bau-enginer.ru → Καλωδίωση

Το μονοξείδιο του άνθρακα έχει μοριακή δομή. Προσεκτικά! Μονοξείδιο του άνθρακα στο σπίτι! Κανονική ανθρώπινη φυσιολογία

Ο άνθρακας σχηματίζει δύο εξαιρετικά σταθερά οξείδια (CO και CO 2), τρία πολύ λιγότερο σταθερά οξείδια (C 3 O 2, C 5 O 2 και C 12 O 9), έναν αριθμό ασταθών ή ελάχιστα μελετημένων οξειδίων (C 2 O, C 2 O 3 κ.λπ.) και μη στοιχειομετρικό οξείδιο του γραφίτη. Μεταξύ των αναφερόμενων οξειδίων, το CO και το CO 2 παίζουν ιδιαίτερο ρόλο.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Μονοξείδιο του άνθρακαΥπό κανονικές συνθήκες, ένα εύφλεκτο αέριο είναι άχρωμο και άοσμο.

Είναι αρκετά τοξικό λόγω της ικανότητάς του να σχηματίζει σύμπλοκο με την αιμοσφαιρίνη, το οποίο είναι περίπου 300 φορές πιο σταθερό από το σύμπλεγμα οξυγόνου-αιμοσφαιρίνης.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Διοξείδιο του άνθρακαυπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα άχρωμο αέριο, περίπου 1,5 φορές βαρύτερο από τον αέρα, λόγω του οποίου μπορεί να χυθεί σαν υγρό από το ένα δοχείο στο άλλο.

Η μάζα 1 λίτρου CO 2 υπό κανονικές συνθήκες είναι 1,98 g. Η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο νερό είναι χαμηλή: 1 όγκος νερού στους 20 o C διαλύει 0,88 όγκους CO 2 και στους 0 o C - 1,7 όγκους.

Η άμεση οξείδωση του άνθρακα με έλλειψη οξυγόνου ή αέρα οδηγεί στο σχηματισμό CO· με επαρκή ποσότητα τους σχηματίζεται CO 2. Μερικές ιδιότητες αυτών των οξειδίων παρουσιάζονται στον πίνακα. 1.

Πίνακας 1. Φυσικές ιδιότητες οξειδίων του άνθρακα.

Παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα

Το καθαρό CO μπορεί να ληφθεί στο εργαστήριο με αφυδάτωση του μυρμηκικού οξέος (HCOOH) με πυκνό θειικό οξύ στους ~140 °C:

HCOOH = CO + H2O.

Σε μικρές ποσότητες, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ληφθεί εύκολα με τη δράση των οξέων στα ανθρακικά:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Σε βιομηχανική κλίμακα, το CO 2 παράγεται κυρίως ως υποπροϊόν στη διαδικασία σύνθεσης αμμωνίας:

CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2;

CO + H 2 O = CO 2 + H 2.

Με την καύση ασβεστόλιθου παράγονται μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

Χημικές ιδιότητες του μονοξειδίου του άνθρακα

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι χημικά αντιδραστικό σε υψηλές θερμοκρασίες. Αποδεικνύεται ότι είναι ισχυρός αναγωγικός παράγοντας. Αντιδρά με οξυγόνο, χλώριο, θείο, αμμωνία, αλκάλια, μέταλλα.

CO + NaOH = Na(HCOO) (t = 120 - 130 o C, p);

CO + H2 = CH4 + H2O (t = 150 - 200 o C, κατ. Ni);

CO + 2H2 = CH30H (t = 250 - 300 o C, κατ. CuO/Cr 2 O 3);

2CO + O 2 = 2CO 2 (κατ. MnO 2 /CuO);

CO + Cl2 = CCl2O (t = 125 - 150 o C, κατ. C);

4CO + Ni = (t = 50 - 100 o C);

5CO + Fe = (t = 100 - 200 o C, p).

Το διοξείδιο του άνθρακα παρουσιάζει όξινες ιδιότητες: αντιδρά με αλκάλια και ένυδρη αμμωνία. Μειώνεται από ενεργά μέταλλα, υδρογόνο, άνθρακα.

CO 2 + αραιό NaOH = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH πυκνό = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O = Ba(HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 O = NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 o C, κατ. Cu 2 O);

CO 2 + C = 2CO (t > 1000 o C);

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.

Εφαρμογές μονοξειδίου του άνθρακα

Το μονοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται ευρέως ως καύσιμο με τη μορφή αερίου γεννήτριας ή αερίου νερού και επίσης σχηματίζεται όταν πολλά μέταλλα διαχωρίζονται από τα οξείδια τους με αναγωγή με άνθρακα. Το αέριο παραγωγής παράγεται με τη διέλευση του αέρα από τον καυτό άνθρακα. Περιέχει περίπου 25% CO, 4% CO2 και 70% N2 με ίχνη H2 και CH4 62.

Η χρήση διοξειδίου του άνθρακα τις περισσότερες φορές οφείλεται στις φυσικές του ιδιότητες. Χρησιμοποιείται ως ψυκτικός παράγοντας, για ανθρακούχα ποτά, για την παραγωγή ελαφρών (αφρισμένων) πλαστικών, αλλά και ως αέριο για τη δημιουργία αδρανούς ατμόσφαιρας.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση

Προσδιορίστε πόσες φορές το μονοξείδιο του άνθρακα (IV)CO 2 είναι βαρύτερο από τον αέρα.

Λύση

Ο λόγος της μάζας ενός δεδομένου αερίου προς τη μάζα ενός άλλου αερίου που λαμβάνεται στον ίδιο όγκο, στην ίδια θερμοκρασία και την ίδια πίεση ονομάζεται σχετική πυκνότητα του πρώτου αερίου προς το δεύτερο. Αυτή η τιμή δείχνει πόσες φορές το πρώτο αέριο είναι βαρύτερο ή ελαφρύτερο από το δεύτερο αέριο.

Το σχετικό μοριακό βάρος του αέρα λαμβάνεται ως 29 (λαμβάνοντας υπόψη την περιεκτικότητα του αέρα σε άζωτο, οξυγόνο και άλλα αέρια). Πρέπει να σημειωθεί ότι η έννοια της «σχετικής μοριακής μάζας αέρα» χρησιμοποιείται υπό όρους, καθώς ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων.

D αέρας (CO 2) = M r (CO 2) / M r (αέρας);

D αέρας (CO 2) = 44 / 29 = 1,517.

M r (CO 2) = A r (C) + 2×A r (O) = 12 + 2× 16 = 12 + 32 = 44.

Απάντηση

Το μονοξείδιο του άνθρακα (IV)CO 2 είναι 1.517 φορές βαρύτερο από τον αέρα.

Έχει τριπλό δέσιμο. Δεδομένου ότι αυτά τα μόρια είναι παρόμοια στη δομή, οι ιδιότητές τους είναι επίσης παρόμοιες - πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού, κοντινές τιμές τυπικών εντροπιών κ.λπ.

Στο πλαίσιο της μεθόδου του δεσμού σθένους, η δομή του μορίου CO μπορεί να περιγραφεί με τον τύπο: C≡O: και ο τρίτος δεσμός σχηματίζεται σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη, όπου ο άνθρακας είναι ο δότης του ζεύγους ηλεκτρονίων. , και το οξυγόνο είναι ο δέκτης.

