bezfarebný plyn Tepelné vlastnosti Teplota topenia -205 °C Teplota varu -191,5 °C Entalpia (st. arb.) −110,52 kJ/mol Chemické vlastnosti Rozpustnosť vo vode 0,0026 g/100 ml Klasifikácia CAS číslo

• Trieda nebezpečnosti OSN 2.3
• Sekundárne nebezpečenstvo OSN 2.1

Štruktúra molekuly

Molekula CO, podobne ako molekula izoelektronického dusíka, má trojitú väzbu. Keďže tieto molekuly majú podobnú štruktúru, sú podobné aj ich vlastnosti - veľmi nízke teploty topenia a varu, blízke hodnoty štandardných entropií atď.

V rámci metódy valenčných väzieb možno štruktúru molekuly CO opísať vzorcom: C≡O:, pričom tretia väzba vzniká podľa mechanizmu donor-akceptor, kde uhlík je akceptor elektrónového páru, a kyslík je darcom.

Vďaka prítomnosti trojitej väzby je molekula CO veľmi silná (disociačná energia je 1069 kJ/mol alebo 256 kcal/mol, čo je viac ako u iných dvojatómových molekúl) a má malú medzijadrovú vzdialenosť (d C=0 = 0,1128 nm alebo 1,13Á).

Molekula je slabo polarizovaná, elektrický moment jej dipólu μ = 0,04·10 -29 C·m (smer dipólového momentu O - →C +). Ionizačný potenciál 14,0 V, silová väzbová konštanta k = 18,6.

História objavov

Oxid uhoľnatý prvýkrát vyrobil francúzsky chemik Jacques de Lasson zahrievaním oxidu zinočnatého s dreveným uhlím, ale spočiatku bol mylne považovaný za vodík, pretože horel modrým plameňom. To, že tento plyn obsahuje uhlík a kyslík, objavil anglický chemik William Cruikshank. Oxid uhoľnatý mimo zemskej atmosféry prvýkrát objavil belgický vedec M. Mizhot (M. Migeotte) v roku 1949 prítomnosťou hlavného vibračno-rotačného pásu v IČ spektre Slnka.

Oxid uhoľnatý v zemskej atmosfére

Existujú prírodné a antropogénne zdroje vstupu do zemskej atmosféry. V prirodzených podmienkach na zemskom povrchu vzniká CO pri nedokonalom anaeróbnom rozklade organických zlúčenín a pri spaľovaní biomasy, hlavne pri lesných a stepných požiaroch. Oxid uhoľnatý vzniká v pôde biologicky (vylučuje ho živé organizmy), ako aj nebiologicky. Experimentálne bolo dokázané uvoľňovanie oxidu uhoľnatého v dôsledku fenolových zlúčenín bežných v pôdach obsahujúcich OCH3 alebo OH skupiny v orto- alebo para-polohe vzhľadom na prvú hydroxylovú skupinu.

Celková bilancia produkcie nebiologického CO a jeho oxidácie mikroorganizmami závisí od konkrétnych podmienok prostredia, predovšetkým od vlhkosti a hodnoty . Napríklad zo suchých pôd sa oxid uhoľnatý uvoľňuje priamo do atmosféry, čím vznikajú lokálne maximá koncentrácie tohto plynu.

V atmosfére je CO produktom reťazových reakcií zahŕňajúcich metán a iné uhľovodíky (predovšetkým izoprén).

Hlavným antropogénnym zdrojom CO sú v súčasnosti výfukové plyny spaľovacích motorov. Oxid uhoľnatý vzniká pri spaľovaní uhľovodíkových palív v spaľovacích motoroch pri nedostatočných teplotách alebo zle nastavenom systéme prívodu vzduchu (privádza sa nedostatočné množstvo kyslíka na oxidáciu CO na CO 2 ). V minulosti významný podiel antropogénnych emisií CO do atmosféry pochádzal zo svetelného plynu používaného na vnútorné osvetlenie v 19. storočí. Zložením približne zodpovedal vodnému plynu, to znamená, že obsahoval až 45% oxidu uhoľnatého. V súčasnosti je v komunálnej sfére tento plyn nahradený oveľa menej toxickým zemným plynom (nižší zástupcovia homologického radu alkánov - propán a pod.)

Príjem CO z prírodných a antropogénnych zdrojov je približne rovnaký.

Oxid uhoľnatý v atmosfére je v rýchlom cykle: priemerná doba zotrvania je asi 0,1 roka, oxiduje sa hydroxylom na oxid uhličitý.

Potvrdenie

priemyselným spôsobom

2C + O 2 → 2CO (tepelný efekt tejto reakcie je 22 kJ),

2. alebo pri redukcii oxidu uhličitého horúcim uhlím:

C02 + C↔2CO (AH=172 kJ, AS=176 J/K).

Táto reakcia sa často vyskytuje v peci v peci, keď je klapka pece uzavretá príliš skoro (kým uhlie úplne nevyhorí). Vznikajúci oxid uhoľnatý svojou toxicitou spôsobuje fyziologické poruchy („vyhorenie“) až smrť (pozri nižšie), preto jeden z triviálnych názvov – „oxid uhoľnatý“. Obrázok reakcií prebiehajúcich v peci je znázornený na schéme.

Reakcia redukcie oxidu uhličitého je reverzibilná, vplyv teploty na rovnovážny stav tejto reakcie je znázornený v grafe. Tok reakcie vpravo poskytuje faktor entropie a vľavo faktor entalpie. Pri teplotách pod 400°C je rovnováha takmer úplne posunutá doľava a pri teplotách nad 1000°C doprava (v smere tvorby CO). Pri nízkych teplotách je rýchlosť tejto reakcie veľmi pomalá, takže oxid uhoľnatý je za normálnych podmienok celkom stabilný. Táto rovnováha má špeciálny názov budoárová rovnováha.

