gaz incolor Proprietati termice Temperatură de topire -205°C Temperatura de fierbere -191,5°C Entalpie (st. arb.) −110,52 kJ/mol Proprietăți chimice Solubilitate in apa 0,0026 g/100 ml Clasificare numar CAS

• Clasa de pericol ONU 2.3
• Pericol secundar ONU 2.1

Structura moleculei

Molecula de CO, ca și molecula de azot izoelectronic, are o legătură triplă. Deoarece aceste molecule sunt similare ca structură, proprietățile lor sunt, de asemenea, similare - puncte de topire și fierbere foarte scăzute, valori apropiate ale entropiilor standard etc.

În cadrul metodei legăturilor de valență, structura moleculei de CO poate fi descrisă prin formula: C≡O:, iar a treia legătură se formează conform mecanismului donor-acceptor, unde carbonul este un acceptor de pereche de electroni, iar oxigenul este un donator.

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

Molecula este slab polarizată, momentul electric al dipolului său μ = 0,04·10 -29 C·m (direcția momentului dipol O - →C +). Potențial de ionizare 14,0 V, constantă de cuplare a forței k = 18,6.

Istoria descoperirilor

Monoxidul de carbon a fost produs pentru prima dată de chimistul francez Jacques de Lasson când oxidul de zinc a fost încălzit cu cărbune, dar a fost inițial confundat cu hidrogen, deoarece ardea cu o flacără albastră. Faptul că acest gaz conține carbon și oxigen a fost descoperit de chimistul englez William Cruikshank. Monoxidul de carbon din afara atmosferei Pământului a fost descoperit pentru prima dată de omul de știință belgian M. Mizhot (M. Migeotte) în 1949 prin prezența principalei benzi vibraționale-rotaționale în spectrul IR al Soarelui.

Monoxid de carbon 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 se formează în sol atât biologic (excretat de organismele vii), cât și non-biologic. Eliberarea de monoxid de carbon din cauza compușilor fenolici obișnuiți în solurile care conțin grupări OCH 3 sau OH în poziții orto sau para față de prima grupare hidroxil a fost dovedită experimental.

Bilanțul general al producției de CO nebiologic și oxidarea acestuia de către microorganisme depinde de condițiile specifice de mediu, în primul rând de umiditate și valoarea de . De exemplu, din solurile aride, monoxidul de carbon este eliberat direct în atmosferă, creând astfel maxime locale în concentrația acestui gaz.

În atmosferă, CO este produsul reacțiilor în lanț care implică metanul și alte hidrocarburi (în principal izoprenul).

Principala sursă antropogenă de CO sunt în prezent gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă. Monoxidul de carbon este produs atunci când combustibilii cu hidrocarburi sunt arse în motoarele cu ardere internă la temperaturi insuficiente sau când sistemul de alimentare cu aer este reglat prost (nu este furnizat suficient oxigen pentru a oxida CO la CO 2 ). În trecut, o proporție semnificativă a emisiilor antropice de CO în atmosferă proveneau din gazul de iluminat utilizat pentru iluminatul interior în secolul al XIX-lea. În compoziție, acesta corespundea aproximativ cu apa gazoasă, adică conținea până la 45% monoxid de carbon. În prezent, în sectorul municipal, acest gaz a fost înlocuit cu gaz natural mult mai puțin toxic (reprezentanți mai mici ai seriei omoloage de alcani - propan etc.)

Aportul de CO din surse naturale și antropice este aproximativ același.

Monoxidul de carbon din atmosferă este într-un ciclu rapid: timpul mediu de rezidență este de aproximativ 0,1 an, oxidat de hidroxil în dioxid de carbon.

chitanta

mod industrial

2C + O 2 → 2CO (efectul termic al acestei reacții este de 22 kJ),

2. sau la reducerea dioxidului de carbon cu cărbune fierbinte:

CO2 + C↔2CO (AH=172 kJ, AS=176 J/K).

Această reacție apare adesea într-un cuptor când amortizorul cuptorului este închis prea devreme (până când cărbunii s-au ars complet). Monoxidul de carbon rezultat, datorită toxicității sale, provoacă tulburări fiziologice („burnout”) și chiar moarte (vezi mai jos), de unde una dintre denumirile banale - „monoxid de carbon”. Imaginea reacțiilor care au loc în cuptor este prezentată în diagramă.