Σύμφωνα με τη μέθοδο της μοριακής τροχιακής, η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός μη διεγερμένου μορίου CO είναι σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C. Σχηματίστηκε τριπλός δεσμός σ -σύνδεση που σχηματίστηκε λόγω σ zζεύγος ηλεκτρονίων, και τα ηλεκτρόνια είναι διπλά εκφυλισμένο επίπεδο π x, yαντιστοιχούν σε δύο σ - συνδέσεις. Τα ηλεκτρόνια στα μη δεσμευτικά τροχιακά σ C και σ Ο αντιστοιχούν σε δύο ζεύγη ηλεκτρονίων, το ένα από τα οποία εντοπίζεται στο άτομο και το άλλο στο άτομο.

Λόγω της παρουσίας ενός τριπλού δεσμού, το μόριο CO είναι πολύ ισχυρό (ενέργεια διάστασης 1069 kJ/mol, ή 256 kcal/mol, που είναι μεγαλύτερη από αυτή οποιουδήποτε άλλου διατομικού μορίου) και έχει μικρή διαπυρηνική απόσταση (d C≡ Ο = 0,1128 nm ή 1. 13Α).

Το μόριο είναι ασθενώς πολωμένο, η ηλεκτρική ροπή του διπόλου του μ = 0,04·10 -29 C m (διεύθυνση της διπολικής ροπής C - →O +). Δυναμικό ιοντισμού 14,0 V, σταθερά σύζευξης δύναμης k = 18,6.

Ιστορία της ανακάλυψης

Το μονοξείδιο του άνθρακα παρήχθη για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό Jacques de Lassonne θερμαίνοντας το οξείδιο του ψευδαργύρου με άνθρακα, αλλά αρχικά θεωρήθηκε λανθασμένα με υδρογόνο επειδή έκαιγε με μπλε φλόγα. Το γεγονός ότι αυτό το αέριο περιέχει άνθρακα και οξυγόνο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο χημικό William Cruickshank. Το μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της Γης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Βέλγο επιστήμονα M. Migeotte το 1949 με την παρουσία μιας κύριας δονητικής-περιστροφικής ζώνης στο φάσμα υπερύθρων του Ήλιου.

Μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της Γης

Υπάρχουν φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές εισόδου. Υπό φυσικές συνθήκες, στην επιφάνεια της Γης, το CO σχηματίζεται κατά την ατελή αναερόβια αποσύνθεση οργανικών ενώσεων και κατά την καύση βιομάζας, κυρίως κατά τη διάρκεια πυρκαγιών δασών και στέπας. Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται στο έδαφος τόσο βιολογικά (απελευθερώνεται από ζωντανούς οργανισμούς) όσο και μη βιολογικά. Η απελευθέρωση μονοξειδίου του άνθρακα λόγω φαινολικών ενώσεων κοινών στα εδάφη, που περιέχουν ομάδες OCH 3 ή OH σε ορθο- ή παρα-θέσεις σε σχέση με την πρώτη ομάδα υδροξυλίου, έχει αποδειχθεί πειραματικά.

Η συνολική ισορροπία μεταξύ της παραγωγής μη βιολογικού CO και της οξείδωσής του από τους μικροοργανισμούς εξαρτάται από συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, κυρίως από τον σκοπό. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται απευθείας στην ατμόσφαιρα από τα άνυδρα εδάφη, δημιουργώντας έτσι τοπικά μέγιστα στη συγκέντρωση αυτού του αερίου.

Στην ατμόσφαιρα, το CO είναι το προϊόν αλυσίδων αντιδράσεων που περιλαμβάνουν μεθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες (κυρίως ισοπρένιο).

Η κύρια ανθρωπογενής πηγή CO είναι επί του παρόντος τα καυσαέρια από κινητήρες εσωτερικής καύσης. Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται όταν τα καύσιμα υδρογονανθράκων καίγονται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης σε ανεπαρκείς θερμοκρασίες ή κακές ρυθμίσεις παροχής αέρα (δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο για την οξείδωση του CO σε CO 2). Στο παρελθόν, ένα σημαντικό μέρος της ανθρωπογενούς εισροής CO στην ατμόσφαιρα παρεχόταν από το φωτιστικό αέριο που χρησιμοποιείται για φωτισμό εσωτερικών χώρων. Αντιστοιχούσε περίπου σε σύνθεση, δηλαδή περιείχε έως και 45% μονοξείδιο του άνθρακα. Επί του παρόντος, στον τομέα των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, αυτό το αέριο αντικαθίσταται από πολύ λιγότερο τοξικό φυσικό αέριο (κατώτεροι εκπρόσωποι της ομόλογης σειράς - προπάνιο κ.λπ.)

Η εισροή CO από φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές είναι περίπου η ίδια.

Το μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κυκλοφορεί με ταχείς ρυθμούς: ο μέσος χρόνος παραμονής του είναι περίπου 0,1 έτος και οξειδώνεται από υδροξύλιο σε διοξείδιο του άνθρακα.

Παραλαβή

Βιομηχανική μέθοδος

2C + O 2 → 2CO (η θερμική επίδραση αυτής της αντίδρασης είναι 22 kJ),

2. ή κατά την αποκατάσταση με ζεστό άνθρακα:

CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).

Αυτή η αντίδραση συμβαίνει συχνά σε μια φωτιά σόμπας όταν ο αποσβεστήρας της σόμπας είναι κλειστός πολύ νωρίς (πριν καούν τελείως τα κάρβουνα). Το μονοξείδιο του άνθρακα που σχηματίζεται σε αυτή την περίπτωση, λόγω της τοξικότητάς του, προκαλεί φυσιολογικές διαταραχές ("αναθυμιάσεις") και ακόμη και θάνατο (βλ. παρακάτω), εξ ου και ένα από τα ασήμαντα ονόματα - "μονοξείδιο του άνθρακα". Μια εικόνα των αντιδράσεων που συμβαίνουν στον κλίβανο φαίνεται στο διάγραμμα.

Η αντίδραση αναγωγής του διοξειδίου του άνθρακα είναι αναστρέψιμη· η επίδραση της θερμοκρασίας στην κατάσταση ισορροπίας αυτής της αντίδρασης φαίνεται στο γράφημα. Η ροή μιας αντίδρασης προς τα δεξιά εξασφαλίζεται από τον παράγοντα εντροπίας και προς τα αριστερά από τον παράγοντα ενθαλπίας. Σε θερμοκρασίες κάτω των 400°C η ισορροπία μετατοπίζεται σχεδόν πλήρως προς τα αριστερά και σε θερμοκρασίες άνω των 1000°C προς τα δεξιά (προς το σχηματισμό CO). Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης είναι πολύ χαμηλός, επομένως το μονοξείδιο του άνθρακα είναι αρκετά σταθερό υπό κανονικές συνθήκες. Αυτή η ισορροπία έχει ένα ειδικό όνομα Ισορροπία μπουντουάρ.

3. Τα μείγματα μονοξειδίου του άνθρακα με άλλες ουσίες λαμβάνονται περνώντας αέρα, υδρατμούς κ.λπ. μέσα από ένα στρώμα θερμού οπτάνθρακα, άνθρακα ή καφέ άνθρακα κ.λπ. (βλ.,).

Εργαστηριακή μέθοδος

Φυσιολογική επίδραση, τοξικότητα

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι πολύ επικίνδυνο γιατί δεν προκαλεί, ούτε καν... Τα σημάδια της δηλητηρίασης περιλαμβάνουν πονοκέφαλο, ζάλη και απώλεια συνείδησης. Η τοξική επίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα βασίζεται στο γεγονός ότι συνδέεται με το αίμα πιο ισχυρά από το οξυγόνο (αυτό σχηματίζει καρβοξυαιμοσφαιρίνη), εμποδίζοντας έτσι τις διαδικασίες μεταφοράς οξυγόνου και την κυτταρική αναπνοή. Το μονοξείδιο του άνθρακα στον αέρα των βιομηχανικών επιχειρήσεων είναι 0,02 mg/l.