3. Zmesi oxidu uhoľnatého s inými látkami sa získavajú prechodom vzduchu, vodnej pary atď. cez vrstvu horúceho koksu, čierneho alebo hnedého uhlia atď. (pozri generátorový plyn, vodný plyn, zmesový plyn, syntézny plyn).

laboratórna metóda

TLV (maximálna prahová koncentrácia, USA): 25 MPC r.z. podľa hygienických noriem GN 2.2.5.1313-03 je 20 mg/m³

Ochrana pred oxidom uhoľnatým

Pre takú dobrú výhrevnosť je CO zložkou rôznych technických zmesí plynov (pozri napr. generátorový plyn) používaných okrem iného na vykurovanie.

halogény. Reakcia s chlórom získala najväčšie praktické uplatnenie:

CO + Cl2 -> COCl2

Reakcia je exotermická, jej tepelný účinok je 113 kJ, v prítomnosti katalyzátora (aktívne uhlie) prebieha už pri izbovej teplote. V dôsledku reakcie vzniká fosgén – látka, ktorá sa rozšírila v rôznych odvetviach chémie (a tiež ako bojová chemická látka). Analogickými reakciami možno získať COF2 (karbonyl fluorid) a COBr2 (karbonyl bromid). Karbonyljodid nebol prijatý. Exotermickosť reakcií rýchlo klesá z F na I (pre reakcie s F 2 je tepelný efekt 481 kJ, s Br 2 - 4 kJ). Je tiež možné získať zmiešané deriváty, ako je COFCl (podrobnosti pozri halogénderiváty kyseliny uhličitej).

Reakciou CO s F2 možno okrem karbonylfluoridu získať aj peroxidovú zlúčeninu (FCO)202. Jeho charakteristika: bod topenia -42°C, bod varu +16°C, má charakteristický zápach (podobný zápachu ozónu), pri zahriatí nad 200°C sa rozkladá výbuchom (produkty reakcie CO 2, O 2 a COF 2), v kyslom prostredí reaguje s jodidom draselným podľa rovnice:

(FCO)202 + 2KI → 2KF + I2 + 2CO2

Oxid uhoľnatý reaguje s chalkogénmi. So sírou tvorí sírouhlík COS, reakcia prebieha pri zahrievaní podľa rovnice:

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

Podobný selenoxid COSe a teluroxid COTe sa tiež získali.

Obnovuje SO 2:

SO2 + 2CO → 2CO2 + S

S prechodnými kovmi tvorí veľmi prchavé, horľavé a toxické zlúčeniny - karbonyly, ako Cr (CO) 6, Ni (CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 atď.

Ako je uvedené vyššie, oxid uhoľnatý je mierne rozpustný vo vode, ale nereaguje s ňou. Tiež nereaguje s roztokmi zásad a kyselín. Reaguje však s alkalickými taveninami:

CO + KOH → HCOOK

Zaujímavou reakciou je reakcia oxidu uhoľnatého s kovovým draslíkom v roztoku amoniaku. V tomto prípade sa vytvorí výbušná zlúčenina dioxodikarbonát draselný:

2K + 2CO -> K + O - -C2-0 - K+

Reakciou s amoniakom pri vysokých teplotách možno získať dôležitú priemyselnú zlúčeninu - kyanovodík HCN. Reakcia prebieha v prítomnosti katalyzátora (oxid

−110,52 kJ/mol Tlak pary 35 ± 1 atm Chemické vlastnosti Rozpustnosť vo vode 0,0026 g/100 ml Klasifikácia Reg. CAS číslo 630-08-0 PubChem Reg. číslo EINECS 211-128-3 ÚSMEVY InChI Reg. EC číslo 006-001-00-2 RTECS 3500000 FG CHEBI UN číslo 1016 ChemSpider Bezpečnosť Toxicita NFPA 704 Údaje sú založené na štandardných podmienkach (25 °C, 100 kPa), pokiaľ nie je uvedené inak.

Oxid uhoľnatý (oxid uhoľnatý, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý) je bezfarebný, extrémne toxický plyn bez chuti a zápachu, ľahší ako vzduch (za normálnych podmienok). Chemický vzorec je CO.

Štruktúra molekuly

Vďaka prítomnosti trojitej väzby je molekula CO veľmi silná (disociačná energia je 1069 kJ/mol alebo 256 kcal/mol, čo je viac ako u iných dvojatómových molekúl) a má malú medzijadrovú vzdialenosť ( d C=0 = 0,1128 nm alebo 1,13 Á).

Molekula je slabo polarizovaná, jej elektrický dipólový moment μ = 0,04⋅10 −29 C m . Početné štúdie ukázali, že negatívny náboj v molekule CO sa sústreďuje na atóm uhlíka C − ←O + (smer dipólového momentu v molekule je opačný, ako sa pôvodne predpokladalo). Ionizačná energia 14,0 eV, silová väzbová konštanta k = 18,6 .

Vlastnosti

Oxid uhoľnatý (II) je bezfarebný plyn bez zápachu a chuti. horľavý Takzvaný „zápach oxidu uhoľnatého“ je vlastne zápach organických nečistôt.

Vlastnosti oxidu uhoľnatého (II)

Štandardná Gibbsova energia tvorby Δ G	-137,14 kJ/mol (g) (pri 298 K)
Štandardná entropia vzdelávania S	197,54 J/mol K (g) (pri 298 K)
Štandardná molárna tepelná kapacita Cp	29,11 J/mol K (g) (pri 298 K)
Entalpia topenia Δ H pl	0,838 kJ/mol
Entalpia varu Δ H kip	6,04 kJ/mol
Kritická teplota t Kréta	-140,23 °C
kritický tlak P Kréta	3,499 MPa
Kritická hustota ρ krit	0,301 g/cm³

Hlavnými typmi chemických reakcií, na ktorých sa podieľa oxid uhoľnatý (II), sú adičné reakcie a redoxné reakcie, pri ktorých vykazuje redukčné vlastnosti.

