demonstrative

1. Turnarea dioxidului de carbon din sticlă în sticlă.

2. Stingerea lumânărilor într-un pahar pe măsură ce se acumulează CO2.

3. Pune câteva bucăți mici de gheață uscată într-un pahar cu apă. Apa va fierbe și se va revărsa fum alb gros.

CO2 gazos este lichefiat deja la temperatura camerei sub o presiune de 6 MPa. În stare lichidă, este depozitat și transportat în cilindri de oțel. Dacă deschideți supapa unui astfel de cilindru, CO 2 lichid va începe să se evapore, din cauza căreia are loc o răcire puternică și o parte din gaz se transformă într-o masă asemănătoare zăpezii - „gheață uscată”, care este presată și folosită pentru a stoca înghețată.

4. Demonstrarea unui stingător de incendiu cu spumă chimică (CFO) și explicarea principiului funcționării acestuia folosind un model - o eprubetă cu dop și un tub de evacuare a gazului.

Informație despre structura la tabelul nr. 1 (fișele de instrucțiuni 1 și 2, structura moleculelor de CO și CO 2 ).

Informatii despre proprietăți fizice– la tabelul nr. 2 (lucru cu manualul – Gabrielyan O.S. Chimie-9. M.: Dropia, 2002, p. 134–135).

Date despre preparare și proprietăți chimice– pe tabelele nr. 3 și 4 (fișele de instrucțiuni 3 și 4, instrucțiuni pentru lucrări practice, p. 149–150 din manual).

Munca practica Prepararea monoxidului de carbon (IV) și studiul proprietăților acestuia Puneți câteva bucăți de cretă sau marmură într-o eprubetă și adăugați puțin acid clorhidric diluat. Închideți rapid tubul cu un dop și un tub de evacuare a gazului. Puneți capătul tubului într-o altă eprubetă care conține 2-3 ml apă de var. Urmăriți câteva minute când bulele de gaz trec prin apa de var. Apoi scoateți capătul tubului de evacuare a gazului din soluție și clătiți-l cu apă distilată. Puneți tubul într-o altă eprubetă cu 2-3 ml apă distilată și treceți gaz prin ea. După câteva minute, scoateți tubul din soluție și adăugați câteva picături de turnesol albastru în soluția rezultată. Se toarnă 2-3 ml de soluție diluată de hidroxid de sodiu într-o eprubetă și se adaugă câteva picături de fenolftaleină. Apoi treceți gazul prin soluție. Răspunde la întrebările. Întrebări 1. Ce se întâmplă când creta sau marmura sunt tratate cu acid clorhidric? 2. De ce, când dioxidul de carbon este trecut prin apa de var, soluția devine mai întâi tulbure, iar apoi varul se dizolvă? 3. Ce se întâmplă când monoxidul de carbon(IV) este trecut prin apă distilată? Scrieți ecuațiile pentru reacțiile corespunzătoare în forme moleculare, ionice și ionice abreviate. Recunoașterea carbonatului Cele patru eprubete care vi se dau contin substante cristaline: sulfat de sodiu, clorura de zinc, carbonat de potasiu, silicat de sodiu. Determinați ce substanță se află în fiecare eprubetă. Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară, ionică și ionică prescurtată.

Teme pentru acasă

Profesorul sugerează să luați cardul „Chestionar programat” acasă și, în pregătirea pentru următoarea lecție, să vă gândiți la modalități de a obține informații. (De unde ai știut că gazul pe care îl studiezi se lichefiază, reacționează cu acidul, este otrăvitor etc.?)

Muncă independentă elevi

Munca practica grupuri de copii performează cu viteze diferite. Prin urmare, jocurile sunt oferite celor care termină munca mai repede.

A cincea roata

Patru substanțe pot avea ceva în comun, dar a cincea substanță iese în evidență din serie, este de prisos.

1. Carbon, diamant, grafit, carbură, carabină. (Carbid.)

2. Antracit, turbă, cocs, ulei, sticlă. (Sticlă.)

3. Calcar, cretă, marmură, malachit, calcit. (Malachit.)

4. Sodă cristalină, marmură, potasiu, caustic, malachit. (Caustic.)

5. Fosgen, fosfină, acid cianhidric, cianura de potasiu, disulfură de carbon. (Fosfină.)

6. Apa de mare, apă minerală, apă distilată, apă freatică, apă dură. (Apa distilata.)

7. Lapte de var, puf, var stins, calcar, apa de var. (calcar.)

8. Li2C03; (NH4)2C03; CaC03; K2C03, Na2C03. (CaCO3.)

Sinonime

Scrieți formulele chimice ale substanțelor sau denumirile acestora.

1. Halogen -... (Clor sau brom.)

2. Magnezit – ... (MgCO 3.)

3. Uree –... ( Uree H2NC(O)NH2.)

4. Potasiu - ... (K 2 CO 3.)

5. Gheață carbonică - ... (CO 2.)

6. Oxid de hidrogen –... ( Apă.)

7. Amoniac – … (10% soluție de apă amoniac.)

8. Săruri ale acidului azotic –... ( Nitrați– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Gaze naturale – ... ( Metan CH 4.)

Antonime

Scrieți termeni chimici care au sens opus celor propuși.

1. Agent oxidant –... ( Agent de reducere.)

2. Donator de electroni –… ( Acceptor de electroni.)

3. Proprietăți acide – ... ( Proprietăți de bază.)

4. Disocierea –… ( Asociere.)

5. Adsorbția – ... ( Desorbție.)

6. Anod –... ( Catod.)

7. Anion –… ( Cation.)

8. Metal –… ( Metaloid.)

9. Substanțe inițiale –... ( Produse de reacție.)

Căutați modele

Stabiliți un semn care combină substanțele și fenomenele specificate.

1. Diamant, carabină, grafit – ... ( Modificări alotropice ale carbonului.)

2. Sticla, ciment, caramida - ... ( Materiale de construcție.)

3. Respirație, putrezire, erupție vulcanică - ... ( Procese însoțite de eliberarea de dioxid de carbon.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( Compuși ai elementelor din grupa IV.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Compușii oxigenați ai carbonului.)

−110,52 kJ/mol Presiunea aburului 35 ± 1 atm Proprietăți chimice Solubilitate in apa 0,0026 g/100 ml Clasificare Reg. numar CAS 630-08-0 PubChem Reg. numărul EINECS 211-128-3 ZÂMBETE InChI Reg. numărul CE 006-001-00-2 RTECS FG3500000 ChEBI Număr ONU 1016 ChemSpider Siguranță Toxicitate NFPA 704 Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu se specifică altfel.

Monoxid de carbon (monoxid de carbon, monoxid de carbon, monoxid de carbon (II).) este un gaz incolor, extrem de toxic, insipid și inodor, mai ușor decât aerul (în condiții normale). Formula chimică - CO.

Structura moleculei

Datorită prezenței unei triple legături, molecula de CO este foarte puternică (energie de disociere 1069 kJ/mol, sau 256 kcal/mol, care este mai mare decât cea a oricărei alte molecule biatomice) și are o distanță internucleară mică ( d C≡O = 0,1128 nm sau 1,13 Å).