TLV (οριακή συγκέντρωση ορίου, ΗΠΑ): 25 ppm; 29 mg/m 3 (ως TWA - μέσος όρος βάρδιας ΗΠΑ) (ACGIH 1994-1995). MAC (μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση, ΗΠΑ): 30 ppm; 33 mg/m3; Εγκυμοσύνη: Β (επιβλαβής επίδραση πιθανή ακόμη και σε επίπεδο MAK) (1993)

Προστασία από μονοξείδιο του άνθρακα

Ιδιότητες

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο. Η λεγόμενη «οσμή μονοξειδίου του άνθρακα» είναι στην πραγματικότητα η μυρωδιά των οργανικών ακαθαρσιών.

Ιδιότητες του μονοξειδίου του άνθρακα

Μοριακή μάζα	28,01
Θερμοκρασία τήξης	−205°C
Θερμοκρασία βρασμού	−191,5°C
Διαλυτότητα	Εξαιρετικά ελαφρά διαλυτό σε (2,3 ml CO/100 ml H 2 O στους 20°C)
Πυκνότητα ρ	0,00125 g/cm 3 (στους 0°C)
Πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού ΔΗ	−110,52 kJ/mol (g) (στους 298 K)
Τυπική ενέργεια σχηματισμού Gibbs ΔG	−137,14 kJ/mol (g) (στους 298 K)
Τυπική εντροπία σχηματισμού S	197,54 J/mol K (g) (στους 298 K)
Τυπικός μοριακός C p	29,11 J/mol K (g) (στους 298 K)
Ενθαλπία τήξης ΔH pl	0,838 kJ/mol
Ενθαλπία βρασμού ΔΗ βρασμού	6,04 kJ/mol
τ κριτ	−140,23°C
Π κριτ	3.499 MPa
ρ crit	0,301 g/cm 3

Οι κύριοι τύποι χημικών αντιδράσεων στις οποίες συμμετέχει το μονοξείδιο του άνθρακα είναι οι αντιδράσεις προσθήκης και στις οποίες εμφανίζει αναγωγικές ιδιότητες.

Σε θερμοκρασίες δωματίου, το CO είναι ανενεργό, η χημική του δραστηριότητα αυξάνεται σημαντικά όταν θερμαίνεται και σε διαλύματα (για παράδειγμα, σε διαλύματα μειώνει τα άλατα και άλλα σε μέταλλα ήδη σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν θερμαίνεται, μειώνει επίσης άλλα μέταλλα, για παράδειγμα CO + CuO → Cu + CO 2 Χρησιμοποιείται ευρέως στην πυρομεταλλουργία Η αντίδραση του CO σε διάλυμα με το χλωριούχο παλλάδιο είναι η βάση για την ποιοτική ανίχνευση του CO, βλέπε παρακάτω).

Η οξείδωση του CO στο διάλυμα συμβαίνει συχνά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο με την παρουσία ενός καταλύτη. Κατά την επιλογή του τελευταίου, ο κύριος ρόλος διαδραματίζεται από τη φύση του οξειδωτικού παράγοντα. Έτσι, το CO οξειδώνεται πιο γρήγορα παρουσία λεπτώς θρυμματισμένου αργύρου, - παρουσία αλάτων, - παρουσία OsO 4. Γενικά, το CO είναι παρόμοιο στις αναγωγικές του ιδιότητες με το μοριακό υδρογόνο.

Κάτω από τους 830°C ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το CO, πάνω από αυτό είναι το υδρογόνο. Επομένως, η ισορροπία της αντίδρασης είναι:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 kJ

έως και 830°C μετατοπίζεται προς τα δεξιά, πάνω από 830°C προς τα αριστερά.

Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχουν βακτήρια που, μέσω της οξείδωσης του CO, λαμβάνουν την ενέργεια που χρειάζονται για τη ζωή.

Το μονοξείδιο του άνθρακα καίγεται με μπλε φλόγα (θερμοκρασία αντίδρασης 700°C) στον αέρα:

CO + 1 / 2 O 2 → 2CO 2 ΔG° 298 = −257 kJ, ΔS° 298 = −86 J/K

Η θερμοκρασία καύσης του CO μπορεί να φτάσει τους 2100°C· είναι μια αλυσιδωτή καύση, με μικρές ποσότητες ενώσεων που περιέχουν υδρογόνο (νερό κ.λπ.) να χρησιμεύουν ως εκκινητές.

Λόγω της τόσο καλής θερμογόνου δύναμης, το CO είναι συστατικό διαφόρων τεχνικών μιγμάτων αερίων (βλ., για παράδειγμα), που χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, για θέρμανση.

Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με . Η αντίδραση με τη μεγαλύτερη πρακτική εφαρμογή είναι

Μονοξείδιο του άνθρακα– Το CO (μονοξείδιο του άνθρακα) είναι ένα θανατηφόρο και ύπουλο δηλητήριο που δένει πολύ πιο δυνατά από το ζωογόνο οξυγόνο. Είναι ένα άχρωμο, δηλητηριώδες αέριο (υπό κανονικές συνθήκες) χωρίς γεύση ή οσμή. Χημικός τύπος – CO. Ο θάνατος επέρχεται όταν το μονοξείδιο του άνθρακα συνδυάζεται με το 80% της αιμοσφαιρίνης. Το μονοξείδιο του άνθρακα περιέχεται (έως και 12%) στα καυσαέρια των αυτοκινήτων.

Οι κύριοι τύποι χημικών αντιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται το μονοξείδιο του άνθρακα είναι οι αντιδράσεις προσθήκης και οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, στις οποίες εμφανίζει αναγωγικές ιδιότητες.

Σε θερμοκρασίες δωματίου, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ανενεργό· η χημική του δράση αυξάνεται σημαντικά όταν θερμαίνεται και σε διαλύματα. Έτσι, σε διαλύματα μειώνει τα άλατα του Au, Pt, Pd και άλλων σε μέταλλα ήδη σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν θερμαίνεται, μειώνει επίσης άλλα μέταλλα, για παράδειγμα CO + CuO = Cu + CO 2. Χρησιμοποιείται ευρέως στην πυρομεταλλουργία. Η μέθοδος για την ποιοτική ανίχνευση του μονοξειδίου του άνθρακα βασίζεται στην αντίδραση του CO σε διάλυμα με το χλωριούχο παλλάδιο.

Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχουν ζώα ικανά να λάβουν την ενέργεια που χρειάζονται για τη ζωή μέσω της οξείδωσης του CO.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι πολύ επικίνδυνο. Σημάδια δηλητηρίασης: πονοκέφαλος και ζάλη. υπάρχουν εμβοές, δύσπνοια, αίσθημα παλμών, τρεμόπαιγμα μπροστά στα μάτια, ερυθρότητα του προσώπου, γενική αδυναμία, ναυτία και μερικές φορές έμετος. σε σοβαρές περιπτώσεις, σπασμοί, απώλεια συνείδησης, κώμα.