Pri izbovej teplote je CO neaktívny, jeho chemická aktivita sa výrazne zvyšuje pri zahrievaní a v roztokoch. Takže v roztokoch obnovuje soli a iné kovy už pri izbovej teplote. Pri zahrievaní redukuje aj iné kovy, napríklad CO + CuO → Cu + CO 2 . Toto je široko používané v pyrometalurgii. Metóda kvalitatívnej detekcie CO je založená na reakcii CO v roztoku s chloridom paládnatým, pozri nižšie.

Oxidácia CO v roztoku často prebieha značnou rýchlosťou iba v prítomnosti katalyzátora. Pri výbere posledného hrá hlavnú úlohu povaha oxidačného činidla. KMnO 4 teda najrýchlejšie oxiduje CO v prítomnosti jemne rozptýleného striebra, K 2 Cr 2 O 7 - v prítomnosti solí, KClO 3 - v prítomnosti OsO 4. Vo všeobecnosti je CO vo svojich redukčných vlastnostiach podobný molekulárnemu vodíku.

Pri teplote nižšej ako 830 °C je CO silnejším redukčným činidlom a pri teplote vyššej ako vodík. Takže rovnováha reakcie

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\šípky vpravo vľavo CO_(2)+H_(2))))

do 830 °C posunutá doprava, nad 830 °C doľava.

Zaujímavé je, že existujú baktérie schopné získavať energiu, ktorú potrebujú pre život vďaka oxidácii CO.

Oxid uhoľnatý (II) horí modrým plameňom (teplota začiatku reakcie 700 °C) na vzduchu:

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).

Teplota spaľovania CO môže dosiahnuť 2100 °C. Spaľovacia reakcia je reťazová a iniciátormi sú malé množstvá zlúčenín obsahujúcich vodík (voda, amoniak, sírovodík atď.)

Pre takú dobrú výhrevnosť je CO zložkou rôznych technických zmesí plynov (pozri napr. generátorový plyn) používaných okrem iného na vykurovanie. Výbušný po zmiešaní so vzduchom; dolná a horná hranica koncentrácie šírenia plameňa: od 12,5 do 74 % (objemovo) .

halogény. Reakcia s chlórom získala najväčšie praktické uplatnenie:

C O + C 1 2 → C O C 1 2. (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\rightarrow COCl_(2))).)

Reakciou CO s F2 možno okrem COF2karbonylfluoridu získať aj peroxidovú zlúčeninu (FCO)202. Jeho charakteristika: bod topenia -42 °C, bod varu +16 °C, má charakteristický zápach (podobný zápachu ozónu), pri zahriatí nad 200 °C sa rozkladá výbuchom (produkty reakcie CO 2 , O 2 a COF 2), v kyslom prostredí reaguje s jodidom draselným podľa rovnice:

(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).)))

Oxid uhoľnatý (II) reaguje s chalkogénmi. So sírou tvorí sírouhlík COS, reakcia prebieha pri zahrievaní podľa rovnice:

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

Podobný oxid uhličitý COSe a teluroxid uhličitý COTe sa tiež získali.

Obnovuje SO 2:

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

S prechodnými kovmi tvorí horľavé a toxické zlúčeniny - karbonyly, ako sú,,, atď. Niektoré z nich sú prchavé.

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

Oxid uhoľnatý (II) je mierne rozpustný vo vode, ale nereaguje s ňou. Tiež nereaguje s roztokmi zásad a kyselín. Reaguje však s alkalickými taveninami za vzniku zodpovedajúcich formátov:

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

Zaujímavou reakciou je reakcia oxidu uhoľnatého (II) s kovovým draslíkom v roztoku amoniaku. Vzniká tak výbušná zlúčenina dioxodikarbonát draselný:

2 K + 2 C O → K2 C202. (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\rightarrow K_(2)C_(2)O_(2).))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\rightarrow ))) alkoholy + lineárne alkány.

Tento proces je zdrojom kritických priemyselných produktov, ako je metanol, syntetická motorová nafta, viacsýtne alkoholy, oleje a mazivá.

Fyziologické pôsobenie

Toxicita

Oxid uhoľnatý je vysoko toxický.

Toxický účinok oxidu uhoľnatého (II) je spôsobený tvorbou karboxyhemoglobínu - oveľa silnejšieho karbonylového komplexu s hemoglobínom v porovnaní s komplexom hemoglobínu s kyslíkom (oxyhemoglobín). Dochádza tak k blokovaniu procesov prenosu kyslíka a bunkového dýchania. Koncentrácia vzduchu vyššia ako 0,1 % má za následok smrť do jednej hodiny.

• Postihnutého treba vyviesť na čerstvý vzduch. Pri ľahkej otrave stačí hyperventilácia pľúc kyslíkom.
• Umelá ventilácia pľúc.
• Lobelín alebo kofeín pod kožou.
• Karboxyláza intravenózne.

Svetová medicína nepozná spoľahlivé antidotá na použitie v prípade otravy oxidom uhoľnatým.

Ochrana proti oxidu uhoľnatému (II)

endogénny oxid uhoľnatý

Endogénny oxid uhoľnatý normálne produkujú bunky ľudského a zvieracieho tela a pôsobí ako signálna molekula. Hrá známu fyziologickú úlohu v tele, najmä ako neurotransmiter a vyvoláva vazodilatáciu. Vzhľadom na úlohu endogénneho oxidu uhoľnatého v organizme sú jeho metabolické poruchy spojené s rôznymi ochoreniami, ako sú neurodegeneratívne ochorenia, ateroskleróza krvných ciev, hypertenzia, srdcové zlyhávanie a rôzne zápalové procesy.

Endogénny oxid uhoľnatý vzniká v organizme oxidačným pôsobením enzýmu hemoxygenáza na hém, ktorý je produktom deštrukcie hemoglobínu a myoglobínu, ako aj iných proteínov obsahujúcich hém. Tento proces spôsobuje tvorbu malého množstva karboxyhemoglobínu v ľudskej krvi, aj keď človek nefajčí a nedýcha atmosférický vzduch (vždy obsahuje malé množstvo exogénneho oxidu uhoľnatého), ale čistý kyslík alebo zmes dusíka a kyslíka.