Reacția de reducere a dioxidului de carbon este reversibilă, efectul temperaturii asupra stării de echilibru a acestei reacții este prezentat în grafic. Fluxul reacției la dreapta oferă factorul de entropie, iar la stânga - factorul de entalpie. La temperaturi sub 400°C, echilibrul este aproape complet deplasat spre stânga, iar la temperaturi peste 1000°C spre dreapta (în direcția de formare a CO). La temperaturi scăzute, viteza acestei reacții este foarte lentă, astfel încât monoxidul de carbon este destul de stabil în condiții normale. Acest echilibru are un nume special echilibru de budoar.

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

metoda de laborator

TLV (concentrație maximă de prag, SUA): 25 MPC r.z. conform Standardelor de Igienă GN 2.2.5.1313-03 este de 20 mg/m³

Protecție împotriva monoxidului de carbon

Datorită unei puteri calorice atât de bune, CO este o componentă a diferitelor amestecuri tehnice de gaze (vezi, de exemplu, gazul de producător) utilizate, printre altele, pentru încălzire.

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

CO + Cl 2 → COCl 2

Reacția este exotermă, efectul ei termic este de 113 kJ, în prezența unui catalizator (cărbune activ) se desfășoară deja la temperatura camerei. Ca rezultat al reacției, se formează fosgen - o substanță care a devenit larg răspândită în diferite ramuri ale chimiei (și, de asemenea, ca agent de război chimic). Prin reacții analoge se pot obține COF2 (fluorura de carbonil) și COBr2 (bromură de carbonil). Nu sa primit iodură de carbonil. Exotermicitatea reacțiilor scade rapid de la F la I (pentru reacțiile cu F 2, efectul termic este de 481 kJ, cu Br 2 - 4 kJ). De asemenea, este posibil să se obțină derivați mixți, cum ar fi COFCl (pentru detalii, vezi derivații halogenați ai acidului carbonic).

Prin reacţia CO cu F2, pe lângă fluorura de carbonil, se poate obţine un compus peroxid (FCO)202. Caracteristicile sale: punctul de topire -42°C, punctul de fierbere +16°C, are un miros caracteristic (asemănător cu mirosul de ozon), se descompune cu explozie la încălzire peste 200°C (produși de reacție CO 2 , O 2 și COF 2), în mediu acid reacţionează cu iodura de potasiu conform ecuaţiei:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

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

CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K

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

Restabilește SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

Cu metalele de tranziție formează compuși foarte volatili, combustibili și toxici - carbonili, precum Cr (CO) 6, Ni (CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 etc.

După cum sa menționat mai sus, monoxidul de carbon este ușor solubil în apă, dar nu reacționează cu acesta. De asemenea, nu reacționează cu soluțiile de alcali și acizi. Cu toate acestea, reacţionează cu topiturile alcaline:

CO + KOH → HCOOK

O reacție interesantă este reacția monoxidului de carbon cu potasiul metalic într-o soluție de amoniac. În acest caz, se formează compusul exploziv dioxodicarbonat de potasiu:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

Prin reacția cu amoniacul la temperaturi ridicate, se poate obține un compus industrial important, HCN. Reacția are loc în prezența unui catalizator (oxid

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

Structura moleculei

Datorită prezenței unei triple legături, molecula de CO este foarte puternică (energia de disociere este de 1069 kJ/mol, sau 256 kcal/mol, care este mai mult decât cea a oricărei alte molecule diatomice) 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, inodor și fără gust. combustibil Așa-numitul „miros de monoxid de carbon” este de fapt mirosul de impurități organice.

Proprietățile monoxidului de carbon (II)

Energia Gibbs standard de formare Δ G	−137,14 kJ/mol (g) (la 298 K)
Entropia standard a educației S	197,54 J/mol K (g) (la 298 K)
Capacitate de căldură molară standard Cp	29,11 J/mol K (g) (la 298 K)
Entalpia de topire Δ H pl	0,838 kJ/mol
Entalpia de fierbere Δ H kip	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. Deci, în soluții, restaurează sărurile și altele la metale deja la temperatura camerei. Când este încălzit, reduce și alte metale, de exemplu CO + CuO → Cu + CO 2. Acesta 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 alegerea acestuia din urmă, natura agentului de oxidare joacă rolul principal. Deci, KMnO 4 oxidează cel mai rapid CO în prezența argintului fin divizat, 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, CO este un agent reducător mai puternic, iar mai mare, hidrogenul. Deci echilibrul reacției

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 deplasat la dreapta, peste 830 °C la stânga.