Υπήρξαν περιπτώσεις που κάποιοι απρόσεκτοι οδηγοί διανυκτέρευσαν το χειμώνα σε αυτοκίνητο που ήταν σταθμευμένο σε γκαράζ, οι πόρτες του οποίου ήταν κλειστές. Για να κοιμηθούν ζεστά, άναψαν τη μηχανή και έμενε στο ρελαντί. Κατά κανόνα, το μονοξείδιο του άνθρακα συσσωρεύτηκε στο γκαράζ και τέτοιοι απρόσεκτοι άνθρωποι πέθαιναν. Ο συγγραφέας ενός βιβλίου σωστά σημείωσε ότι «το να ξεκινάς τον κινητήρα σε ένα μικρό γκαράζ με κλειστή την πόρτα είναι αυτοκτονία».

Η τοξική επίδραση του CO οφείλεται στον σχηματισμό καρβοξυαιμοσφαιρίνης - ένα πολύ ισχυρότερο σύμπλοκο καρβονυλίου με την αιμοσφαιρίνη, σε σύγκριση με το σύμπλοκο της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο. Έτσι, οι διαδικασίες μεταφοράς οξυγόνου και κυτταρικής αναπνοής εμποδίζονται. Οι συγκεντρώσεις στον αέρα άνω του 0,1% οδηγούν σε θάνατο μέσα σε μία ώρα.

Ο συνδυασμός μονοξειδίου του άνθρακα με αιμοσφαιρίνη είναι αναστρέψιμος. Το θύμα πρέπει να βγαίνει στον καθαρό αέρα. Για ήπια δηλητηρίαση αρκεί ο υπεραερισμός των πνευμόνων με οξυγόνο.

Υπάρχουν φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές μονοξειδίου του άνθρακα που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της Γης. Η εισροή CO από φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές είναι περίπου η ίδια. Υπό φυσικές συνθήκες, στην επιφάνεια της Γης, το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται κατά την ατελή αναερόβια αποσύνθεση οργανικών ενώσεων και κατά την καύση βιομάζας, κυρίως κατά τη διάρκεια πυρκαγιών δασών και στέπας.

Η κύρια ανθρωπογενής πηγή CO είναι επί του παρόντος τα καυσαέρια από κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Όλοι όσοι είχαν να αντιμετωπίσουν τη λειτουργία συστημάτων θέρμανσης - σόμπες, λέβητες, λέβητες, θερμοσίφωνες, σχεδιασμένες για οικιακά καύσιμα σε οποιαδήποτε μορφή - γνωρίζουν πόσο επικίνδυνο είναι το μονοξείδιο του άνθρακα για τον άνθρωπο. Είναι αρκετά δύσκολο να το εξουδετερώσετε σε κατάσταση αερίου· δεν υπάρχουν αποτελεσματικές οικιακές μέθοδοι για την καταπολέμηση του μονοξειδίου του άνθρακα, επομένως τα περισσότερα προστατευτικά μέτρα στοχεύουν στην πρόληψη και την έγκαιρη ανίχνευση του μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα.

Ιδιότητες τοξικής ουσίας

Δεν υπάρχει τίποτα ασυνήθιστο στη φύση και τις ιδιότητες του μονοξειδίου του άνθρακα. Ουσιαστικά είναι προϊόν μερικής οξείδωσης άνθρακα ή καυσίμων που περιέχουν άνθρακα. Ο τύπος του μονοξειδίου του άνθρακα είναι απλός και απλός - CO, με χημικούς όρους - μονοξείδιο του άνθρακα. Ένα άτομο άνθρακα συνδέεται με ένα άτομο οξυγόνου. Η φύση των διαδικασιών καύσης των οργανικών καυσίμων είναι τέτοια που το μονοξείδιο του άνθρακα είναι αναπόσπαστο μέρος κάθε φλόγας.

Όταν θερμαίνονται στην εστία, τα κάρβουνα, τα σχετικά καύσιμα, η τύρφη και τα καυσόξυλα αεριοποιούνται σε μονοξείδιο του άνθρακα και μόνο τότε καίγονται με εισροή αέρα. Εάν το διοξείδιο του άνθρακα έχει διαρρεύσει από τον θάλαμο καύσης στο δωμάτιο, θα παραμείνει σε σταθερή κατάσταση μέχρι τη στιγμή που η ροή άνθρακα απομακρύνεται από το δωμάτιο με αερισμό ή συσσωρεύεται, γεμίζοντας ολόκληρο τον χώρο, από το δάπεδο μέχρι την οροφή. Στην τελευταία περίπτωση, μόνο ένας ηλεκτρονικός αισθητήρας μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να σώσει την κατάσταση, ανταποκρινόμενος στην παραμικρή αύξηση της συγκέντρωσης τοξικών αναθυμιάσεων στην ατμόσφαιρα του δωματίου.

Τι πρέπει να γνωρίζετε για το μονοξείδιο του άνθρακα:

Υπό τυπικές συνθήκες, η πυκνότητα του μονοξειδίου του άνθρακα είναι 1,25 kg/m3, η οποία είναι πολύ κοντά στο ειδικό βάρος του αέρα 1,25 kg/m3. Το ζεστό και ακόμη ζεστό μονοξείδιο ανεβαίνει εύκολα στην οροφή και καθώς κρυώνει, καθιζάνει και αναμιγνύεται με τον αέρα.
Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι άγευστο, άχρωμο και άοσμο, ακόμη και σε υψηλές συγκεντρώσεις.
Για να ξεκινήσει ο σχηματισμός μονοξειδίου του άνθρακα, αρκεί να θερμανθεί το μέταλλο σε επαφή με τον άνθρακα σε θερμοκρασία 400-500 o C.
Το αέριο είναι ικανό να καεί στον αέρα, απελευθερώνοντας μεγάλη ποσότητα θερμότητας, περίπου 111 kJ/mol.

Όχι μόνο είναι επικίνδυνη η εισπνοή μονοξειδίου του άνθρακα, αλλά το μείγμα αερίου-αέρα μπορεί να εκραγεί όταν η συγκέντρωση όγκου φτάσει από 12,5% σε 74%. Υπό αυτή την έννοια, το μείγμα αερίων είναι παρόμοιο με το οικιακό μεθάνιο, αλλά πολύ πιο επικίνδυνο από το αέριο δικτύου.

Το μεθάνιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και λιγότερο τοξικό όταν εισπνέεται· επιπλέον, χάρη στην προσθήκη ενός ειδικού πρόσθετου - μερκαπτάνης - στη ροή του αερίου, η παρουσία του στο δωμάτιο μπορεί εύκολα να ανιχνευθεί με τη μυρωδιά. Εάν η κουζίνα έχει ελαφρά αέρια, μπορείτε να μπείτε στο δωμάτιο και να το αερίσετε χωρίς επιπτώσεις στην υγεία.

Με το μονοξείδιο του άνθρακα όλα είναι πιο περίπλοκα. Η στενή σχέση μεταξύ CO και αέρα εμποδίζει την αποτελεσματική απομάκρυνση του νέφους τοξικών αερίων. Καθώς ψύχεται, το νέφος αερίου θα εγκατασταθεί σταδιακά στην περιοχή του δαπέδου. Εάν ενεργοποιηθεί ανιχνευτής μονοξειδίου του άνθρακα ή ανιχνευθεί διαρροή προϊόντων καύσης από σόμπα ή λέβητα στερεών καυσίμων, είναι απαραίτητο να ληφθούν άμεσα μέτρα αερισμού, διαφορετικά τα παιδιά και τα κατοικίδια θα είναι τα πρώτα που θα υποφέρουν.