Po prvom dôkaze, ktorý sa objavil v roku 1993, že endogénny oxid uhoľnatý je normálny neurotransmiter v ľudskom tele, ako aj jeden z troch endogénnych plynov, ktoré normálne modulujú priebeh zápalových reakcií v tele (ďalšie dva sú oxid dusnatý (II) a sírovodík), endogénnemu oxidu uhoľnatému venovali lekári a výskumníci značnú pozornosť ako dôležitý biologický regulátor. V mnohých tkanivách sa ukázalo, že všetky tri vyššie uvedené plyny sú protizápalové látky, vazodilatátory a tiež indukujú angiogenézu. Nie všetko je však také jednoduché a jednoznačné. Angiogenéza nie je vždy priaznivý účinok, pretože zohráva úlohu najmä pri raste malígnych nádorov a je tiež jednou z príčin poškodenia sietnice pri makulárnej degenerácii. Najmä je dôležité poznamenať, že fajčenie (hlavný zdroj oxidu uhoľnatého v krvi, ktorý poskytuje niekoľkonásobne vyššiu koncentráciu ako prirodzená produkcia) zvyšuje riziko makulárnej degenerácie sietnice 4-6 krát.

Existuje teória, že v niektorých synapsiách nervových buniek, kde sa informácie uchovávajú dlhší čas, prijímajúca bunka v reakcii na prijatý signál produkuje endogénny oxid uhoľnatý, ktorý prenáša signál späť do vysielacej bunky, ktorá ju informuje jeho pripravenosti prijímať z neho signály v budúcnosti.a zvýšenie aktivity bunky vysielača signálu. Niektoré z týchto nervových buniek obsahujú guanylátcyklázu, enzým, ktorý sa aktivuje pri vystavení endogénnemu oxidu uhoľnatému.

Výskum úlohy endogénneho oxidu uhoľnatého ako protizápalového činidla a cytoprotektora sa uskutočnil v mnohých laboratóriách po celom svete. Tieto vlastnosti endogénneho oxidu uhoľnatého robia z vplyvu na jeho metabolizmus zaujímavý terapeutický cieľ pri liečbe rôznych patologických stavov, akými sú poškodenie tkaniva spôsobené ischémiou a následnou reperfúziou (napríklad infarkt myokardu, ischemická cievna mozgová príhoda), rejekcia transplantátu, ateroskleróza ciev, atď. ťažká sepsa, ťažká malária, autoimunitné ochorenia. Uskutočnili sa aj klinické štúdie na ľuďoch, ale ich výsledky ešte neboli zverejnené.

Stručne povedané, to, čo je známe od roku 2015 o úlohe endogénneho oxidu uhoľnatého v tele, možno zhrnúť takto:

• Endogénny oxid uhoľnatý je jednou z dôležitých endogénnych signálnych molekúl;
• Endogénny oxid uhoľnatý moduluje CNS a kardiovaskulárne funkcie;
• Endogénny oxid uhoľnatý inhibuje agregáciu krvných doštičiek a ich adhéziu k stenám ciev;
• Ovplyvňovanie výmeny endogénneho oxidu uhoľnatého v budúcnosti môže byť jednou z dôležitých terapeutických stratégií pri rade ochorení.

História objavov

Toxicitu dymu, ktorý vzniká pri spaľovaní uhlia, opísali Aristoteles a Galén.

Oxid uhoľnatý (II) ako prvý získal francúzsky chemik Jacques de Lasson pri zahrievaní oxidu zinočnatého uhlím, ale spočiatku bol mylne považovaný za vodík, pretože horel modrým plameňom.

To, že tento plyn obsahuje uhlík a kyslík, objavil anglický chemik William Kruikshank. Toxicitu plynu skúmal v roku 1846 francúzsky lekár Claude Bernard pri pokusoch na psoch.

Oxid uhoľnatý (II) mimo zemskej atmosféry prvýkrát objavil belgický vedec M. Mizhot (M. Migeotte) v roku 1949 prítomnosťou hlavného vibračno-rotačného pásu v IČ spektre Slnka. Oxid uhličitý bol objavený v medzihviezdnom prostredí v roku 1970.

Potvrdenie

priemyselným spôsobom

• Vzniká pri spaľovaní uhlíka alebo zlúčenín na ňom založených (napríklad benzínu) v podmienkach nedostatku kyslíka:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\rightarrow 2CO)))(tepelný efekt tejto reakcie je 220 kJ),

• alebo pri redukcii oxidu uhličitého horúcim uhlím:

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

K tejto reakcii dochádza počas pece, keď je klapka pece uzavretá príliš skoro (až kým uhlie úplne nevyhorí). Oxid uhoľnatý (II), ktorý sa v tomto prípade tvorí, spôsobuje pre svoju toxicitu fyziologické poruchy („vyhorenie“) a dokonca smrť (pozri nižšie), preto jeden z triviálnych názvov – „oxid uhoľnatý“.

Reakcia redukcie oxidu uhličitého je reverzibilná, vplyv teploty na rovnovážny stav tejto reakcie je znázornený v grafe. Tok reakcie vpravo poskytuje faktor entropie a vľavo faktor entalpie. Pri teplotách pod 400 °C je rovnováha takmer úplne posunutá doľava a pri teplotách nad 1000 °C doprava (v smere tvorby CO). Pri nízkych teplotách je rýchlosť tejto reakcie veľmi nízka, preto je oxid uhoľnatý (II) za normálnych podmienok celkom stabilný. Táto rovnováha má špeciálny názov budoárová rovnováha.