Molecula este slab polarizată, momentul său dipol electric μ = 0,04⋅10 −29 C m. Numeroase studii au arătat că sarcina negativă din molecula de CO este concentrată pe atomul de carbon C − ←O + (direcția momentului dipol din moleculă este opusă celei presupuse anterior). Energia de ionizare 14,0 eV, constantă de cuplare a forței k = 18,6 .

Proprietăți

Monoxidul de carbon (II) este un gaz incolor, insipid și inodor. Inflamabil Așa-numitul „miros de monoxid de carbon” este de fapt mirosul de impurități organice.

Proprietățile monoxidului de carbon

Energia Gibbs standard de formare Δ G	−137,14 kJ/mol (g) (la 298 K)
Entropia standard de educație S	197,54 J/mol K (g) (la 298 K)
Capacitate de căldură molară standard C p	29,11 J/mol K (g) (la 298 K)
Entalpia de topire Δ H pl	0,838 kJ/mol
Entalpia de fierbere Δ H balot	6,04 kJ/mol
Temperatura critica t Creta	-140,23 °C
Presiune critică P Creta	3.499 MPa
Densitatea critică ρ crit	0,301 g/cm³

Principalele tipuri de reacții chimice în care este implicat monoxidul de carbon (II) sunt reacțiile de adiție și reacțiile redox, în care prezintă proprietăți reducătoare.

La temperatura camerei, CO este inactiv; activitatea sa chimică crește semnificativ atunci când este încălzit și în soluții. Astfel, în soluții reduce sărurile, , și altele la metale deja la temperatura camerei. Când este încălzit, reduce și alte metale, de exemplu CO + CuO → Cu + CO 2. Este utilizat pe scară largă în pirometalurgie. Metoda de detectare calitativă a CO se bazează pe reacția CO în soluție cu clorură de paladiu, vezi mai jos.

Oxidarea CO în soluție are loc adesea la o viteză vizibilă numai în prezența unui catalizator. La selectarea acestuia din urmă, rolul principal este jucat de natura agentului de oxidare. Astfel, KMnO 4 oxidează CO cel mai rapid în prezența argintului mărunțit fin, K 2 Cr 2 O 7 - în prezența sărurilor, KClO 3 - în prezența OsO 4. În general, CO este similar în proprietățile sale reducătoare cu hidrogenul molecular.

Sub 830 °C agentul reducător mai puternic este CO, deasupra - hidrogenul. Prin urmare, echilibrul de reacție

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

până la 830 °C este deplasată la dreapta, peste 830 °C la stânga.

Interesant este că există bacterii care, prin oxidarea CO, obțin energia de care au nevoie pentru viață.

Monoxidul de carbon (II) arde cu flacără de culoare albastră(temperatura de pornire a reacției 700 °C) în aer:

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 de ardere a CO poate ajunge la 2100 °C. Reacția de ardere este o reacție în lanț, iar inițiatorii sunt cantități mici de compuși care conțin hidrogen (apă, amoniac, hidrogen sulfurat etc.)

Datorită unui asemenea bun valoare calorica, CO este o componentă a diferitelor amestecuri tehnice de gaze (vezi, de exemplu, gazul generatorului), folosit, printre altele, pentru încălzire. Exploziv atunci când este amestecat cu aer; limitele inferioare și superioare de concentrație de propagare a flăcării: de la 12,5 la 74% (în volum).

halogeni. Reacția cu clorul a primit cea mai mare aplicație practică:

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

Prin reacția CO cu F 2, pe lângă fluorură de carbonil COF 2, se poate obține compusul peroxid (FCO) 2 O 2. Caracteristicile sale: punctul de topire −42 °C, punctul de fierbere +16 °C, are un miros caracteristic (asemănător cu mirosul de ozon), când este încălzit peste 200 °C, se descompune exploziv (produși de reacție CO 2 , O 2 și COF 2 ). ), în mediu acid reacţionează cu iodura de potasiu conform ecuaţiei:

(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).)))

Monoxidul de carbon (II) reacţionează cu calcogenii. Cu sulful formează sulfură de carbon COS, reacția are loc la încălzire, conform ecuației:

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

S-au obținut, de asemenea, selenoxid de carbon COSe și teluroxid de carbon COTe similare.

Restaurează SO 2:

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

Cu metalele de tranziție formează compuși inflamabili și toxici - carbonili, cum ar fi , , , etc. Unii dintre ei sunt volatili.

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

Monoxidul de carbon (II) este ușor solubil în apă, dar nu reacționează cu acesta. De asemenea, nu reacționează cu soluțiile de alcalii și acizi. Cu toate acestea, reacţionează cu topiturile alcaline pentru a forma formiaţii corespunzători:

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

Este interesantă reacția monoxidului de carbon(II) cu potasiul metal într-o soluție de amoniac. Aceasta produce compusul exploziv dioxodicarbonat de potasiu:

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\rightarrow K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\rightarrow ))) alcooli + alcani liniari.

Acest proces este sursa de producție a unor produse industriale atât de importante, cum ar fi metanol, motorină sintetică, alcooli polihidroxici, uleiuri și lubrifianți.

Acțiune fiziologică

Toxicitate

Monoxidul de carbon este foarte toxic.

Efectul toxic al monoxidului de carbon (II) se datorează formării carboxihemoglobinei - un complex carbonil mult mai puternic cu hemoglobina, comparativ cu complexul hemoglobinei cu oxigen (oxihemoglobina). Astfel, procesele de transport al oxigenului și respirația celulară sunt blocate. Concentrațiile în aer de peste 0,1% duc la moarte în decurs de o oră.

• Victima trebuie dusă la Aer proaspat. În caz de otrăvire grad ușor hiperventilaţia plămânilor cu oxigen este suficientă.
• Ventilatie artificiala.
• Lobelină sau cofeină sub piele.
• Carboxilază intravenos.

Medicina mondială nu cunoaște antidoturi fiabile pentru utilizare în cazurile de intoxicație cu monoxid de carbon.

Protecție cu carbon(II).

Monoxid de carbon endogen

Monoxidul de carbon endogen este produs în mod normal de celule la oameni și animale și servește ca o moleculă de semnalizare. Joacă un rol fiziologic cunoscut în organism, în special ca neurotransmițător și provoacă vasodilatație. Datorită rolului monoxidului de carbon endogen în organism, sunt asociate tulburări ale metabolismului său diverse boli, precum bolile neurodegenerative, ateroscleroza vaselor de sânge, hipertensiunea arterială, insuficiența cardiacă, diverse procese inflamatorii.

Monoxidul de carbon endogen se formează în organism datorită efectului oxidant al enzimei hemoxigenazei asupra hemului, care este un produs al distrugerii hemoglobinei și mioglobinei, precum și a altor proteine ​​care conțin hem. Acest proces determină formarea în sângele uman a cantitate mare carboxihemoglobina, chiar dacă o persoană nu fumează și nu respiră aerul atmosferic (care conține întotdeauna cantități mici de monoxid de carbon exogen), ci oxigen pur sau un amestec de azot și oxigen.