Αυτή η ιδιότητα ενός νέφους μονοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν ευρέως για την καταπολέμηση τρωκτικών και κατσαρίδων, αλλά η αποτελεσματικότητα μιας επίθεσης αερίου είναι σημαντικά χαμηλότερη από τα σύγχρονα μέσα και ο κίνδυνος δηλητηρίασης είναι δυσανάλογα υψηλότερος.

Προς ενημέρωσή σας! Ένα νέφος αερίου CO, απουσία αερισμού, μπορεί να διατηρήσει τις ιδιότητές του αμετάβλητες για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Εάν υπάρχει υποψία συσσώρευσης μονοξειδίου του άνθρακα σε υπόγεια, βοηθητικά δωμάτια, λεβητοστάσια, κελάρια, το πρώτο βήμα είναι να διασφαλιστεί ο μέγιστος αερισμός με ρυθμό ανταλλαγής αερίων 3-4 μονάδες την ώρα.

Προϋποθέσεις για την εμφάνιση αναθυμιάσεων στο δωμάτιο

Το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας δεκάδες χημικές αντιδράσεις, αλλά αυτό απαιτεί συγκεκριμένα αντιδραστήρια και συνθήκες για την αλληλεπίδρασή τους. Ο κίνδυνος δηλητηρίασης από αέρια με αυτόν τον τρόπο είναι πρακτικά μηδενικός. Οι κύριοι λόγοι για την εμφάνιση μονοξειδίου του άνθρακα σε λεβητοστάσιο ή χώρο κουζίνας παραμένουν δύο παράγοντες:

Κακή ροή και μερική ροή προϊόντων καύσης από την πηγή καύσης στον χώρο της κουζίνας.
Ακατάλληλη λειτουργία εξοπλισμού λέβητα, αερίου και κλιβάνου.
Πυρκαγιές και τοπικές πυρκαγιές πλαστικών, καλωδιώσεων, πολυμερών επιστρώσεων και υλικών.
Αέρια απόβλητα από γραμμές αποχέτευσης.

Η πηγή του μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να είναι η δευτερογενής καύση τέφρας, χαλαρές εναποθέσεις αιθάλης στις καμινάδες, αιθάλης και ρητίνης που είναι ενσωματωμένες στις πλινθοδομές του τζακιού και των πυροσβεστήρων αιθάλης.

Τις περισσότερες φορές, η πηγή του αερίου CO είναι τα σιγασμένα κάρβουνα που καίγονται στην εστία όταν η βαλβίδα είναι κλειστή. Ιδιαίτερα πολύ αέριο απελευθερώνεται κατά τη θερμική αποσύνθεση των καυσόξυλων απουσία αέρα· περίπου το ήμισυ του νέφους αερίων καταλαμβάνεται από μονοξείδιο του άνθρακα. Ως εκ τούτου, τυχόν πειράματα με το κάπνισμα κρέατος και ψαριών με τη χρήση της ομίχλης που προέρχεται από το σιγασματικό τρίψιμο θα πρέπει να διεξάγονται μόνο στην ύπαιθρο.

Μια μικρή ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί επίσης να εμφανιστεί κατά το μαγείρεμα. Για παράδειγμα, όποιος έχει συναντήσει την εγκατάσταση λεβήτων θέρμανσης αερίου με κλειστή εστία στην κουζίνα γνωρίζει πώς αντιδρούν οι αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα στις τηγανητές πατάτες ή σε οποιοδήποτε φαγητό μαγειρεμένο σε βραστό λάδι.

Η ύπουλη φύση του μονοξειδίου του άνθρακα

Ο κύριος κίνδυνος του μονοξειδίου του άνθρακα είναι ότι είναι αδύνατο να αισθανθεί και να αισθανθεί την παρουσία του στην ατμόσφαιρα ενός δωματίου έως ότου το αέριο εισέλθει στο αναπνευστικό σύστημα με τον αέρα και διαλυθεί στο αίμα.

Οι συνέπειες της εισπνοής CO εξαρτώνται από τη συγκέντρωση του αερίου στον αέρα και τη διάρκεια παραμονής στο δωμάτιο:

Ο πονοκέφαλος, η αδιαθεσία και η ανάπτυξη μιας κατάστασης υπνηλίας ξεκινούν όταν η ογκομετρική περιεκτικότητα σε αέρια στον αέρα είναι 0,009-0,011%. Ένα σωματικά υγιές άτομο μπορεί να αντέξει έως και τρεις ώρες έκθεσης σε μολυσμένη ατμόσφαιρα.
Ναυτία, έντονος μυϊκός πόνος, σπασμοί, λιποθυμία, απώλεια προσανατολισμού μπορεί να αναπτυχθούν σε συγκέντρωση 0,065-0,07%. Ο χρόνος που δαπανάται στο δωμάτιο μέχρι την εμφάνιση των αναπόφευκτων συνεπειών είναι μόνο 1,5-2 ώρες.
Όταν η συγκέντρωση του μονοξειδίου του άνθρακα είναι πάνω από 0,5%, ακόμη και λίγα δευτερόλεπτα παραμονής σε χώρο μολυσμένο από αέρια σημαίνει θάνατο.

Ακόμα κι αν ένα άτομο βγήκε με ασφάλεια από ένα δωμάτιο με υψηλή συγκέντρωση μονοξειδίου του άνθρακα μόνο του, θα χρειαστεί ιατρική φροντίδα και χρήση αντιδότων, καθώς οι συνέπειες της δηλητηρίασης του κυκλοφορικού συστήματος και της διαταραχής της κυκλοφορίας του αίματος στον εγκέφαλο θα εξακολουθήσουν να εμφανίζονται, μόνο λίγο αργότερα.

Τα μόρια μονοξειδίου του άνθρακα απορροφώνται καλά από το νερό και τα αλατούχα διαλύματα. Ως εκ τούτου, συνηθισμένες πετσέτες και χαρτοπετσέτες βρεγμένες με οποιοδήποτε διαθέσιμο νερό χρησιμοποιούνται συχνά ως τα πρώτα διαθέσιμα μέσα προστασίας. Αυτό σας επιτρέπει να σταματήσετε το μονοξείδιο του άνθρακα να εισέλθει στο σώμα σας για λίγα λεπτά μέχρι να μπορέσετε να βγείτε από το δωμάτιο.

Αυτή η ιδιότητα του μονοξειδίου του άνθρακα γίνεται συχνά κατάχρηση από ορισμένους ιδιοκτήτες εξοπλισμού θέρμανσης που έχει ενσωματωμένους αισθητήρες CO. Όταν ενεργοποιείται ένας ευαίσθητος αισθητήρας, αντί να αερίζεται το δωμάτιο, η συσκευή συχνά καλύπτεται απλώς με μια βρεγμένη πετσέτα. Ως αποτέλεσμα, μετά από δώδεκα τέτοιους χειρισμούς, ο αισθητήρας μονοξειδίου του άνθρακα αποτυγχάνει και ο κίνδυνος δηλητηρίασης αυξάνεται κατά μια τάξη μεγέθους.