• Zmesi oxidu uhoľnatého (II) s inými látkami sa získavajú prechodom vzduchu, vodnej pary atď. cez vrstvu horúceho koksu, uhlia alebo hnedého uhlia atď. (pozri generátorový plyn, vodný plyn, zmesový plyn, syntézny plyn ).

laboratórna metóda

• Rozklad kvapalnej kyseliny mravčej pôsobením horúcej koncentrovanej kyseliny sírovej alebo prechodom plynnej kyseliny mravčej cez oxid fosforečný P 2 O 5 . Schéma reakcie:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + CO . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xšípka doprava[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.))) Je tiež možné spracovať kyselinu mravčiu kyselinou chlórsulfónovou. Táto reakcia prebieha už pri bežnej teplote podľa schémy: H C O O H + C 1 S O 3 H → H 2 S O 4 + HC 1 + CO. (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\šípka doprava H_(2)SO_(4)+HCl+CO\uparrow.)))

• Zahrievanie zmesi šťaveľovej a koncentrovanej kyseliny sírovej. Reakcia prebieha podľa rovnice:

H2C204 -> H2S04ot C0 + CO2 + H20. (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xšípka vpravo[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• Zahrievanie zmesi hexakyanoželezitanu draselného (II) s koncentrovanou kyselinou sírovou. Reakcia prebieha podľa rovnice:

K4 [Fe (CN)6] + 6 H2S04 + 6 H20 → ot 2 K2S04 + FeS04 + 3 (NH4)2S04 + 6C0. (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xšípka vpravo[()](^(o)t))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\šipka hore.)))

• Obnova z uhličitanu zinočnatého horčíkom pri zahrievaní:

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

Stanovenie oxidu uhoľnatého (II)

Kvalitatívne je možné prítomnosť CO určiť stmavnutím roztokov chloridu paládnatého (alebo papiera impregnovaného týmto roztokom). Stmavnutie je spojené s uvoľňovaním jemne rozptýleného kovového paládia podľa schémy:

P d C 1 2 + C O + H 2 O → P d ↓ + C O 2 + 2 H Cl. (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\arrowarrow Pd\downarrow +CO_(2)+2HCl.)))

Táto reakcia je veľmi citlivá. Štandardný roztok: 1 gram chloridu paládnatého na liter vody.

Kvantitatívne stanovenie oxidu uhoľnatého (II) je založené na jodometrickej reakcii:

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).)))

Aplikácia

• Oxid uhoľnatý (II) je medziprodukt používaný pri reakciách s vodíkom v najdôležitejších priemyselných procesoch na výrobu organických alkoholov a priamych uhľovodíkov.
• Oxid uhoľnatý (II) sa používa na spracovanie živočíšneho mäsa a rýb, dodáva im jasne červenú farbu a vzhľad sviežosti bez zmeny chuti (technológie čistý dym a Dym bez chuti). Prípustná koncentrácia CO je 200 mg/kg mäsa.
• Oxid uhoľnatý (II) je hlavnou zložkou generátorového plynu používaného ako palivo vo vozidlách na zemný plyn.
• Oxid uhoľnatý z výfukov motorov používali nacisti počas druhej svetovej vojny na masakrovanie ľudí otravou.

Oxid uhoľnatý (II) v zemskej atmosfére

Existujú prírodné a antropogénne zdroje vstupu do zemskej atmosféry. V prirodzených podmienkach na zemskom povrchu vzniká CO pri nedokonalom anaeróbnom rozklade organických zlúčenín a pri spaľovaní biomasy, hlavne pri lesných a stepných požiaroch. Oxid uhoľnatý (II) vzniká v pôde biologicky (vylučovaný živými organizmami), ako aj nebiologicky. Experimentálne bolo dokázané uvoľňovanie oxidu uhoľnatého (II) v dôsledku fenolových zlúčenín bežných v pôdach obsahujúcich OCH3 alebo OH skupiny v orto- alebo para-polohe vzhľadom na prvú hydroxylovú skupinu.

Celková bilancia produkcie nebiologického CO a jeho oxidácie mikroorganizmami závisí od konkrétnych podmienok prostredia, predovšetkým od vlhkosti a hodnoty . Napríklad zo suchých pôd sa oxid uhoľnatý (II) uvoľňuje priamo do atmosféry, čím sa vytvárajú lokálne maximá koncentrácie tohto plynu.

V atmosfére je CO produktom reťazových reakcií zahŕňajúcich metán a iné uhľovodíky (predovšetkým izoprén).

Hlavným antropogénnym zdrojom CO sú v súčasnosti výfukové plyny spaľovacích motorov. Oxid uhoľnatý vzniká pri spaľovaní uhľovodíkových palív v spaľovacích motoroch pri nedostatočných teplotách alebo zle nastavenom systéme prívodu vzduchu (privádza sa nedostatočné množstvo kyslíka na oxidáciu CO na CO 2 ). V minulosti významný podiel antropogénnych emisií CO do atmosféry pochádzal zo svetelného plynu používaného na vnútorné osvetlenie v 19. storočí. Zložením približne zodpovedal vodnému plynu, to znamená, že obsahoval až 45 % oxidu uhoľnatého (II). Vo verejnom sektore sa nepoužíva kvôli prítomnosti oveľa lacnejšieho a energeticky účinnejšieho analógu -

OXID Uhoľnatý (oxid uhoľnatý). Oxid uhoľnatý (oxid uhoľnatý) CO, oxid uhoľnatý netvoriaci soľ. To znamená, že neexistuje žiadna kyselina zodpovedajúca tomuto oxidu. Oxid uhoľnatý (II) je bezfarebný plyn bez zápachu, ktorý pri atmosférickom tlaku pri teplote -191,5 °C skvapalňuje a pri teplote -205 °C tuhne. Molekula CO má podobnú štruktúru ako molekula N2: obe obsahujú rovnaký počet elektróny (takéto molekuly sa nazývajú izoelektronické), atómy v nich sú spojené trojitou väzbou (dve väzby v molekule CO vznikajú vďaka 2p elektrónom atómov uhlíka a kyslíka a tretia je tvorená donorom-akceptorom mechanizmus s účasťou osamelého elektrónového páru kyslíka a voľného 2p orbitálu uhlíka). V dôsledku toho sú fyzikálne vlastnosti CO a N2 (teplota topenia a varu, rozpustnosť vo vode atď.) veľmi blízke.