Interesant este că există bacterii capabile să obțină energia de care au nevoie pentru viață datorită oxidării CO.

Monoxidul de carbon (II) arde cu o flacără 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 una în lanț, iar inițiatorii sunt cantități mici de compuși care conțin hidrogen (apă, amoniac, hidrogen sulfurat etc.)

Datorită unei puteri calorice atât de bune, CO este o componentă a diferitelor amestecuri tehnice de gaze (vezi, de exemplu, gazul de producător) utilizate, 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 reacţia CO cu F2, în plus faţă de fluorură de carbonil COF2, se poate obţine un compus peroxid (FCO)202. 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 cu o explozie (produși de reacție CO 2 , O 2 ). și COF 2), în mediu acid reacționează cu iodura de potasiu conform ecuației:

(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) reacționează 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.

Restabilește 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 combustibili 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 alcali 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.)))

O reacție interesantă este reacția monoxidului de carbon (II) cu potasiul metalic într-o soluție de amoniac. Aceasta formează 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 produselor industriale critice, 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, în comparație cu complexul hemoglobinei cu oxigen (oxihemoglobina). Astfel, procesele de transport al oxigenului și respirația celulară sunt blocate. Concentrațiile în aer mai mari de 0,1% duc la deces în decurs de o oră.

• Victima trebuie scoasă la aer curat. În caz de otrăvire ușoară, este suficientă hiperventilația plămânilor cu oxigen.
• Ventilația artificială a plămânilor.
• Lobelină sau cofeină sub piele.
• Carboxilază intravenos.

Medicina mondială nu cunoaște antidoturi fiabile pentru utilizare în caz de otrăvire cu monoxid de carbon.

Protecție împotriva monoxidului de carbon (II)

monoxid de carbon endogen

Monoxidul de carbon endogen este produs în mod normal de celulele corpului uman și animal și acționează ca o moleculă de semnalizare. Joacă un rol fiziologic cunoscut în organism, fiind în special neurotransmițător și inducând vasodilatație. Datorită rolului monoxidului de carbon endogen în organism, tulburările sale metabolice sunt asociate cu diferite boli, cum ar fi boli neurodegenerative, ateroscleroza vaselor de sânge, hipertensiunea arterială, insuficiența cardiacă și diferite procese inflamatorii.

Monoxidul de carbon endogen se formează în organism datorită acțiunii de oxidare a enzimei hemoxigenază asupra hem, care este un produs al distrugerii hemoglobinei și mioglobinei, precum și a altor proteine ​​care conțin hem. Acest proces determină formarea unei cantități mici de carboxihemoglobină în sângele uman, chiar dacă persoana nu fumează și nu respiră aer atmosferic (conținând întotdeauna cantități mici de monoxid de carbon exogen), ci oxigen pur sau un amestec de azot și oxigen.

În urma primelor dovezi apărute în 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 cursul reacțiilor inflamatorii din organism (celelalte două sunt oxid nitric (II) și hidrogen sulfurat), monoxidul de carbon endogen a primit o atenție considerabilă din partea medicilor și cercetătorilor ca un important regulator biologic. În multe țesuturi, toate cele trei gaze menționate anterior 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 este întotdeauna un efect benefic, deoarece joacă un rol în creșterea tumorilor maligne în special și este, de asemenea, una dintre cauzele leziunilor retinei în degenerescența maculară. În special, este important de menționat că fumatul (sursa principală de monoxid de carbon din sânge, care oferă o concentrație de câteva ori mai mare decât producția naturală) crește riscul degenerescenței maculare a retinei de 4-6 ori.

Există o teorie conform căreia în unele sinapse ale celulelor nervoase, unde informația este stocată timp îndelungat, celula receptoare, ca răspuns la semnalul primit, produce monoxid de carbon endogen, care transmite semnalul înapoi celulei emițătoare, care o informează. de disponibilitatea sa de a primi semnale de la acesta în viitor.și creșterea activității celulei transmițătoare de semnal. Unele dintre aceste celule nervoase conțin guanilat ciclază, o enzimă care este activată atunci când este expusă la monoxid de carbon endogen.

Cercetările privind rolul monoxidului de carbon endogen ca agent antiinflamator și citoprotector au fost efectuate în multe laboratoare din întreaga lume. Aceste proprietăți ale monoxidului de carbon endogen fac din efectul asupra metabolismului său o țintă terapeutică interesantă pentru tratamentul diferitelor afecțiuni patologice, 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. Au fost efectuate și studii clinice pe oameni, dar rezultatele acestora nu au fost încă publicate.