Τεχνικά συστήματα ανίχνευσης μονοξειδίου του άνθρακα

Στην πραγματικότητα, σήμερα υπάρχει μόνο ένας τρόπος για την επιτυχή καταπολέμηση του μονοξειδίου του άνθρακα, χρησιμοποιώντας ειδικές ηλεκτρονικές συσκευές και αισθητήρες που καταγράφουν τις υπερβολικές συγκεντρώσεις CO στο δωμάτιο. Μπορείτε, φυσικά, να κάνετε κάτι πιο απλό, για παράδειγμα, να εγκαταστήσετε ισχυρό εξαερισμό, όπως κάνουν όσοι θέλουν να χαλαρώσουν δίπλα σε ένα πραγματικό τζάκι από τούβλα. Αλλά σε μια τέτοια λύση υπάρχει ένας ορισμένος κίνδυνος δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα κατά την αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος στον σωλήνα, και επιπλέον, η διαβίωση κάτω από ένα ισχυρό ρεύμα δεν είναι επίσης πολύ καλό για την υγεία.

Συσκευή αισθητήρα μονοξειδίου του άνθρακα

Το πρόβλημα του ελέγχου της περιεκτικότητας σε μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα των οικιστικών και βοηθητικών δωματίων σήμερα είναι τόσο πιεστικό όσο και η παρουσία ενός συναγερμού πυρκαγιάς ή ασφαλείας.

Σε εξειδικευμένα καταστήματα εξοπλισμού θέρμανσης και αερίου, μπορείτε να αγοράσετε διάφορες επιλογές για συσκευές παρακολούθησης περιεχομένου αερίου:

Χημικοί συναγερμοί;
Σαρωτές υπερύθρων;
Αισθητήρες στερεάς κατάστασης.

Ο ευαίσθητος αισθητήρας της συσκευής είναι συνήθως εξοπλισμένος με μια ηλεκτρονική πλακέτα που παρέχει ισχύ, βαθμονόμηση και μετατροπή του σήματος σε μια κατανοητή μορφή ένδειξης. Αυτό μπορεί να είναι απλά πράσινα και κόκκινα LED σε έναν πίνακα, μια ηχητική σειρήνα, ψηφιακές πληροφορίες για την έκδοση σήματος σε ένα δίκτυο υπολογιστών ή ένας παλμός ελέγχου για μια αυτόματη βαλβίδα που διακόπτει την παροχή οικιακού αερίου στο λέβητα θέρμανσης.

Είναι σαφές ότι η χρήση αισθητήρων με ελεγχόμενη βαλβίδα διακοπής είναι ένα απαραίτητο μέτρο, αλλά συχνά οι κατασκευαστές εξοπλισμού θέρμανσης κατασκευάζουν σκόπιμα «ασφαλή» για να αποφύγουν κάθε είδους χειρισμούς με την ασφάλεια του εξοπλισμού αερίου.

Όργανα ελέγχου χημικών και στερεάς κατάστασης

Η φθηνότερη και πιο προσιτή έκδοση του αισθητήρα με χημικό δείκτη κατασκευάζεται με τη μορφή διχτυωτή φιάλης, εύκολα διαπερατή στον αέρα. Μέσα στη φιάλη υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια που χωρίζονται από ένα πορώδες χώρισμα εμποτισμένο με αλκαλικό διάλυμα. Η εμφάνιση μονοξειδίου του άνθρακα οδηγεί σε ενανθράκωση του ηλεκτρολύτη, η αγωγιμότητα του αισθητήρα πέφτει απότομα, η οποία διαβάζεται αμέσως από τα ηλεκτρονικά ως σήμα συναγερμού. Μετά την εγκατάσταση, η συσκευή βρίσκεται σε ανενεργή κατάσταση και δεν λειτουργεί έως ότου υπάρχουν ίχνη μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα που υπερβαίνουν την επιτρεπόμενη συγκέντρωση.

Οι αισθητήρες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν σάκους δύο στρώσεων διοξειδίου του κασσιτέρου και ρουθηνίου αντί για ένα κομμάτι αμιάντου εμποτισμένο με αλκάλια. Η εμφάνιση αερίου στον αέρα προκαλεί βλάβη μεταξύ των επαφών της συσκευής αισθητήρα και ενεργοποιεί αυτόματα συναγερμό.

Σαρωτές και ηλεκτρονικοί προφυλακτήρες

Αισθητήρες υπερύθρων που λειτουργούν με βάση την αρχή της σάρωσης του περιβάλλοντος αέρα. Ο ενσωματωμένος αισθητήρας υπερύθρων αντιλαμβάνεται τη λάμψη του LED λέιζερ και ενεργοποιείται μια συσκευή σκανδάλης με βάση μια αλλαγή στην ένταση της απορρόφησης της θερμικής ακτινοβολίας από το αέριο.

Το CO απορροφά πολύ καλά το θερμικό μέρος του φάσματος, επομένως τέτοιες συσκευές λειτουργούν σε λειτουργία φύλακα ή σαρωτή. Το αποτέλεσμα της σάρωσης μπορεί να εμφανιστεί με τη μορφή σήματος δύο χρωμάτων ή ένδειξης της ποσότητας μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα σε ψηφιακή ή γραμμική κλίμακα.

Ποιος αισθητήρας είναι καλύτερος

Για να επιλέξετε σωστά έναν αισθητήρα μονοξειδίου του άνθρακα, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη τον τρόπο λειτουργίας και τη φύση του δωματίου στον οποίο πρόκειται να εγκατασταθεί η συσκευή αισθητήρα. Για παράδειγμα, οι χημικοί αισθητήρες, που θεωρούνται απαρχαιωμένοι, λειτουργούν εξαιρετικά σε λεβητοστάσια και βοηθητικούς χώρους. Μια φθηνή συσκευή ανίχνευσης μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να εγκατασταθεί στο σπίτι ή στο εργαστήριό σας. Στην κουζίνα, το πλέγμα καλύπτεται γρήγορα με εναποθέσεις σκόνης και λίπους, γεγονός που μειώνει απότομα την ευαισθησία του χημικού κώνου.

Οι αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα στερεάς κατάστασης λειτουργούν εξίσου καλά σε όλες τις συνθήκες, αλλά απαιτούν μια ισχυρή εξωτερική πηγή ενέργειας για να λειτουργήσουν. Το κόστος της συσκευής είναι υψηλότερο από την τιμή των συστημάτων χημικών αισθητήρων.

Οι αισθητήρες υπερύθρων είναι οι πιο διαδεδομένοι σήμερα. Χρησιμοποιούνται ενεργά για την ολοκλήρωση συστημάτων ασφαλείας για λέβητες ατομικής θέρμανσης κατοικιών. Ταυτόχρονα, η ευαισθησία του συστήματος ελέγχου πρακτικά δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου λόγω σκόνης ή θερμοκρασίας αέρα. Επιπλέον, τέτοια συστήματα, κατά κανόνα, διαθέτουν ενσωματωμένους μηχανισμούς δοκιμής και βαθμονόμησης, οι οποίοι σας επιτρέπουν να ελέγχετε περιοδικά την απόδοσή τους.

Εγκατάσταση συσκευών παρακολούθησης μονοξειδίου του άνθρακα

Οι αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα πρέπει να εγκαθίστανται και να συντηρούνται αποκλειστικά από εξειδικευμένο προσωπικό. Περιοδικά, τα όργανα υπόκεινται σε επιθεώρηση, βαθμονόμηση, συντήρηση και αντικατάσταση.

Ο αισθητήρας πρέπει να εγκατασταθεί σε απόσταση 1 έως 4 m από την πηγή αερίου· το περίβλημα ή οι αισθητήρες τηλεχειρισμού είναι τοποθετημένοι σε ύψος 150 cm πάνω από το επίπεδο του δαπέδου και πρέπει να βαθμονομούνται σύμφωνα με τα ανώτερα και κατώτερα όρια ευαισθησίας.