Oxid uhoľnatý (II) vzniká pri spaľovaní zlúčenín obsahujúcich uhlík s nedostatočným prístupom kyslíka, ako aj pri kontakte žeravého uhlia s produktom úplného spaľovania - oxidom uhličitým: C + CO2 → 2CO. V laboratóriu sa CO získava dehydratáciou kyseliny mravčej pôsobením koncentrovanej kyseliny sírovej na kvapalnú kyselinu mravčiu pri zahrievaní alebo prechodom pár kyseliny mravčej cez P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO sa získava rozkladom kyseliny šťaveľovej: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. Je ľahké oddeliť CO od iných plynov prechodom cez alkalický roztok.
Za normálnych podmienok je CO, podobne ako dusík, chemicky skôr inertný. Iba pri zvýšených teplotách má CO tendenciu podliehať oxidačným, adičným a redukčným reakciám. Takže pri zvýšených teplotách reaguje s alkáliami: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Tieto reakcie sa využívajú na odstránenie CO z technických plynov.

Oxid uhoľnatý (II) je vysokokalorické palivo: spaľovanie je sprevádzané uvoľňovaním značného množstva tepla (283 kJ na 1 mol CO). Zmesi CO so vzduchom explodujú pri jeho obsahu od 12 do 74 %; Našťastie v praxi sú takéto zmesi extrémne zriedkavé. V priemysle sa na získanie CO vykonáva splyňovanie tuhého paliva. Napríklad prefukovanie vodnej pary cez vrstvu uhlia zohriateho na 1000o C vedie k tvorbe vodného plynu: C + H2O → CO + H2, ktorý má veľmi vysokú výhrevnosť. Spaľovanie však nie je ani zďaleka najziskovejšie využitie vodného plynu. Z nej je napríklad možné získať (v prítomnosti rôznych katalyzátorov pod tlakom) zmes pevných, kvapalných a plynných uhľovodíkov - cennú surovinu pre chemický priemysel (Fischer-Tropschova reakcia). Z tej istej zmesi, jej obohatením vodíkom a použitím potrebných katalyzátorov, možno získať alkoholy, aldehydy a kyseliny. Zvlášť dôležitá je syntéza metanolu: CO + 2H2 → CH3OH, najdôležitejšej suroviny pre organickú syntézu, preto sa táto reakcia v priemysle uskutočňuje vo veľkom.

Reakcie, pri ktorých je CO redukčným činidlom, možno demonštrovať na príklade redukcie železa z rudy pri vysokopecnom procese: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Redukcia oxidov kovov oxidom uhličitým má veľký význam v metalurgických procesoch.

Molekuly CO sa vyznačujú adičnými reakciami na prechodné kovy a ich zlúčeniny za vzniku komplexných zlúčenín – karbonylov. Príkladom sú kvapalné alebo pevné karbonyly kovov Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 atď., kov a CO. Týmto spôsobom je možné získať práškové kovy vysokej čistoty. Niekedy sú na horáku plynového sporáka viditeľné kovové „šmuhy“, čo je dôsledok tvorby a rozpadu karbonylu železa. V súčasnosti sa syntetizovali tisíce rôznych karbonylov kovov, ktoré okrem CO obsahujú aj anorganické a organické ligandy, napríklad PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

Pre CO je charakteristická aj reakcia zlúčeniny s chlórom, ktorá na svetle prebieha už pri izbovej teplote za vzniku extrémne toxického fosgénu: CO + Cl2 → COCl2. Táto reakcia je reťazová, sleduje radikálový mechanizmus zahŕňajúci atómy chlóru a voľné radikály COCl. Napriek svojej toxicite sa fosgén široko používa pri syntéze mnohých organických zlúčenín.

Oxid uhoľnatý (II) je silný jed, pretože tvorí silné komplexy s biologicky aktívnymi molekulami obsahujúcimi kov; súčasne je narušené tkanivové dýchanie. Postihnuté sú najmä bunky centrálneho nervového systému. Väzba CO na atómy Fe(II) v krvnom hemoglobíne zabraňuje tvorbe oxyhemoglobínu, ktorý prenáša kyslík z pľúc do tkanív. Už pri obsahu 0,1 % CO vo vzduchu tento plyn vytlačí polovicu kyslíka z oxyhemoglobínu. V prítomnosti CO môže dôjsť k smrti zadusením aj v prítomnosti veľkého množstva kyslíka. Preto sa CO nazýva oxid uhoľnatý. U „nahnevaného“ človeka je postihnutý predovšetkým mozog a nervový systém. Na spásu je v prvom rade potrebný čistý vzduch, ktorý neobsahuje CO (alebo ešte lepšie - čistý kyslík), pričom CO spojený s hemoglobínom sa postupne nahrádza molekulami O2 a dusenie zmizne. Maximálna prípustná priemerná denná koncentrácia CO v atmosférickom vzduchu je 3 mg/m3 (asi 3,10–5 %) a vo vzduchu pracovnej zóny je 20 mg/m3.

Obsah CO v atmosfére zvyčajne nepresahuje 10–5%. Tento plyn sa dostáva do ovzdušia ako súčasť sopečných a močiarnych plynov, s výlučkami planktónu a iných mikroorganizmov. Ročne sa tak z povrchových vrstiev oceánu vypustí do atmosféry 220 miliónov ton CO2. Koncentrácia CO v uhoľných baniach je vysoká. Pri lesných požiaroch vzniká veľa oxidu uhoľnatého. Tavenie každého milióna ton ocele je sprevádzané tvorbou 300 - 400 ton CO. Celkovo technogénne uvoľňovanie CO do ovzdušia dosahuje 600 miliónov ton ročne, z čoho viac ako polovicu pripadá na vozidlá. S neupraveným karburátorom môže byť vo výfukových plynoch obsiahnutých až 12 % CO! Preto sú vo väčšine krajín zavedené prísne normy na obsah CO vo výfukových plynoch áut.