Pe scurt, ceea ce se știe din 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 SNC și cardiovasculare;
• Monoxidul de carbon endogen inhibă agregarea trombocitelor și aderența acestora la pereții vaselor;
• Influențarea schimbului de monoxid de carbon endogen în viitor poate fi una dintre strategiile terapeutice importante pentru o serie de boli.

Istoria descoperirilor

Toxicitatea fumului emis în timpul arderii cărbunelui a fost descrisă de Aristotel și Galen.

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

Faptul că acest gaz conține carbon și oxigen a fost descoperit de chimistul englez William Kruikshank. Toxicitatea gazului a fost investigată 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. Mizhot (M. Migeotte) în 1949 prin prezența principalei benzi vibraționale-rotaționale în spectrul IR al Soarelui. Oxidul de carbon (II) a fost descoperit în mediul interstelar în 1970.

chitanta

mod industrial

• Se formează în timpul arderii carbonului sau compușilor pe bază de acesta (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 cuptorului, când amortizorul cuptorului este închis prea devreme (până când cărbunii s-au ars complet). Monoxidul de carbon rezultat (II), datorită toxicității sale, provoacă tulburări fiziologice („burnout”) și chiar moarte (vezi mai jos), de unde 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 reacției la dreapta oferă factorul de entropie, iar la stânga - factorul de entalpie. La temperaturi sub 400 °C, echilibrul este aproape complet deplasat spre stânga, iar la temperaturi peste 1000 °C spre dreapta (în direcția de formare a CO). La temperaturi scăzute, viteza acestei reacții este foarte scăzută; prin urmare, monoxidul de carbon (II) este destul de stabil în condiții normale. Acest echilibru are un nume special echilibru de budoar.

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

metoda de laborator

• Descompunerea acidului formic lichid sub acţiunea 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.))) Se poate trata și acidul formic cu acid clorosulfonic. Această reacție are loc deja la temperatura obișnuită, conform schemei: 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\uparrow .)))

• Încălzirea unui amestec de acizi oxalic și acizi sulfuric concentrați. Reacția decurge conform ecuației:

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + CO 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 decurge 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 .)))

• Recuperarea din carbonatul 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)

Calitativ, prezența CO poate fi determinată prin întunecarea soluțiilor de clorură de paladiu (sau hârtie impregnată cu această soluție). Întunecarea este asociată cu eliberarea de paladiu metalic fin dispersat conform schemei:

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 cele mai importante procese industriale pentru producerea de alcooli organici și hidrocarburi simple.
• Monoxidul de carbon (II) este utilizat pentru procesarea cărnii și peștelui de animale, dându-le o culoare roșie aprinsă și un aspect de prospețime, fără a modifica gustul (tehnologii fum limpedeși Fum fără gust). Concentrația admisă de CO este de 200 mg/kg de carne.
• Monoxidul de carbon (II) este componenta principală a gazului generator utilizat ca combustibil în vehiculele cu gaz natural.
• Monoxidul de carbon din evacuarea motorului a fost folosit de naziști în timpul celui de-al Doilea Război Mondial pentru a masacra oamenii 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 (excretat de organismele vii), cât și non-biologic. Eliberarea monoxidului de carbon (II) din cauza compușilor fenolici comuni în solurile care conțin grupări OCH 3 sau OH în poziții orto sau para față de prima grupare hidroxil a fost dovedită experimental.

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

În atmosferă, CO este produsul reacțiilor în lanț care implică metanul și alte hidrocarburi (în principal izoprenul).

Principala sursă antropogenă de CO în prezent sunt gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă. Monoxidul de carbon este produs atunci când combustibilii cu hidrocarburi sunt arse în motoarele cu ardere internă la temperaturi insuficiente sau când sistemul de alimentare cu aer este reglat prost (nu este furnizat suficient oxigen pentru a oxida CO la CO 2 ). În trecut, o proporție semnificativă a emisiilor antropice de CO în atmosferă proveneau din gazul de iluminat utilizat pentru iluminatul interior în secolul al XIX-lea. În compoziție, acesta corespundea aproximativ cu apa gazoasă, adică conținea până la 45% monoxid de carbon (II). În sectorul public, nu este utilizat din cauza prezenței unui analog mult mai ieftin și mai eficient din punct de vedere energetic -