Η διάρκεια ζωής των οικιακών ανιχνευτών μονοξειδίου του άνθρακα είναι 5 χρόνια.

συμπέρασμα

Η καταπολέμηση του σχηματισμού μονοξειδίου του άνθρακα απαιτεί προσοχή και υπεύθυνη στάση απέναντι στον εγκατεστημένο εξοπλισμό. Οποιαδήποτε πειράματα με αισθητήρες, ειδικά ημιαγωγούς, μειώνουν απότομα την ευαισθησία της συσκευής, η οποία τελικά οδηγεί σε αύξηση της περιεκτικότητας σε μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της κουζίνας και ολόκληρου του διαμερίσματος, δηλητηριάζοντας σιγά σιγά όλους τους κατοίκους της. Το πρόβλημα της παρακολούθησης του μονοξειδίου του άνθρακα είναι τόσο σοβαρό που είναι πιθανό η χρήση αισθητήρων στο μέλλον να καταστεί υποχρεωτική για όλες τις κατηγορίες ατομικής θέρμανσης.

0,00125 (στους 0 °C) g/cm3 Θερμικές ιδιότητες Θερμοκρασία τήξης −205 °C Θερμοκρασία βρασμού −191,5 °C Ενθαλπία σχηματισμού (st. conv.) −110,52 kJ/mol Χημικές ιδιότητες Διαλυτότητα στο νερό 0,0026 g/100 ml Ταξινόμηση Καν. Αριθμός CAS 630-08-0 Καν. Αριθμός PubChem 281 Καν. Αριθμός EINECS 211-128-3 ΧΑΜΟΓΕΛΑ # Αριθμός μητρώου ΕΚ 006-001-00-2 RTECS FG3500000

Μονοξείδιο του άνθρακα (μονοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα) είναι ένα άχρωμο δηλητηριώδες αέριο (υπό κανονικές συνθήκες) χωρίς γεύση ή οσμή. Χημικός τύπος - CO. Κάτω και ανώτερα όρια συγκέντρωσης διάδοσης της φλόγας: από 12,5 έως 74% (κατ' όγκο).

Μοριακή δομή

Το μόριο CO έχει τριπλό δεσμό, όπως και το μόριο αζώτου N2. Δεδομένου ότι αυτά τα μόρια είναι παρόμοια στη δομή (ισοηλεκτρονικά, διατομικά, έχουν παρόμοια μοριακή μάζα), οι ιδιότητές τους είναι επίσης παρόμοιες - πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού, παρόμοιες τυπικές εντροπίες κ.λπ.

Το μόριο είναι ασθενώς πολωμένο, η ηλεκτρική ροπή του διπόλου του είναι μ = 0,04·10 −29 C m. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι το αρνητικό φορτίο στο μόριο του CO είναι συγκεντρωμένο στο άτομο άνθρακα C − ←O + (η διεύθυνση της διπολικής ροπής στο μόριο είναι αντίθετη από αυτή που υποθέτουμε προηγουμένως). Δυναμικό ιοντισμού 14,0 V, σταθερά σύζευξης δύναμης k = 18,6.

Ιδιότητες

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο. Εύφλεκτος Η λεγόμενη «οσμή μονοξειδίου του άνθρακα» είναι στην πραγματικότητα η μυρωδιά των οργανικών ακαθαρσιών.

Οι κύριοι τύποι χημικών αντιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι οι αντιδράσεις προσθήκης και οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, στις οποίες εμφανίζει αναγωγικές ιδιότητες.

Σε θερμοκρασίες δωματίου, το CO είναι ανενεργό· η χημική του δραστηριότητα αυξάνεται σημαντικά όταν θερμαίνεται και σε διαλύματα (έτσι, σε διαλύματα μειώνει τα άλατα, και άλλα σε μέταλλα ήδη σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν θερμαίνεται, μειώνει επίσης άλλα μέταλλα, για παράδειγμα CO + CuO → Cu + CO 2. Χρησιμοποιείται ευρέως στην πυρομεταλλουργία Η αντίδραση του CO σε διάλυμα με το χλωριούχο παλλάδιο είναι η βάση για την ποιοτική ανίχνευση του CO, βλέπε παρακάτω).

Η οξείδωση του CO στο διάλυμα συμβαίνει συχνά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο με την παρουσία ενός καταλύτη. Κατά την επιλογή του τελευταίου, ο κύριος ρόλος διαδραματίζεται από τη φύση του οξειδωτικού παράγοντα. Έτσι, το KMnO 4 οξειδώνει το CO πιο γρήγορα παρουσία λεπτώς θρυμματισμένου αργύρου, το K 2 Cr 2 O 7 - παρουσία αλάτων, το KClO 3 - παρουσία OsO 4. Γενικά, το CO είναι παρόμοιο στις αναγωγικές του ιδιότητες με το μοριακό υδρογόνο.

Κάτω από τους 830 °C ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας είναι το CO, πάνω από το υδρογόνο. Επομένως, η ισορροπία της αντίδρασης είναι:

έως και 830 °C μετατοπίζεται προς τα δεξιά, πάνω από 830 °C προς τα αριστερά.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) καίγεται με μπλε φλόγα (θερμοκρασία αντίδρασης 700 °C) στον αέρα:

ΔG° 298 = −257 kJ, ΔS° 298 = −86 J/K

Η θερμοκρασία καύσης του CO μπορεί να φτάσει τους 2100 °C· είναι μια αλυσιδωτή καύση, με μικρές ποσότητες ενώσεων που περιέχουν υδρογόνο (νερό, αμμωνία, υδρόθειο κ.λπ.) που χρησιμεύουν ως εκκινητές.

Λόγω της τόσο καλής θερμογόνου δύναμης, το CO είναι συστατικό διαφόρων τεχνικών μιγμάτων αερίων (βλ., για παράδειγμα, αέριο γεννήτριας), που χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, για θέρμανση.

αλογόνα. Η αντίδραση με το χλώριο έχει λάβει τη μεγαλύτερη πρακτική εφαρμογή:

Η αντίδραση είναι εξώθερμη, η θερμική της επίδραση είναι 113 kJ και παρουσία καταλύτη (ενεργού άνθρακα) συμβαίνει σε θερμοκρασία δωματίου. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται το φωσγένιο, μια ουσία που χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους κλάδους της χημείας (και επίσης ως παράγοντας χημικού πολέμου). Με παρόμοιες αντιδράσεις, COF 2 (καρβονυλοφθορίδιο) και COBr 2 (καρβονυλοβρωμίδιο) μπορούν να ληφθούν. Δεν ελήφθη καρβονυλοϊωδίδιο. Η εξωθερμικότητα των αντιδράσεων μειώνεται γρήγορα από F σε I (για αντιδράσεις με F 2 το θερμικό αποτέλεσμα είναι 481 kJ, με Br 2 - 4 kJ). Είναι επίσης δυνατό να ληφθούν μικτά παράγωγα, για παράδειγμα COFCl (για περισσότερες λεπτομέρειες, βλ. παράγωγα αλογόνου ανθρακικού οξέος).