K tvorbe CO dochádza vždy pri spaľovaní zlúčenín obsahujúcich uhlík, vrátane dreva, s nedostatočným prístupom kyslíka, ako aj pri kontakte žeravého uhlia s oxidom uhličitým: C + CO2 → 2CO. Takéto procesy sa vyskytujú aj vo vidieckych peciach. Preto predčasné zatvorenie komína, aby sa udržalo teplo, často vedie k otrave oxidom uhoľnatým. Netreba si myslieť, že občania, ktorí nekúria v kachliach, sú poistení proti otrave CO; ľahko sa napríklad môžu otráviť v zle vetranej garáži, kde stojí auto s naštartovaným motorom. CO je obsiahnutý aj v produktoch spaľovania zemného plynu v kuchyni. Mnoho leteckých nehôd sa v minulosti stalo v dôsledku opotrebovania motora alebo zlého nastavenia: CO sa dostal do kokpitu a otrávil posádku. Nebezpečenstvo je umocnené tým, že CO nie je možné zistiť čuchom; V tomto smere je oxid uhoľnatý nebezpečnejší ako chlór!

Oxid uhoľnatý (II) sa aktívnym uhlím prakticky nesorbuje, a preto konvenčná plynová maska ​​týmto plynom nešetrí; na jeho pohltenie je potrebná ďalšia hopkalitová patróna obsahujúca katalyzátor, ktorý pomocou vzdušného kyslíka „dopaľuje“ CO na CO2. Stále viac a viac osobných automobilov je teraz dodávaných s dodatočným spaľovaním katalyzátorov, napriek vysokým nákladom na tieto katalyzátory na báze platinových kovov.

Dátum zverejnenia 28.01.2012 12:18

Oxid uhoľnatý- oxid uhoľnatý, ktorý je príliš často počuť pri otravách splodinami horenia, nehodách v priemysle alebo aj doma. Kvôli špeciálnym toxickým vlastnostiam tejto zlúčeniny môže obyčajný domáci plynový ohrievač vody spôsobiť smrť celej rodiny. Sú na to stovky príkladov. Ale prečo sa to deje? Čo je to vlastne oxid uhoľnatý? Prečo je to nebezpečné pre ľudí?

Čo je oxid uhoľnatý, vzorec, základné vlastnosti

Vzorec oxidu uhoľnatéhočo je veľmi jednoduché a označuje spojenie atómu kyslíka a uhlíka - CO, - jednej z najtoxickejších plynných zlúčenín. Ale na rozdiel od mnohých iných nebezpečných látok, ktoré sa používajú len na úzke priemyselné účely, môže dôjsť k chemickej kontaminácii oxidom uhoľnatým počas úplne bežných chemických procesov, dokonca aj v každodennom živote.

Predtým, ako prejdeme k tomu, ako prebieha syntéza tejto látky, zvážte čo je oxid uhoľnatý vo všeobecnosti a aké sú jeho hlavné fyzikálne vlastnosti:

• bezfarebný plyn bez chuti a zápachu;
• extrémne nízke teploty topenia a varu: -205 a -191,5 stupňov Celzia;
• hustota 0,00125 g/cm3;
• vysoko horľavý s vysokou teplotou spaľovania (až 2100 stupňov Celzia).

Tvorba oxidu uhoľnatého

V domácnosti alebo v priemysle tvorba oxidu uhoľnatého sa zvyčajne vyskytuje jedným z niekoľkých pomerne jednoduchých spôsobov, čo ľahko vysvetľuje riziko náhodnej syntézy tejto látky s rizikom pre personál podniku alebo obyvateľov domu, kde došlo k poruche vykurovacieho zariadenia alebo k narušeniu bezpečnosti. Zvážte hlavné spôsoby tvorby oxidu uhoľnatého:

• spaľovanie uhlíka (uhlie, koks) alebo jeho zlúčenín (benzín a iné kvapalné palivá) v podmienkach nedostatku kyslíka. Ako by ste mohli uhádnuť, nedostatok čerstvého vzduchu, nebezpečný z hľadiska rizika syntézy oxidu uhoľnatého, sa ľahko vyskytuje v spaľovacích motoroch, domácich stĺpoch so zhoršenou ventiláciou, priemyselných a konvenčných peciach;
• interakcia obyčajného oxidu uhličitého so žeravým uhlím. Takéto procesy prebiehajú v peci neustále a sú úplne reverzibilné, ale vzhľadom na už spomínaný nedostatok kyslíka sa pri uzavretej klapke tvorí oxid uhoľnatý v oveľa väčšom množstve, čo je pre ľudí smrteľné.

Prečo je oxid uhoľnatý nebezpečný?

V dostatočnej koncentrácii vlastnosti oxidu uhoľnatéhočo sa vysvetľuje jeho vysokou chemickou aktivitou, je mimoriadne nebezpečné pre ľudský život a zdravie. Podstata takejto otravy spočíva predovšetkým v tom, že molekuly tejto zlúčeniny okamžite viažu krvný hemoglobín a zbavujú ho schopnosti prenášať kyslík. Oxid uhoľnatý teda znižuje úroveň bunkového dýchania s najvážnejšími následkami pre organizmus.

Odpoveď na otázku" Prečo je oxid uhoľnatý nebezpečný?"Stojí za zmienku, že na rozdiel od mnohých iných toxických látok človek necíti žiadny špecifický zápach, nepociťuje nepohodlie a nie je schopný rozpoznať jeho prítomnosť vo vzduchu žiadnym iným spôsobom, bez špeciálneho vybavenia. V dôsledku toho, obeť jednoducho nepodnikne žiadne opatrenia, aby unikla, a keď sa prejavia účinky oxidu uhoľnatého (ospalosť a strata vedomia), môže byť už neskoro.