OXID DE CARBON (MONOXID DE CARBON). Oxid de carbon (II) (monoxid de carbon) CO, monoxid de carbon care nu formează sare. Aceasta înseamnă că nu există nici un acid corespunzător acestui oxid. Monoxidul de carbon (II) este un gaz incolor și inodor care se lichefiază la presiunea atmosferică la o temperatură de -191,5 ° C și se solidifică la -205 ° C. Molecula de CO este similară ca structură cu molecula de N2: ambele conțin un număr egal de electroni (astfel de molecule se numesc izoelectronice), atomii din ei sunt legați printr-o legătură triplă (două legături în molecula de CO se formează datorită electronilor 2p ai atomilor de carbon și oxigen, iar cel de-al treilea este format de donor-acceptor mecanism cu participarea perechii de electroni singuri de oxigen și a orbitalului liber 2p al carbonului). Ca urmare, proprietățile fizice ale CO și N2 (punctele de topire și de fierbere, solubilitatea în apă etc.) sunt foarte apropiate.

Monoxidul de carbon (II) se formează în timpul arderii compușilor care conțin carbon cu acces insuficient la oxigen, precum și atunci când cărbunele fierbinte intră în contact cu produsul arderii complete - dioxid de carbon: C + CO2 → 2CO. În laborator, CO se obține prin deshidratarea acidului formic prin acțiunea acidului sulfuric concentrat asupra acidului formic lichid la încălzire, sau prin trecerea vaporilor de acid formic peste P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO se obţine prin descompunerea acidului oxalic: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. Este ușor să separați CO de alte gaze prin trecerea printr-o soluție alcalină.
În condiții normale, CO, precum azotul, este mai degrabă inert din punct de vedere chimic. Doar la temperaturi ridicate CO tinde să sufere reacții de oxidare, adăugare și reducere. Deci, la temperaturi ridicate, reacţionează cu alcalii: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Aceste reacții sunt folosite pentru a elimina CO din gazele tehnice.

Monoxidul de carbon(II) este un combustibil bogat în calorii: arderea este însoțită de degajarea unei cantități semnificative de căldură (283 kJ la 1 mol de CO). Amestecuri de CO cu aer explodează la conținutul său de la 12 la 74%; Din fericire, în practică, astfel de amestecuri sunt extrem de rare. În industrie, pentru obținerea CO, se realizează gazeificarea combustibilului solid. De exemplu, suflarea vaporilor de apă printr-un strat de cărbune încălzit la 1000o C duce la formarea de apă gazoasă: C + H2O → CO + H2, care are o putere calorică foarte mare. Cu toate acestea, incinerarea este departe de cea mai profitabilă utilizare a gazului de apă. Din aceasta, de exemplu, se poate obține (în prezența diferiților catalizatori sub presiune) un amestec de hidrocarburi solide, lichide și gazoase - o materie primă valoroasă pentru industria chimică (reacția Fischer-Tropsch). Din același amestec, îmbogățindu-l cu hidrogen și folosind catalizatorii necesari, se pot obține alcooli, aldehide și acizi. De o importanță deosebită este sinteza metanolului: CO + 2H2 → CH3OH, cea mai importantă materie primă pentru sinteza organică, astfel că această reacție se realizează în industrie pe scară largă.

Reacțiile în care CO este un agent reducător pot fi demonstrate prin exemplul de reducere a fierului din minereu în timpul procesului de furnal: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Reducerea oxizilor metalici cu oxid de carbon(II) este de mare importanță în procesele metalurgice.

Moleculele de CO sunt caracterizate prin reacții de adiție la metalele de tranziție și compușii acestora cu formarea de compuși complecși - carbonili. Exemple sunt carbonili metalici lichizi sau solidi Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 etc. metal și CO. În acest fel, se pot obține metale pulbere de înaltă puritate. Uneori, pe arzătorul unei sobe cu gaz sunt vizibile „dârpe” metalice; aceasta este o consecință a formării și degradarii carbonilului de fier. În prezent, au fost sintetizați mii de carbonili metalici diferiți care conțin, în plus față de CO, liganzi anorganici și organici, de exemplu, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

CO se caracterizează și prin reacția compusului cu clorul, care la lumină se desfășoară deja la temperatura camerei cu formarea de fosgen extrem de toxic: CO + Cl2 → COCl2. Această reacție este una în lanț, urmând un mecanism radical care implică atomi de clor și radicali liberi COCl. În ciuda toxicității sale, fosgenul este utilizat pe scară largă în sinteza multor compuși organici.