În urma primei dovezi din 1993 că monoxidul de carbon endogen este un neurotransmițător normal în corpul uman, precum și unul dintre cele trei gaze endogene care modulează în mod normal reacțiile inflamatorii din organism (celelalte două fiind oxidul nitric (II) și hidrogenul sulfurat), monoxidul de carbon endogen a atras o atenție considerabilă din partea clinicienilor și cercetătorilor ca un important regulator biologic. În multe țesuturi, toate cele trei gaze de mai sus s-au dovedit a fi agenți antiinflamatori, vasodilatatoare și, de asemenea, induc angiogeneza. Cu toate acestea, nu totul este atât de simplu și lipsit de ambiguitate. Angiogeneza - nu întotdeauna efect benefic, deoarece, în special, joacă un rol în creștere tumori maligneși este, de asemenea, una dintre cauzele leziunilor retinei în timpul degenerescenței maculare. În special, este important de menționat că fumatul (sursa principală de monoxid de carbon din sânge, care produce concentrații de câteva ori mai mari decât producția naturală) crește riscul de degenerescență maculară a retinei de 4-6 ori.

Există o teorie că în unele sinapse celule nervoase, acolo unde are loc stocarea pe termen lung a informațiilor, celula receptoare, ca răspuns la semnalul primit, produce monoxid de carbon endogen, care transmite semnalul înapoi celulei emitente, informând-o astfel despre disponibilitatea sa de a continua să primească semnale de la aceasta și creșterea activității celulei transmițătoare de semnal. Unele dintre aceste celule nervoase conțin guanilat ciclază, o enzimă care este activată prin expunerea la monoxid de carbon endogen.

Cercetările privind rolul monoxidului de carbon endogen ca substanță antiinflamatoare și citoprotector au fost efectuate în multe laboratoare din întreaga lume. Aceste proprietăți ale monoxidului de carbon endogen fac ca efectul asupra metabolismului său să fie o țintă terapeutică interesantă pentru tratamentul unor afecțiuni patologice atât de diferite, cum ar fi afectarea tisulară cauzată de ischemie și reperfuzie ulterioară (de exemplu, infarct miocardic, accident vascular cerebral ischemic), respingerea transplantului, ateroscleroza vasculară, sepsis sever, malarie severă, boli autoimune. Realizat inclusiv studii clinice pe oameni, dar rezultatele lor nu au fost încă publicate.

Pentru a rezuma, ceea ce se știe în 2015 despre rolul monoxidului de carbon endogen în organism poate fi rezumat după cum urmează:

• Monoxidul de carbon endogen este una dintre moleculele de semnalizare endogene importante;
• Monoxidul de carbon endogen modulează funcțiile sistemului nervos central și ale sistemului cardiovascular;
• Monoxidul de carbon endogen inhibă agregarea trombocitelor și aderența acestora la pereții vaselor de sânge;
• Influențarea metabolismului monoxidului de carbon endogen în viitor poate fi una dintre strategiile terapeutice importante pentru o serie de boli.

Istoria descoperirii

Toxicitatea fumului degajat atunci când arde cărbunele a fost descrisă de Aristotel și Galen.

Monoxidul de carbon (II) a fost produs pentru prima dată de chimistul francez Jacques de Lassonne prin încălzirea oxidului de zinc cu cărbune, dar inițial a fost confundat cu hidrogen, deoarece ardea cu o flacără albastră.

Faptul că acest gaz conține carbon și oxigen a fost descoperit de chimistul englez William Cruyckshank. Toxicitatea gazului a fost studiată în 1846 de către medicul francez Claude Bernard în experimente pe câini.

Monoxidul de carbon(II) din afara atmosferei Pământului a fost descoperit pentru prima dată de omul de știință belgian M. Migeotte în 1949 prin prezența unei benzi vibraționale-rotaționale principale în spectrul IR al Soarelui. Monoxidul de carbon (II) a fost descoperit în mediul interstelar în 1970.

Chitanță

Metoda industriala

• Formată în timpul arderii carbonului sau a compușilor pe bază de carbon (de exemplu, benzină) în condiții de lipsă de oxigen:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\rightarrow 2CO)))(efectul termic al acestei reacții este de 220 kJ),

• sau la reducerea dioxidului de carbon cu cărbune fierbinte:

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

Această reacție are loc în timpul unui incendiu la sobă, când clapeta sobei este închisă prea devreme (înainte ca cărbunii să se fi ars complet). Monoxidul de carbon (II) format în acest caz, datorită toxicității sale, provoacă tulburări fiziologice („fumuri”) și chiar moarte (vezi mai jos), de unde și una dintre denumirile banale - „monoxid de carbon”.

Reacția de reducere a dioxidului de carbon este reversibilă; efectul temperaturii asupra stării de echilibru a acestei reacții este prezentat în grafic. Fluxul unei reacții la dreapta este asigurat de factorul de entropie, iar la stânga de factorul de entalpie. La temperaturi sub 400 °C echilibrul este aproape complet deplasat spre stânga, iar la temperaturi peste 1000 °C spre dreapta (spre formarea CO). La temperaturi scăzute viteza acestei reacții este foarte scăzută, astfel încât monoxidul de carbon (II) este destul de stabil în condiții normale. Acest echilibru are un nume special Echilibrul budoirului.

• Amestecuri de monoxid de carbon (II) cu alte substanțe se obțin prin trecerea aerului, vaporilor de apă etc. printr-un strat de cocs fierbinte, piatră sau cărbune brun etc. (vezi gaz generator, gaz de apă, gaz mixt, gaz de sinteză).

Metoda de laborator

• Descompunerea acidului formic lichid sub acțiunea acidului sulfuric concentrat fierbinte sau trecerea acidului formic gazos peste oxidul de fosfor P 2 O 5. Schema de reactie:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.))) De asemenea, este posibil să se trateze acidul formic cu acid clorosulfonic. Această reacție are loc la temperaturi obișnuite conform următoarei scheme: H C O O H + C l S O 3 H → H 2 S O 4 + H C l + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\rightarrow H_(2)SO_(4)+HCl+CO\rightarrow .)))

• Încălzirea unui amestec de acizi oxalic și acizi sulfuric concentrat. Reacția se desfășoară conform ecuației:

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O . (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4))(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4)))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• Încălzirea unui amestec de hexacianoferrat (II) de potasiu cu acid sulfuric concentrat. Reacția se desfășoară conform ecuației:

K 4 [ F e (C N) 6 ] + 6 H 2 S O 4 + 6 H 2 O → o t 2 K 2 S O 4 + F e S O 4 + 3 (N H 4) 2 S O 4 + 6 C O . (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xrightarrow[()](^(o)t)))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\în sus .)))

• Reducerea carbonatului de zinc de către magneziu la încălzire:

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

Determinarea monoxidului de carbon (II)

Prezența CO poate fi determinată calitativ prin întunecarea soluțiilor de clorură de paladiu (sau hârtie înmuiată în această soluție). Întunecarea este asociată cu eliberarea de paladiu metalic fin conform următoarei scheme:

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

Această reacție este foarte sensibilă. Soluție standard: 1 gram de clorură de paladiu pe litru de apă.

Determinarea cantitativă a monoxidului de carbon(II) se bazează pe reacția iodometrică:

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).)))

Aplicație

• Monoxidul de carbon (II) este un reactiv intermediar utilizat în reacțiile cu hidrogenul în procese industriale critice pentru a produce alcooli organici și hidrocarburi simple.
• Monoxidul de carbon (II) este folosit pentru procesarea cărnii și peștelui de animale, dându-le o culoare roșie aprinsă și aspectul de prospețime fără a modifica gustul (tehnologie Fum limpedeȘi Fum fără gust). Concentrația admisibilă de CO este de 200 mg/kg de carne.
• Monoxidul de carbon (II) este componenta principală a gazului generator, folosit ca combustibil în vehiculele cu motor pe gaz.
• Monoxidul de carbon din evacuarea motorului a fost folosit de naziști în timpul celui de-al Doilea Război Mondial pentru uciderea în masă a oamenilor prin otrăvire.