Oxid uhoľnatý je smrteľný do jednej hodiny pri koncentrácii vzduchu nad 0,1 %. Zároveň výfuk úplne bežného osobného auta obsahuje od 1,5 do 3 % tejto látky. A to za predpokladu, že motor je v dobrom stave. To ľahko vysvetľuje skutočnosť, že otrava oxidom uhoľnatým sa často vyskytuje práve v garážach alebo vo vnútri auta utesneného snehom.

Ďalšie najnebezpečnejšie prípady, keď sa ľudia otrávili oxidom uhoľnatým doma alebo v práci, sú ...

• prekrytie alebo porucha vetrania vykurovacieho stĺpca;
• negramotné používanie kachlí na drevo alebo uhlie;
• o požiaroch v uzavretých priestoroch;
• v blízkosti rušných diaľnic;
• v priemyselných podnikoch, kde sa aktívne používa oxid uhoľnatý.

Oxid uhoľnatý (II ), alebo oxid uhoľnatý, CO objavil anglický chemik Joseph Priestley v roku 1799. Je to bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu, je málo rozpustný vo vode (3,5 ml v 100 ml vody pri 0 °C), má níz. teploty topenia (-205 °C) a teploty varu (-192 °C).

Oxid uhoľnatý sa do zemskej atmosféry dostáva pri nedokonalom spaľovaní organických látok, pri sopečných erupciách a tiež v dôsledku životnej činnosti niektorých nižších rastlín (rias). Prirodzená hladina CO vo vzduchu je 0,01-0,9 mg/m 3 . Oxid uhoľnatý je vysoko toxický. V ľudskom tele a vyšších živočíchoch aktívne reaguje s

Plameň horiaceho oxidu uhoľnatého je krásnej modrofialovej farby. Je ľahké to pozorovať na vlastnej koži. Aby ste to dosiahli, musíte zapáliť zápalku. Spodná časť plameňa je svietiaca - túto farbu mu dávajú horúce častice uhlíka (produkt nedokonalého spaľovania dreva). Zhora je plameň obklopený modrofialovým okrajom. Tým sa spaľuje oxid uhoľnatý vznikajúci pri oxidácii dreva.

komplexná zlúčenina železa - krvný hem (spojený s proteínom globin), ktorý narúša funkcie prenosu a spotreby kyslíka tkanivami. Okrem toho vstupuje do nezvratnej interakcie s niektorými enzýmami zapojenými do energetického metabolizmu bunky. Pri koncentrácii oxidu uhoľnatého v miestnosti 880 mg / m 3 nastane smrť po niekoľkých hodinách a pri 10 g / m 3 - takmer okamžite. Maximálny povolený obsah oxidu uhoľnatého vo vzduchu je 20 mg/m3. Prvými príznakmi otravy CO (v koncentrácii 6-30 mg / m 3) sú zníženie citlivosti zraku a sluchu, bolesti hlavy, zmena srdcovej frekvencie. Ak sa človek priotrávil oxidom uhoľnatým, treba ho vyviesť na čerstvý vzduch, dať mu umelé dýchanie, pri ľahších otravách silný čaj alebo kávu.

Veľké množstvo oxidu uhoľnatého ( II ) vstupujú do atmosféry v dôsledku ľudskej činnosti. Automobil tak v priemere vypustí do ovzdušia asi 530 kg CO2 ročne. Pri spaľovaní 1 litra benzínu v spaľovacom motore kolíše emisia oxidu uhoľnatého od 150 do 800 g Na diaľniciach Ruska je priemerná koncentrácia CO 6-57 mg / m 3, t.j. Oxid uhoľnatý sa hromadí na zle vetraných predzáhradkách pri diaľniciach, v pivniciach a garážach. V posledných rokoch sa na cestách organizujú špeciálne body na kontrolu obsahu oxidu uhoľnatého a iných produktov nedokonalého spaľovania paliva (CO-CH-kontrola).

Pri izbovej teplote je oxid uhoľnatý dosť inertný. Neinteraguje s vodou a alkalickými roztokmi, t.j. je to oxid netvoriaci soľ, avšak pri zahrievaní reaguje s pevnými zásadami: CO + KOH \u003d HSOOK (mravčan draselný, soľ kyseliny mravčej); CO + Ca (OH)2 \u003d CaC03 + H2. Tieto reakcie slúžia na uvoľnenie vodíka zo syntézneho plynu (CO + 3H 2), ktorý vzniká pri interakcii metánu s prehriatou vodnou parou.

Zaujímavou vlastnosťou oxidu uhoľnatého je jeho schopnosť vytvárať zlúčeniny s prechodnými kovmi – karbonylmi, napr. Ni + 4CO ® 70 °C Ni(CO)4.

Oxid uhoľnatý (II ) je vynikajúce redukčné činidlo. Pri zahrievaní sa oxiduje vzdušným kyslíkom: 2CO + O2 \u003d 2CO2. Táto reakcia sa môže uskutočniť aj pri teplote miestnosti s použitím katalyzátora - platiny alebo paládia. Takéto katalyzátory sa inštalujú na autá na zníženie emisií CO do atmosféry.

Reakciou CO s chlórom vzniká veľmi jedovatý plyn, fosgén (t kip \u003d 7,6 ° С): CO + Cl 2 \u003d COCl 2 . Predtým sa používal ako chemická bojová látka a teraz sa používa pri výrobe syntetických polyuretánových polymérov.

Oxid uhoľnatý sa používa pri tavení železa a ocele na redukciu železa z oxidov, široko sa používa aj v organickej syntéze. Počas interakcie zmesi oxidu uhlíka ( II ) s vodíkom v závislosti od podmienok (teplota, tlak) vznikajú rôzne produkty - alkoholy, karbonylové zlúčeniny, karboxylové kyseliny. Zvlášť dôležitá je reakcia syntézy metanolu: CO + 2H 2 \u003d CH30H , ktorý je jedným z hlavných produktov organickej syntézy. Oxid uhoľnatý sa používa na syntézu fos-génu, kyseliny mravčej, ako vysokokalorického paliva.