Monoxidul de carbon (II) este o otravă puternică, deoarece formează complexe puternice cu molecule active biologic care conțin metale; în același timp este perturbată respirația tisulară. Celulele sistemului nervos central sunt afectate în special. Legarea CO de atomii de Fe(II) din hemoglobina din sânge previne formarea oxihemoglobinei, care transportă oxigenul de la plămâni la țesuturi. Deja la un conținut de 0,1% CO în aer, acest gaz înlocuiește jumătate din oxigenul din oxihemoglobină. În prezența CO, moartea prin asfixiere poate apărea chiar și în prezența unor cantități mari de oxigen. Prin urmare, CO se numește monoxid de carbon. La o persoană „furiată”, creierul și sistemul nervos sunt în primul rând afectate. Pentru mântuire, în primul rând, este nevoie de aer curat care să nu conțină CO (sau și mai bine - oxigen pur), în timp ce CO asociat cu hemoglobina este înlocuit treptat cu molecule de O2 și sufocarea dispare. Concentrația zilnică medie maximă admisă de CO în aerul atmosferic este de 3 mg/m3 (aproximativ 3,10–5%), iar în aerul zonei de lucru este de 20 mg/m3.

De obicei, conținutul de CO din atmosferă nu depășește 10–5%. Acest gaz pătrunde în aer ca parte a gazelor vulcanice și de mlaștină, cu secreții de plancton și alte microorganisme. Astfel, 220 de milioane de tone de CO2 sunt emise anual din straturile de suprafață ale oceanului în atmosferă. Concentrația de CO în minele de cărbune este mare. În timpul incendiilor forestiere se produce mult monoxid de carbon. Topirea fiecărui milion de tone de oțel este însoțită de formarea a 300 - 400 de tone de CO. În total, eliberarea tehnologică de CO în aer ajunge la 600 de milioane de tone pe an, din care mai mult de jumătate este reprezentată de vehicule. Cu un carburator neajustat, în gazele de eșapament poate fi conținut până la 12% CO! Prin urmare, în majoritatea țărilor, au fost introduse standarde stricte pentru conținutul de CO din evacuarea mașinilor.

Formarea CO are loc întotdeauna în timpul arderii compușilor care conțin carbon, inclusiv a lemnului, cu acces insuficient la oxigen, precum și atunci când cărbunele fierbinte intră în contact cu dioxidul de carbon: C + CO2 → 2CO. Astfel de procese apar și în cuptoarele rurale. Prin urmare, închiderea prematură a coșului sobei pentru a menține căldura duce adesea la otrăvirea cu monoxid de carbon. Nu trebuie gândit că cetățenii care nu încălzesc sobele sunt asigurați împotriva otrăvirii cu CO; de exemplu, le este ușor să se otrăvească într-un garaj slab ventilat, unde stă o mașină cu motorul în funcțiune. CO este conținut și în produsele de ardere a gazelor naturale din bucătărie. Multe accidente de aviație au avut loc în trecut din cauza uzurii motorului sau a ajustării proaste: CO a intrat în cockpit și a otrăvit echipajul. Pericolul este exacerbat de faptul că CO nu poate fi detectat prin miros; În acest sens, monoxidul de carbon este mai periculos decât clorul!

Monoxidul de carbon (II) practic nu este absorbit de cărbune activ și, prin urmare, o mască de gaz convențională nu scutește de acest gaz; pentru a-l absorbi este nevoie de un cartus suplimentar de hopcalit, care sa contina un catalizator care „arde” CO in CO2 cu ajutorul oxigenului atmosferic. Din ce în ce mai multe autoturisme sunt acum furnizate cu catalizatori de post-ardere, în ciuda costului ridicat al acestor catalizatori pe bază de metale de platină.

Data publicării 28.01.2012 12:18

Monoxid de carbon- monoxid de carbon, care se aude prea des când vine vorba de otrăviri cu produse de ardere, accidente în industrie sau chiar acasă. Datorită proprietăților toxice speciale ale acestui compus, un încălzitor de apă obișnuit pe gaz poate provoca moartea unei întregi familii. Există sute de exemple în acest sens. Dar de ce se întâmplă asta? Ce este de fapt monoxidul de carbon? De ce este periculos pentru oameni?