Monoxid de carbon (II) în atmosfera Pământului

Există surse naturale și antropice de intrare în atmosfera Pământului. În condiții naturale, la suprafața Pământului, CO se formează în timpul descompunerii anaerobe incomplete a compușilor organici și în timpul arderii biomasei, în principal în timpul incendiilor de pădure și stepă. Monoxidul de carbon (II) se formează în sol atât biologic (eliberat de organismele vii), cât și non-biologic. S-a dovedit experimental eliberarea de monoxid de carbon (II) din cauza compușilor fenolici obișnuiți în sol, care conțin grupări OCH 3 sau OH în poziții orto- sau para-față de prima grupare hidroxil.

Echilibrul general al producției non-biologice de CO și oxidarea acestuia de către microorganisme depinde de condițiile specifice de mediu, în primul rând umiditatea și . De exemplu, monoxidul de carbon(II) este eliberat direct în atmosferă din solurile aride, creând astfel maxime locale în concentrația acestui gaz.

În atmosferă, CO este produsul lanțurilor de reacții care implică metanul și alte hidrocarburi (în principal izoprenul).

Principala sursă antropogenă de CO sunt în prezent gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă. Monoxidul de carbon se formează atunci când combustibilii cu hidrocarburi sunt arse în motoarele cu ardere internă la temperaturi insuficiente sau sistemul de alimentare cu aer este reglat slab (se furnizează oxigen insuficient pentru a oxida CO în CO 2 ). În trecut, o parte semnificativă a aportului antropic de CO în atmosferă era furnizată de gazul de iluminat, care a fost folosit pentru iluminatul interior în secolul al XIX-lea. Compoziția sa a fost aproximativ aceeași cu apa gazoasă, adică conținea până la 45% monoxid de carbon (II). Nu este utilizat în sectorul utilităților publice din cauza prezenței unui analog mult mai ieftin și eficient din punct de vedere energetic -

Tot ceea ce ne înconjoară este format din compuși ai diferitelor elemente chimice. Respirăm nu doar aer, ci un compus organic complex care conține oxigen, azot, hidrogen, dioxid de carbon și alte componente necesare. Influența multor dintre aceste elemente asupra corpului uman în special și asupra vieții de pe Pământ în general nu a fost încă studiată pe deplin. Pentru a înțelege procesele de interacțiune a elementelor, gazelor, sărurilor și altor formațiuni între ele, în cursul școlar a fost introdusă disciplina „Chimie”. Clasa a VIII-a este începutul orelor de chimie conform programului de învățământ general aprobat.

Unul dintre cei mai des întâlniți compuși găsiți atât în ​​scoarța terestră, cât și în atmosferă este oxidul. Un oxid este un compus al oricăruia element chimic cu un atom de oxigen. Chiar și sursa întregii vieți de pe Pământ - apa, este oxidul de hidrogen. Dar în acest articol nu vom vorbi despre oxizi în general, ci despre unul dintre cei mai des întâlniți compuși - monoxidul de carbon. Acești compuși sunt obținuți prin fuziunea atomilor de oxigen și carbon. Acești compuși pot conține cantități variate de atomi de carbon și oxigen, dar există doi compuși principali ai carbonului și oxigenului: monoxid de carbon și dioxid de carbon.

Formula chimică și metoda de producere a monoxidului de carbon

Care este formula sa? Monoxidul de carbon este destul de ușor de reținut - CO. Molecula de monoxid de carbon este formată dintr-o legătură triplă și, prin urmare, are o forță de legătură destul de mare și are o distanță internucleară foarte mică (0,1128 nm). Energia de rupere a acestui compus chimic este de 1076 kJ/mol. O legătură triplă apare datorită faptului că elementul carbon are un orbital p în structura sa atomică care nu este ocupat de electroni. Această circumstanță creează posibilitatea ca atomul de carbon să devină un acceptor al unei perechi de electroni. Atomul de oxigen, dimpotrivă, are o pereche de electroni neîmpărtășită într-unul dintre orbitalii p, ceea ce înseamnă că are capacități de donare de electroni. Când acești doi atomi se unesc, pe lângă două legături covalente, apare o a treia - o legătură covalentă donor-acceptor.

Exista diferite căi obtinerea de CO Una dintre cele mai simple este trecerea dioxidului de carbon peste cărbunele fierbinte. În condiții de laborator, se produce monoxid de carbon folosind următoarea reacție: Acidul formic este încălzit cu acid sulfuric, care separă acidul formic în apă și monoxid de carbon.

CO este de asemenea eliberat atunci când acidul oxalic și sulfuric sunt încălziți.

Proprietățile fizice ale CO

Monoxidul de carbon (2) are următoarele proprietăți fizice - este un gaz incolor, fără miros pronunțat. Toate mirosurile străine care apar în timpul unei scurgeri de monoxid de carbon sunt produse ale descompunerii impurităților organice. Este mult mai ușor decât aerul, extrem de toxic, foarte puțin solubil în apă și foarte inflamabil.

Cea mai importantă proprietate a CO este efectul său negativ asupra corpului uman. Otrăvirea cu monoxid de carbon poate duce la rezultat fatal. Efectele monoxidului de carbon asupra corpului uman vor fi discutate mai detaliat mai jos.

Proprietățile chimice ale CO

Principalele reacții chimice în care pot fi utilizați oxizii de carbon (2) sunt reacțiile redox și reacțiile de adiție. Reacția redox este exprimată în capacitatea CO de a reduce metalul din oxizi prin amestecarea acestora cu încălzire suplimentară.

Când interacționează cu oxigenul, se formează dioxid de carbon și se eliberează o cantitate semnificativă de căldură. Monoxidul de carbon arde cu o flacără albăstruie. O funcție foarte importantă a monoxidului de carbon este interacțiunea acestuia cu metalele. În urma unor astfel de reacții, se formează carbonili metalici, marea majoritate fiind substanțe cristaline. Sunt utilizate pentru producerea de metale ultra-pure, precum și pentru aplicarea acoperirii metalice. Apropo, carbonilii s-au dovedit a fi catalizatori ai reacțiilor chimice.

Formula chimică și metoda de producere a dioxidului de carbon

Dioxidul de carbon sau dioxidul de carbon are formula chimică CO 2 . Structura moleculei este ușor diferită de cea a CO. ÎN această educație carbonul are o stare de oxidare de +4. Structura moleculei este liniară, ceea ce înseamnă că este nepolară. Molecula de CO 2 nu este la fel de puternică ca CO. Atmosfera terestră conține aproximativ 0,03% dioxid de carbon din volum total. O creștere a acestui indicator distruge stratul de ozon al Pământului. În știință, acest fenomen se numește efect de seră.

Dioxidul de carbon poate fi obținut în diferite moduri. În industrie, se formează ca urmare a arderii gazelor de ardere. Poate fi un produs secundar al procesului de producere a alcoolului. Poate fi obținut prin procesul de descompunere a aerului în componentele sale principale, cum ar fi azotul, oxigenul, argonul și altele. În condiții de laborator, monoxidul de carbon (4) poate fi obținut prin arderea calcarului, iar acasă se poate produce dioxid de carbon folosind reacția acid citricȘi bicarbonat de sodiu. Apropo, exact așa au fost făcute băuturile carbogazoase chiar la începutul producției lor.

Proprietățile fizice ale CO2

Dioxidul de carbon este o substanță gazoasă incoloră, fără un miros înțepător caracteristic. Datorită numărului mare de oxidare, acest gaz are un gust ușor acru. Acest produs nu suportă procesul de ardere, deoarece el însuși este rezultatul arderii. Cu concentrații crescute de dioxid de carbon, o persoană își pierde capacitatea de a respira, ceea ce duce la moarte. Efectele dioxidului de carbon asupra corpului uman vor fi discutate mai detaliat mai jos. CO 2 este mult mai greu decât aerul și este foarte solubil în apă chiar și la temperatura camerei.

Una dintre cele mai interesante proprietăți ale dioxidului de carbon este că nu are stare lichidă la presiunea atmosferică normală. Cu toate acestea, dacă structura dioxidului de carbon este expusă la o temperatură de -56,6 °C și o presiune de aproximativ 519 kPa, acesta se transformă într-un lichid incolor.

Când temperatura scade semnificativ, gazul se află în starea așa-numitei „gheață uscată” și se evaporă la o temperatură mai mare de -78 o C.

Proprietățile chimice ale CO2

În ceea ce privește proprietățile sale chimice, monoxidul de carbon (4), a cărui formulă este CO 2, este un oxid acid tipic și are toate proprietățile sale.

1. La interacțiunea cu apa se formează acid carbonic, care are aciditate slabă și stabilitate scăzută în soluții.

2. Când interacționează cu alcalii, dioxidul de carbon formează sarea și apa corespunzătoare.

3. În timpul interacțiunii cu oxizii metalici activi, favorizează formarea sărurilor.

4. Nu suportă procesul de ardere. Activati acest proces Doar unele metale active pot, cum ar fi litiu, potasiu, sodiu.

Efectul monoxidului de carbon asupra corpului uman

Să revenim la problema principală a tuturor gazelor - efectul asupra corpului uman. Monoxidul de carbon aparține grupului de gaze extrem de care pun viața în pericol. Pentru oameni și animale, este o substanță toxică extrem de puternică, care, la intrarea în organism, afectează grav sângele, sistem nervos corp și mușchi (inclusiv inima).

Monoxidul de carbon din aer nu poate fi recunoscut, deoarece acest gaz nu are un miros distinct. Tocmai de aceea este periculos. Intrând în corpul uman prin plămâni, monoxidul de carbon își activează activitatea distructivă în sânge și începe să interacționeze cu hemoglobina de sute de ori mai repede decât oxigenul. Ca rezultat, apare un compus foarte stabil numit carboxihemoglobina. Interferează cu livrarea de oxigen din plămâni către mușchi, ceea ce duce la înfometarea țesutului muscular. Creierul este deosebit de grav afectat de acest lucru.

Din cauza incapacității de a recunoaște otrăvirea cu monoxid de carbon prin simțul mirosului, ar trebui să fiți conștienți de câteva semne de bază care apar în stadiile incipiente:

• amețeli însoțite de dureri de cap;
• țiuit în urechi și pâlpâit în fața ochilor;
• palpitații și dificultăți de respirație;
• roșeață facială.

Ulterior, victima otrăvirii se dezvoltă slăbiciune severă, uneori vărsături. ÎN cazuri severe Otrăvirea poate provoca convulsii involuntare, însoțite de pierderea ulterioară a conștienței și comă. Dacă pacientului nu i se furnizează prompt cu corespunzătoare sănătate, atunci moartea este posibilă.

Efectul dioxidului de carbon asupra corpului uman

Oxizii de carbon cu aciditate +4 aparțin categoriei gazelor asfixiante. Cu alte cuvinte, dioxidul de carbon nu este o substanță toxică, dar poate afecta semnificativ fluxul de oxigen către organism. Când nivelul de dioxid de carbon crește la 3-4%, o persoană devine grav slăbită și începe să se simtă somnolent. Când nivelul crește la 10%, încep să se dezvolte dureri de cap severe, amețeli, pierderea auzului și uneori apare pierderea conștienței. Dacă concentrația de dioxid de carbon crește la un nivel de 20%, atunci moartea are loc din cauza lipsei de oxigen.

Tratamentul pentru otrăvirea cu dioxid de carbon este foarte simplu - oferiți victimei acces la aer curat, dacă este necesar, faceți respiratie artificiala. Ca ultimă soluție, trebuie să conectați victima la un ventilator.

Din descrierile influenței acestor doi oxizi de carbon asupra organismului, putem concluziona că monoxidul de carbon încă prezintă un mare pericol pentru oameni prin toxicitatea sa ridicată și efectul vizat asupra organismului din interior.

Dioxidul de carbon nu este atât de insidios și este mai puțin dăunător pentru oameni, motiv pentru care oamenii folosesc activ această substanță chiar și în industria alimentară.

Utilizarea oxizilor de carbon în industrie și impactul lor asupra diferitelor aspecte ale vieții

Oxizii de carbon au o aplicație foarte largă în diverse domenii ale activității umane, iar spectrul lor este extrem de bogat. Astfel, monoxidul de carbon este utilizat pe scară largă în metalurgie în procesul de topire a fontei. CO a câștigat o mare popularitate ca material pentru depozitarea alimentelor la frigider. Acest oxid este folosit pentru a procesa carnea și peștele pentru a le oferi un aspect proaspăt și pentru a nu schimba gustul. Este important să nu uităm de toxicitatea acestui gaz și să rețineți că doza admisă nu trebuie să depășească 200 mg per 1 kg de produs. Monedă În ultima vreme Este din ce în ce mai folosit în industria auto ca combustibil pentru vehiculele pe gaz.

Dioxidul de carbon este netoxic, astfel încât aplicațiile sale sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară, unde este folosit ca conservant sau agent de dospire. CO 2 este, de asemenea, utilizat în producerea apelor minerale și carbogazoase. În forma sa solidă („gheață uscată”), este adesea folosit în congelatoare pentru a menține o temperatură constant scăzută într-o cameră sau aparat.

Stingătoarele cu dioxid de carbon au devenit foarte populare, a căror spumă izolează complet focul de oxigen și împiedică aprinderea focului. În consecință, un alt domeniu de aplicare este Siguranța privind incendiile. Cilindrii din pistoalele cu aer comprimat sunt, de asemenea, încărcați cu dioxid de carbon. Și, desigur, aproape fiecare dintre noi a citit în ce constă un odorizant de cameră. Da, unul dintre componente este dioxidul de carbon.

După cum putem vedea, datorită toxicității sale minime, dioxidul de carbon este din ce în ce mai frecvent în Viata de zi cu zi oameni, în timp ce monoxidul de carbon și-a găsit aplicație în industria grea.

Există și alți compuși de carbon cu oxigen; din fericire, formula carbonului și oxigenului permite utilizarea diferitelor variante de compuși cu numere diferite de atomi de carbon și oxigen. Un număr de oxizi poate varia de la C2O2 la C32O8. Și pentru a descrie fiecare dintre ele, va dura mai mult de o pagină.