Ce este monoxidul de carbon, formula, proprietățile de bază

Formula monoxidului de carbon care este foarte simplu și denotă unirea unui atom de oxigen și carbon - CO, - unul dintre cei mai toxici compuși gazoși. Dar, spre deosebire de multe alte substanțe periculoase care sunt utilizate numai în scopuri industriale înguste, contaminarea chimică cu monoxid de carbon poate apărea în timpul proceselor chimice complet obișnuite, chiar și în viața de zi cu zi.

Cu toate acestea, înainte de a trece la modul în care are loc sinteza acestei substanțe, luați în considerare ce este monoxidul de carbonîn general și care sunt principalele sale proprietăți fizice:

• gaz incolor, fără gust și miros;
• puncte de topire și de fierbere extrem de scăzute: -205 și respectiv -191,5 grade Celsius;
• densitate 0,00125 g/cc;
• foarte combustibil cu o temperatură ridicată de ardere (până la 2100 de grade Celsius).

Formarea monoxidului de carbon

În casă sau în industrie formarea de monoxid de carbon apare de obicei într-unul din mai multe moduri destul de simple, ceea ce explică cu ușurință riscul sintezei accidentale a acestei substanțe cu un risc pentru personalul întreprinderii sau rezidenții casei în care echipamentul de încălzire a funcționat defectuos sau a fost încălcat siguranța. Luați în considerare principalele moduri de formare a monoxidului de carbon:

• arderea carbonului (cărbune, cocs) sau a compușilor acestuia (benzină și alți combustibili lichizi) în condiții de lipsă de oxigen. După cum ați putea ghici, o lipsă de aer proaspăt, periculoasă din punct de vedere al riscului sintezei monoxidului de carbon, apare cu ușurință în motoarele cu ardere internă, coloanele casnice cu ventilație defectuoasă, cuptoarele industriale și convenționale;
• interacțiunea dioxidului de carbon obișnuit cu cărbunele fierbinte. Astfel de procese au loc în cuptor în mod constant și sunt complet reversibile, dar, având în vedere lipsa de oxigen deja menționată, cu clapeta închisă, se formează monoxid de carbon în cantități mult mai mari, ceea ce reprezintă un pericol de moarte pentru oameni.

De ce este periculos monoxidul de carbon?

În concentrație suficientă proprietățile monoxidului de carbon care se explică prin activitatea sa chimică ridicată, este extrem de periculoasă pentru viața și sănătatea umană. Esența unei astfel de otrăviri constă, în primul rând, în faptul că moleculele acestui compus leagă instantaneu hemoglobina din sânge și o privează de capacitatea sa de a transporta oxigen. Astfel, monoxidul de carbon reduce nivelul respirației celulare cu cele mai grave consecințe pentru organism.

Răspunzând la întrebarea „ De ce este periculos monoxidul de carbon?„Este de menționat că, spre deosebire de multe alte substanțe toxice, o persoană nu simte niciun miros anume, nu simte disconfort și nu este capabilă să-și recunoască prezența în aer prin alte mijloace, fără echipamente speciale. Drept urmare, victima pur și simplu nu ia măsuri pentru a scăpa, iar atunci când efectele monoxidului de carbon (somnolență și inconștiență) devin evidente, poate fi prea târziu.

Monoxidul de carbon este fatal într-o oră la concentrații în aer de peste 0,1%. În același timp, evacuarea unei mașini de pasageri complet obișnuite conține de la 1,5 până la 3% din această substanță. Și asta presupunând că motorul este în stare bună. Acest lucru explică cu ușurință faptul că intoxicare cu monoxid de carbon apare adesea tocmai în garaje sau în interiorul unei mașini sigilate cu zăpadă.

Alte cazuri cele mai periculoase în care oamenii au fost otrăviți cu monoxid de carbon acasă sau la locul de muncă sunt...

• suprapunerea sau defalcarea ventilației coloanei de încălzire;
• utilizarea analfabetă a sobelor cu lemne sau cărbune;
• asupra incendiilor în spații închise;
• aproape de autostrăzi aglomerate;
• la întreprinderile industriale în care monoxidul de carbon este utilizat activ.

Monoxid de carbon (II ), sau monoxid de carbon, CO a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley în 1799. Este un gaz incolor, insipid și inodor, este ușor solubil în apă (3,5 ml în 100 ml apă la 0°C), are un nivel scăzut de punctele de topire (-205 °C) și punctele de fierbere (-192 °C).