Oxizii de carbon în natură

Ambele tipuri de oxizi de carbon luate în considerare aici sunt prezente într-un fel sau altul în lumea naturala. Astfel, monoxidul de carbon poate fi un produs al arderii pădurilor sau rezultatul activității umane ( fumurile de traficși deșeuri periculoase de la întreprinderile industriale).

Dioxidul de carbon, pe care îl știm deja, face parte și din compoziția complexă a aerului. Conținutul său este de aproximativ 0,03% din volumul total. Când acest indicator crește, apare așa-numitul „efect de seră”, de care oamenii de știință moderni se tem atât de mult.

Dioxidul de carbon este eliberat de animale și oameni prin expirație. Este sursa principală a unui astfel de element precum carbonul, care este util pentru plante, motiv pentru care mulți oameni de știință trag în toate cilindrii, subliniind inacceptabilitatea defrișărilor pe scară largă. Dacă plantele încetează să absoarbă dioxidul de carbon, atunci procentul din conținutul acestuia în aer poate crește la niveluri critice pentru viața umană.

Aparent, mulți oameni la putere au uitat materialul pe care l-au tratat în manualul „Chimie generală. clasa a VIII-a”, altfel problemei defrișărilor din multe părți ale lumii i s-ar acorda o atenție mai serioasă. Acest lucru, apropo, se aplică și problemei monoxidului de carbon din mediu. Cantitatea de deșeuri umane și procentul de emisii ale acestui material neobișnuit de toxic în mediu crește pe zi ce trece. Și nu este un fapt că soarta lumii descrisă în minunatul desen animat „Wally” nu se va repeta, atunci când omenirea a trebuit să părăsească Pământul, care fusese poluat până la temelii, și să plece în alte lumi în căutarea unei mai bune. viaţă.

Proprietăți fizice.

Monoxidul de carbon este un gaz incolor și inodor care este ușor solubil în apă.

• t pl. 205 °C,
• t kip. 191 °C
• temperatura critica =140°C
• presiune critica = 35 atm.
• Solubilitatea CO în apă este de aproximativ 1:40 în volum.

Proprietăți chimice.

În condiții normale, CO este inert; când este încălzit - un agent reducător; oxid neformator de sare.

1) cu oxigen

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

2) cu oxizi metalici

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

3) cu clor (la lumină)

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

4) reacționează cu topituri alcaline (sub presiune)

CO + NaOH = HCOONa (acid formic de sodiu (formiat de sodiu))

5) formează carbonili cu metalele de tranziție

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Monoxidul de carbon nu reacționează chimic cu apa. De asemenea, CO nu reacționează cu alcalii și acizii. Este extrem de otrăvitor.

Din punct de vedere chimic, monoxidul de carbon se caracterizează în principal prin tendința sa de a suferi reacții de adiție și proprietățile sale reducătoare. Cu toate acestea, ambele tendințe apar de obicei doar la temperaturi ridicate. În aceste condiții, CO se combină cu oxigenul, clorul, sulful, unele metale etc. În același timp, monoxidul de carbon, atunci când este încălzit, reduce mulți oxizi în metale, ceea ce este foarte important pentru metalurgie.

Odată cu încălzirea, o creștere a activității chimice a CO este adesea cauzată de dizolvarea acestuia. Astfel, în soluție este capabil să reducă sărurile de Au, Pt și alte elemente pentru a elibera metalele deja la temperaturi obișnuite.

La temperaturi ridicate și presiuni ridicate, CO interacționează cu apa și alcalii caustici: în primul caz se formează HCOOH, iar în al doilea acid formic de sodiu. Ultima reacție are loc la 120 °C, o presiune de 5 atm și este utilizată tehnic.

Reducerea clorurii de paladiu în soluție este ușoară conform schemei generale:

PdCI2 + H20 + CO = CO2 + 2 HCI + Pd

servește ca reacție cel mai frecvent utilizată pentru descoperirea monoxidului de carbon într-un amestec de gaze. Chiar și cantități foarte mici de CO sunt ușor de detectat prin colorarea ușoară a soluției datorită eliberării de paladiu metal zdrobit fin. Determinarea cantitativă a CO se bazează pe reacția:

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

Oxidarea CO în soluție are loc adesea la o viteză vizibilă numai în prezența unui catalizator. La selectarea acestuia din urmă, rolul principal este jucat de natura agentului de oxidare. Astfel, KMnO 4 oxidează CO cel mai rapid în prezența argintului mărunțit fin, K 2 Cr 2 O 7 - în prezența sărurilor de mercur, KClO 3 - în prezența OsO 4. În general, în proprietățile sale reducătoare, CO este similar cu hidrogenul molecular, iar activitatea sa în condiții normale este mai mare decât cea a acestuia din urmă. Interesant este că există bacterii care, prin oxidarea CO, obțin energia de care au nevoie pentru viață.

Activitatea comparativă a CO și H2 ca agenți reducători poate fi evaluată prin studierea reacției reversibile:

a cărui stare de echilibru la temperaturi ridicate se stabileşte destul de repede (mai ales în prezenţa Fe 2 O 3). La 830 °C, amestecul de echilibru conține cantități egale de CO și H2, adică afinitatea ambelor gaze pentru oxigen este aceeași. Sub 830 °C, agentul reducător mai puternic este CO, peste - H2.

Legarea unuia dintre produsele reacției discutate mai sus, în conformitate cu legea acțiunii masei, își schimbă echilibrul. Prin urmare, prin trecerea unui amestec de monoxid de carbon și vapori de apă peste oxid de calciu, hidrogenul poate fi obținut conform schemei:

H20 + CO + CaO = CaC03 + H2 + 217 kJ.

Această reacție are loc deja la 500 °C.

În aer, CO se aprinde la aproximativ 700 °C și arde cu o flacără albastră la CO 2:

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

Eliberarea semnificativă de căldură care însoțește această reacție face ca monoxidul de carbon să fie valoros combustibil gazos. Cu toate acestea, este utilizat pe scară largă ca produs de pornire pentru sinteza diferitelor substanțe organice.

Arderea straturilor groase de cărbune în cuptoare are loc în trei etape:

1) C + O2 = CO2;

2) C02 + C = 2CO;

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

Dacă conducta este închisă prematur, se creează o lipsă de oxigen în cuptor, care poate face ca CO să se răspândească în încăperea încălzită și să ducă la otrăvire (fumuri). Trebuie menționat că mirosul de „monoxid de carbon” nu este cauzat de CO, ci de impuritățile unor substanțe organice.

Flacăra de CO poate avea o temperatură de până la 2100 °C. Reacția de ardere a CO este interesantă prin faptul că, atunci când este încălzită la 700-1000 °C, se desfășoară cu o viteză vizibilă numai în prezența unor urme de vapori de apă sau alte gaze care conțin hidrogen (NH3, H2S etc.). Acest lucru se datorează naturii în lanț a reacției luate în considerare, care are loc prin formarea intermediară a radicalilor OH conform următoarelor scheme:

H + O 2 = HO + O, apoi O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H etc.

La temperaturi foarte ridicate, reacția de ardere a CO devine vizibil reversibilă. Conținutul de CO 2 dintr-un amestec de echilibru (sub o presiune de 1 atm) peste 4000 °C poate fi doar neglijabil de mic. Molecula de CO în sine este atât de stabilă termic încât nu se descompune nici măcar la 6000 °C. Molecule de CO au fost descoperite în mediul interstelar.