Monoxidul de carbon intră în atmosfera Pământului în timpul arderii incomplete a substanțelor organice, în timpul erupțiilor vulcanice și, de asemenea, ca urmare a activității vitale a unor plante inferioare (alge). Nivelul natural de CO din aer este de 0,01-0,9 mg/m 3 . Monoxidul de carbon este foarte toxic. În corpul uman și animalele superioare, acesta reacționează activ cu

Flacăra arderii monoxidului de carbon este o frumoasă culoare albastru-violet. Este ușor de observat singur. Pentru a face acest lucru, trebuie să aprindeți un chibrit. Partea inferioară a flăcării este luminoasă - această culoare îi este dată de particulele fierbinți de carbon (un produs al arderii incomplete a lemnului). De sus, flacăra este înconjurată de o chenar albastru-violet. Aceasta arde monoxidul de carbon format în timpul oxidării lemnului.

un compus complex de fier - hemul sanguin (asociat cu proteina glob-bin), perturbând funcțiile de transfer și consum de oxigen de către țesuturi. În plus, intră într-o interacțiune ireversibilă cu unele enzime implicate în metabolismul energetic al celulei. La o concentrație de monoxid de carbon într-o cameră de 880 mg / m 3, moartea are loc după câteva ore, iar la 10 g / m 3 - aproape instantaneu. Conținutul maxim admis de monoxid de carbon în aer este de 20 mg / m 3. Primele semne ale intoxicației cu CO (la o concentrație de 6-30 mg / m 3) sunt scăderea sensibilității vederii și auzului, durerea de cap, modificarea ritmului cardiac. Dacă o persoană a fost otrăvită cu monoxid de carbon, trebuie dusă la aer curat, trebuie să i se facă respirație artificială, în cazurile ușoare de otrăvire, trebuie să i se administreze ceai sau cafea tare.

Cantități mari de monoxid de carbon ( II ) pătrund în atmosferă ca urmare a activității umane. Astfel, o mașină emite în medie aproximativ 530 kg de CO2 în aer pe an. Când ardeți 1 litru de benzină într-un motor cu ardere internă, emisia de monoxid de carbon variază de la 150 la 800 g. Pe autostrăzile din Rusia, concentrația medie de CO este de 6-57 mg / m 3, adică . Monoxidul de carbon se acumulează în curțile frontale slab ventilate din apropierea autostrăzilor, în subsoluri și garaje. În ultimii ani, pe drumuri au fost organizate puncte speciale pentru controlul conținutului de monoxid de carbon și alți produși de ardere incompletă a combustibilului (CO-CH-control).

La temperatura camerei, monoxidul de carbon este destul de inert. Nu interacționează cu apa și soluțiile alcaline, adică este un oxid care nu formează sare, totuși, atunci când este încălzit, reacționează cu alcalii solide: CO + KOH \u003d HSOOK (formiat de potasiu, sare de acid formic); CO + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 + H 2. Aceste reacții sunt folosite pentru a elibera hidrogenul din gazul de sinteză (CO + 3H 2), care se formează în timpul interacțiunii metanului cu vaporii de apă supraîncălziți.

O proprietate interesantă a monoxidului de carbon este capacitatea sa de a forma compuși cu metale de tranziție - carbonili, de exemplu: Ni +4CO ® 70°C Ni(CO)4.

Monoxid de carbon (II ) este un agent reducător excelent. Când este încălzit, este oxidat de oxigenul atmosferic: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2. Această reacție poate fi efectuată și la temperatura camerei folosind un catalizator - platină sau paladiu. Astfel de catalizatori sunt instalați pe mașini pentru a reduce emisiile de CO în atmosferă.

Reacția CO cu clorul produce un gaz foarte otrăvitor, fosgen (t kip \u003d 7,6 ° С): CO + Cl 2 \u003d COCl 2 . Anterior, a fost folosit ca agent de război chimic, iar acum este folosit în producția de polimeri poliuretanici sintetici.

Monoxidul de carbon este utilizat în topirea fierului și a oțelului pentru reducerea fierului din oxizi; este, de asemenea, utilizat pe scară largă în sinteza organică. În timpul interacțiunii unui amestec de oxid de carbon ( II ) cu hidrogen, în funcție de condiții (temperatură, presiune), se formează diverși produși - alcooli, compuși carbonilici, acizi carboxilici. De o importanță deosebită este reacția de sinteză a metanolului: CO + 2H 2 \u003d CH3OH , care este unul dintre principalele produse ale sintezei organice. Monoxidul de carbon este folosit pentru a sintetiza gena fosforică, acidul formic, ca combustibil bogat în calorii.