Când CO acționează asupra metalului K la 80 °C, se formează un compus cristalin incolor, foarte exploziv, din compoziția K6C6O6. Odată cu eliminarea potasiului, această substanță se transformă cu ușurință în monoxid de carbon C 6 O 6 („trichinonă”), care poate fi considerat ca un produs al polimerizării CO. Structura sa corespunde unui inel cu șase atomi format din atomi de carbon, fiecare dintre care este conectat printr-o dublă legătură la atomi de oxigen.

Interacțiunea CO cu sulful în funcție de reacție:

CO + S = COS + 29 kJ

Merge rapid doar la temperaturi ridicate.

Tioxidul de carbon rezultat (O=C=S) este un gaz incolor și inodor (p.t. -139, pf -50 °C).

Monoxidul de carbon (II) este capabil să se combine direct cu anumite metale. Ca rezultat, se formează carbonili metalici, care ar trebui considerați compuși complecși.

Monoxidul de carbon (II) formează, de asemenea, compuși complecși cu unele săruri. Unele dintre ele (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO etc.) sunt stabile doar în soluție. Formarea acestei din urmă substanțe este asociată cu absorbția monoxidului de carbon (II) de către o soluție de CuCl în HCl puternic. Compuși similari se formează aparent într-o soluție de amoniac de CuCl, care este adesea folosită pentru a absorbi CO în analiza gazelor.

Chitanță.

Monoxidul de carbon se formează atunci când carbonul arde în absența oxigenului. Cel mai adesea se obține ca urmare a interacțiunii dioxidului de carbon cu cărbunele fierbinte:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Această reacție este reversibilă, iar echilibrul său sub 400 °C este aproape complet deplasat spre stânga, iar peste 1000 °C - spre dreapta (Fig. 7). Cu toate acestea, se stabilește cu viteză vizibilă numai la temperaturi ridicate. Prin urmare, în condiții normale, CO este destul de stabil.

Orez. 7. Echilibrul CO 2 + C = 2 CO.

Formarea CO din elemente urmează ecuația:

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

Este convenabil să se obțină cantități mici de CO prin descompunerea acidului formic:

HCOOH = H2O + CO

Această reacție are loc cu ușurință atunci când HCOOH reacționează cu acid sulfuric fierbinte, puternic. În practică, această pregătire se realizează fie prin acțiunea conc. acid sulfuric în HCOOH lichid (când este încălzit), sau prin trecerea vaporilor acestuia din urmă peste hemipentaoxid de fosfor. Interacțiunea HCOOH cu acidul clorosulfonic conform schemei:

HCOOH + CISO3H = H2SO4 + HCI + CO

Funcționează deja la temperaturi normale.

O metodă convenabilă pentru producția de CO în laborator poate fi încălzirea cu conc. acid sulfuric, acid oxalic sau sulfură de fier de potasiu. În primul caz, reacția se desfășoară conform următoarei scheme:

H2C2O4 = CO + CO2 + H2O.

Alături de CO, se eliberează și dioxid de carbon, care poate fi reținut prin trecerea amestecului gazos printr-o soluție de hidroxid de bariu. În al doilea caz, singurul produs gazos este monoxidul de carbon:

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.

Cantități mari de CO pot fi obținute prin arderea incompletă a cărbunelui în cuptoare speciale - generatoare de gaz. Gazul generator convențional („aer”) conține în medie (%): CO-25, N2-70, CO 2 -4 și impurități mici ale altor gaze. Când este ars, produce 3300-4200 kJ pe m3. Înlocuirea aerului obișnuit cu oxigen duce la o creștere semnificativă a conținutului de CO (și la o creștere a puterii calorice a gazului).

Chiar mai mult CO este conținut în apă gazoasă, care constă (într-un caz ideal) dintr-un amestec de volume egale de CO și H 2 și produce 11.700 kJ/m 3 la ardere. Acest gaz se obține prin suflarea vaporilor de apă printr-un strat de cărbune încins, iar la aproximativ 1000 °C interacțiunea are loc conform ecuației:

H2O + C + 130 kJ = CO + H2.

Reacția de formare a apei gazoase are loc cu absorbția căldurii, cărbunele se răcește treptat și pentru a-l menține în stare fierbinte este necesară alternarea trecerii vaporilor de apă cu trecerea aerului (sau oxigenului) în gaz. generator. În acest sens, apa gazoasă conține aproximativ CO-44, H2-45, CO2-5 și N2-6%. Este utilizat pe scară largă pentru sinteza diverșilor compuși organici.

Adesea se obține gaz mixt. Procesul de obținere a acestuia se rezumă la suflarea simultană a aerului și vaporilor de apă printr-un strat de cărbune încins, adică. o combinație a ambelor metode descrise mai sus - Prin urmare, compoziția gazului amestecat este intermediară între generator și apă. În medie, conține: CO-30, H2-15, CO2-5 și N2-50%. Metru cub când este ars, produce aproximativ 5400 kJ.

Aplicație.

Apa și amestecurile de gaze (conțin CO) sunt folosite ca combustibil și materie primă în industria chimică. Ele sunt importante, de exemplu, ca una dintre sursele pentru obținerea unui amestec de azot-hidrogen pentru sinteza amoniacului. Când sunt trecute împreună cu vapori de apă peste un catalizator încălzit la 500 °C (în principal Fe 2 O 3), are loc o reacție reversibilă:

H2O + CO = CO2 + H2 + 42 kJ,

al cărui echilibru este puternic deplasat spre dreapta.

Dioxidul de carbon rezultat este apoi îndepărtat prin spălare cu apă (sub presiune), iar CO rămas este îndepărtat cu o soluție de amoniac de săruri de cupru. Acest lucru lasă azot și hidrogen aproape pur. În consecință, prin ajustarea cantităților relative de generator și gaze de apă, este posibil să se obțină N2 și H2 în raportul volumetric necesar. Înainte de a fi introdus în coloana de sinteză, amestecul de gaz este uscat și purificat din impuritățile care otrăvește catalizatorul.

moleculă de CO2

Molecula de CO este caracterizată prin d(CO) = 113 pm, energia sa de disociere este de 1070 kJ/mol, care este mai mare decât cea a altor molecule diatomice. Să luăm în considerare structura electronică a CO, în care atomii sunt legați între ei printr-o legătură covalentă dublă și o legătură donor-acceptor, oxigenul fiind donor și carbonul acceptor.

Efect asupra organismului.

Monoxidul de carbon este foarte otrăvitor. Primele semne otrăvire acută Simptomele includ dureri de cap și amețeli, urmate de pierderea conștienței. Concentrația maximă admisă de CO în aerul întreprinderilor industriale este considerată a fi de 0,02 mg/l. Principalul antidot pentru otrăvirea cu CO este aerul proaspăt. Inhalarea pe termen scurt a vaporilor de amoniac este de asemenea utilă.

Toxicitatea extremă a CO, lipsa sa de culoare și miros, precum și absorbția sa foarte slabă cărbune activ o mască de gaz obișnuită face acest gaz deosebit de periculos. Problema protecției împotriva acesteia a fost rezolvată prin fabricarea de măști speciale de gaz, a căror cutie a fost umplută cu un amestec de diverși oxizi (în principal MnO 2 și CuO). Efectul acestui amestec („hopkalit”) este redus la accelerarea catalitică a reacției de oxidare a CO la CO2 de către oxigenul atmosferic. În practică, măștile de gaz hopcalite sunt foarte incomode, deoarece te obligă să respiri aer încălzit (ca urmare a unei reacții de oxidare).

Fiind în natură.

Monoxidul de carbon face parte din atmosferă (10-5 vol.%). În medie, 0,5% CO conține fum de tutun și 3% - gaze de eșapament de la motoarele cu ardere internă.

Semnele că monoxidul de carbon (monoxid de carbon (II), monoxid de carbon, monoxid de carbon) s-a format în aer într-o concentrație periculoasă sunt greu de determinat - invizibil, poate să nu miroasă, se acumulează în cameră treptat, imperceptibil. Este extrem de periculos pentru viața umană: este foarte toxic; nivelurile excesive în plămâni duc la otrăvire severă și moarte. Anual se înregistrează o rată ridicată a mortalității prin intoxicații cu gaze. Riscul de otrăvire poate fi redus prin urmare reguli simpleși utilizarea unor senzori speciali de dioxid de carbon.

Ce este monoxidul de carbon

Gazul natural se formează în timpul arderii oricărei biomase; în industrie, este un produs al arderii oricăror compuși pe bază de carbon. În ambele cazuri, o condiție prealabilă pentru eliberarea gazului este lipsa de oxigen. Volume mari ale acestuia intră în atmosferă ca urmare a incendiilor forestiere, sub formă de gaze de eșapament generate în timpul arderii combustibilului în motoarele auto. În scopuri industriale este utilizat în producția de alcool organic, zahăr, prelucrarea cărnii de animale și a peștelui. O cantitate mică de monoxid este, de asemenea, produsă de celulele umane.

Proprietăți

Din punct de vedere chimic, monoxidul este un compus anorganic cu un singur atom de oxigen în moleculă, formula chimica- ASA DE. Aceasta este o substanță chimică care nu are culoare, gust sau miros caracteristic, este mai ușoară decât aerul, dar mai grea decât hidrogenul și este inactivă la temperatura camerei. O persoană care miroase simte doar prezența impurităților organice în aer. Aparține categoriei de produse toxice; moartea la o concentrație în aer de 0,1% are loc în decurs de o oră. Caracteristica de concentrație maximă admisă este de 20 mg/cub.m.

Efectul monoxidului de carbon asupra corpului uman

Monoxidul de carbon este mortal pentru oameni. Efectul său toxic se explică prin formarea carboxihemoglobinei în celulele sanguine, un produs al adăugării de monoxid de carbon (II) la hemoglobina din sânge. Un nivel ridicat de carboxihemoglobină cauzează înfometarea de oxigen, aprovizionarea insuficientă cu oxigen a creierului și a altor țesuturi ale corpului. Cu o intoxicație ușoară, conținutul său în sânge este scăzut, distrugere natural poate in 4-6 ore. La concentrații mari aceștia doar consumabile medicale.

Intoxicare cu monoxid de carbon

Monoxidul de carbon este una dintre cele mai periculoase substanțe. În caz de otrăvire, apare intoxicația organismului, însoțită de deteriorare starea generala persoană. Este foarte important să recunoașteți din timp semnele intoxicației cu monoxid de carbon. Rezultatul tratamentului depinde de nivelul de substanță din organism și de cât de repede sosește ajutorul. În acest caz, minutele contează - victima poate fi fie complet vindecată, fie rămâne bolnavă pentru totdeauna (totul depinde de viteza de răspuns a salvatorilor).

Simptome

În funcție de gradul de otrăvire, pot apărea dureri de cap, amețeli, tinitus, bătăi rapide ale inimii, greață, dificultăți de respirație, pâlpâire în ochi și slăbiciune generală. Se observă adesea somnolență, ceea ce este deosebit de periculos atunci când o persoană se află într-o cameră plină cu gaz. Când o cantitate mare de substanțe toxice intră în sistemul respirator, se observă convulsii, pierderea cunoștinței și, în cazuri deosebit de severe, comă.

Primul ajutor pentru otrăvirea cu monoxid de carbon

Victimei ar trebui să primească primul ajutor la fața locului în caz de otrăvire cu monoxid de carbon. Trebuie să-l mutați imediat la aer curat și să sunați la medic. De asemenea, ar trebui să vă amintiți siguranța dvs.: atunci când intrați într-o cameră cu o sursă de această substanță, trebuie să respirați doar adânc și să nu respirați înăuntru. Până la sosirea medicului, este necesar să se faciliteze accesul oxigenului în plămâni: descheie nasturii, scoate sau desface hainele. Dacă victima își pierde cunoștința și nu mai respira, este necesară ventilația artificială.

Antidot pentru otrăvire

Un antidot special (antidot) pentru otrăvirea cu monoxid de carbon este un medicament care previne activ formarea carboxihemoglobinei. Acțiunea antidotului duce la scăderea necesarului de oxigen al organismului, sprijin pentru organele sensibile la lipsa de oxigen: creier, ficat etc. Se administrează intramuscular în doză de 1 ml imediat după îndepărtarea pacientului din zonă. cu concentrație mare substante toxice. Antidotul poate fi readministrat nu mai devreme de o oră după prima administrare. Utilizarea lui pentru prevenire este permisă.

Tratament

ÎN caz de plămân expunerea la monoxid de carbon, tratamentul se efectuează în ambulatoriu; în cazurile severe, pacientul este internat. Deja în ambulanță i se dă o pungă de oxigen sau o mască. În cazurile severe, pentru a oferi organismului o doză mare de oxigen, pacientul este plasat într-o cameră de presiune. Se administrează un antidot intramuscular. Nivelurile gazelor din sânge sunt monitorizate constant. Reabilitarea ulterioară este medicinală; acțiunile medicilor vizează restabilirea funcționării creierului, a sistemului cardiovascular și a plămânilor.

Consecințe

Expunerea la monoxid de carbon din organism poate provoca boală gravă: performanța creierului, comportamentul și conștiința unei persoane se schimbă și apar dureri de cap inexplicabile. Mai ales influenta Substanțe dăunătoare memoria este afectată - acea parte a creierului care este responsabilă pentru trecerea memoriei pe termen scurt la memoria pe termen lung. Pacientul poate simți efectele intoxicației cu monoxid de carbon numai după câteva săptămâni. Majoritatea victimelor se recuperează complet după o perioadă de reabilitare, dar unele suferă consecințele pentru tot restul vieții.

Cum se determină monoxidul de carbon în interior

Otrăvirea cu monoxid de carbon este ușoară acasă și nu se întâmplă doar în timpul unui incendiu. Concentrația de dioxid de carbon se formează din cauza manipulării neglijente a clapetei aragazului, în timpul funcționării unui încălzitor de apă cu gaz defect sau al ventilației. Sursa de monoxid de carbon poate fi o sobă cu gaz. Dacă există fum în cameră, acesta este deja un motiv pentru a suna alarma. Există senzori speciali pentru monitorizarea constantă a nivelului de gaz. Ei monitorizează nivelul concentrației de gaz și raportează dacă norma este depășită. Prezența unui astfel de dispozitiv reduce riscul de otrăvire.

Video