Με την αντίδραση CO με F2, εκτός από το καρβονυλοφθορίδιο, μπορεί κανείς να αποκτήσει μια ένωση υπεροξειδίου (FCO) 2 O 2 . Τα χαρακτηριστικά του: σημείο τήξεως −42 °C, σημείο βρασμού +16 °C, έχει χαρακτηριστική οσμή (παρόμοια με τη μυρωδιά του όζοντος), όταν θερμαίνεται πάνω από 200 °C, αποσυντίθεται εκρηκτικά (προϊόντα αντίδρασης CO 2, O 2 και COF 2 ), σε όξινο μέσο αντιδρά με ιωδιούχο κάλιο σύμφωνα με την εξίσωση:

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) αντιδρά με τα χαλκογόνα. Με το θείο σχηματίζει θειούχο άνθρακα COS, η αντίδραση συμβαίνει όταν θερμαίνεται, σύμφωνα με την εξίσωση:

ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K

Παρόμοιο σεληνοξείδιο του άνθρακα COSe και τελλουροξείδιο του άνθρακα COTe ελήφθησαν επίσης.

Επαναφέρει το SO 2:

Με τα μέταλλα μετάπτωσης σχηματίζει πολύ πτητικές, εύφλεκτες και τοξικές ενώσεις - Καρβονύλια, όπως Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 κ.λπ.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό, αλλά δεν αντιδρά με αυτό. Επίσης δεν αντιδρά με διαλύματα αλκαλίων και οξέων. Ωστόσο, αντιδρά με τήγματα αλκαλίων για να σχηματίσει τις αντίστοιχες μορφές:

Η αντίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) με μέταλλο καλίου σε διάλυμα αμμωνίας είναι ενδιαφέρουσα. Αυτό παράγει την εκρηκτική ένωση διοξοδικανθρακικό κάλιο:

Η τοξική επίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) οφείλεται στον σχηματισμό καρβοξυαιμοσφαιρίνης - ένα πολύ ισχυρότερο σύμπλοκο καρβονυλίου με την αιμοσφαιρίνη, σε σύγκριση με το σύμπλεγμα αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο (οξυαιμοσφαιρίνη), εμποδίζοντας έτσι τις διαδικασίες μεταφοράς οξυγόνου και κυτταρικής αναπνοής. Οι συγκεντρώσεις στον αέρα άνω του 0,1% οδηγούν σε θάνατο μέσα σε μία ώρα.

Ιστορία της ανακάλυψης

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) παρασκευάστηκε για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό Jacques de Lassonne θερμαίνοντας το οξείδιο του ψευδαργύρου με άνθρακα, αλλά αρχικά θεωρήθηκε λανθασμένα με υδρογόνο επειδή έκαιγε με μπλε φλόγα.

Το γεγονός ότι αυτό το αέριο περιέχει άνθρακα και οξυγόνο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο χημικό William Cruickshank. Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) έξω από την ατμόσφαιρα της Γης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Βέλγο επιστήμονα M. Migeotte το 1949 από την παρουσία μιας κύριας δονητικής-περιστροφικής ζώνης στο φάσμα υπερύθρων του Ήλιου.

Παραλαβή

Βιομηχανική μέθοδος

Σχηματίζεται κατά την καύση άνθρακα ή ενώσεων με βάση τον άνθρακα (για παράδειγμα, βενζίνη) υπό συνθήκες έλλειψης οξυγόνου:

(η θερμική επίδραση αυτής της αντίδρασης είναι 220 kJ),

ή κατά τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα με ζεστό άνθρακα:

(ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K)

Αυτή η αντίδραση συμβαίνει κατά τη διάρκεια πυρκαγιάς σόμπας όταν ο αποσβεστήρας της σόμπας έχει κλείσει πολύ νωρίς (πριν καούν τελείως τα κάρβουνα). Το προκύπτον μονοξείδιο του άνθρακα (II), λόγω της τοξικότητάς του, προκαλεί φυσιολογικές διαταραχές ("αναθυμιάσεις") και ακόμη και θάνατο (βλ. παρακάτω), εξ ου και ένα από τα ασήμαντα ονόματα - "μονοξείδιο του άνθρακα".

Η αντίδραση αναγωγής του διοξειδίου του άνθρακα είναι αναστρέψιμη· η επίδραση της θερμοκρασίας στην κατάσταση ισορροπίας αυτής της αντίδρασης φαίνεται στο γράφημα. Η ροή μιας αντίδρασης προς τα δεξιά εξασφαλίζεται από τον παράγοντα εντροπίας και προς τα αριστερά από τον παράγοντα ενθαλπίας. Σε θερμοκρασίες κάτω των 400 °C η ισορροπία μετατοπίζεται σχεδόν πλήρως προς τα αριστερά και σε θερμοκρασίες πάνω από 1000 °C προς τα δεξιά (προς το σχηματισμό CO). Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης είναι πολύ χαμηλός, επομένως το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι αρκετά σταθερό υπό κανονικές συνθήκες. Αυτή η ισορροπία έχει ένα ειδικό όνομα Ισορροπία μπουντουάρ.

Μείγματα μονοξειδίου του άνθρακα (II) με άλλες ουσίες λαμβάνονται με τη διέλευση αέρα, υδρατμών κ.λπ. από ένα στρώμα θερμού κωκ, άνθρακα ή καφέ άνθρακα κ.λπ. (βλέπε αέριο γεννήτριας, αέριο νερού, μικτό αέριο, αέριο σύνθεσης ).

Εργαστηριακή μέθοδος

Αποσύνθεση υγρού μυρμηκικού οξέος υπό τη δράση θερμού πυκνού θειικού οξέος ή διέλευση μυρμηκικού οξέος πάνω από οξείδιο του φωσφόρου P 2 O 5. Σχέδιο αντίδρασης:

Είναι επίσης δυνατή η επεξεργασία του μυρμηκικού οξέος με χλωροσουλφονικό οξύ. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε συνηθισμένες θερμοκρασίες σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Θέρμανση μίγματος οξαλικού και πυκνού θειικού οξέος. Η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση:

Το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώνεται μαζί με το CO μπορεί να αφαιρεθεί περνώντας το μείγμα από νερό βαρίτη.

Θέρμανση μίγματος εξακυανοφερρικού καλίου (II) με πυκνό θειικό οξύ. Η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση:

Προσδιορισμός μονοξειδίου του άνθρακα (II)

Η παρουσία του CO μπορεί να προσδιοριστεί ποιοτικά με το σκουρόχρωμο των διαλυμάτων χλωριούχου παλλαδίου (ή χαρτιού εμποτισμένου σε αυτό το διάλυμα). Το σκουρόχρωμο σχετίζεται με την απελευθέρωση λεπτόμεταλλου παλλαδίου σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

Αυτή η αντίδραση είναι πολύ ευαίσθητη. Πρότυπο διάλυμα: 1 γραμμάριο χλωριούχου παλλαδίου ανά λίτρο νερού.

Ο ποσοτικός προσδιορισμός του μονοξειδίου του άνθρακα (II) βασίζεται στην ιωδομετρική αντίδραση:

Εφαρμογή

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα ενδιάμεσο αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται σε αντιδράσεις με υδρογόνο σε κρίσιμες βιομηχανικές διεργασίες για την παραγωγή οργανικών αλκοολών και ευθύγραμμων υδρογονανθράκων.
Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) χρησιμοποιείται για την επεξεργασία κρέατος ζώων και ψαριών, δίνοντάς τους έντονο κόκκινο χρώμα και όψη φρεσκάδας χωρίς να αλλάζει η γεύση (en: Clear smoke ή en: Tasteless smoke technology). Η επιτρεπόμενη συγκέντρωση CO είναι 200 mg/kg κρέατος.
Το μονοξείδιο του άνθρακα από την εξάτμιση του κινητήρα χρησιμοποιήθηκε από τους Ναζί κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου για τη μαζική δολοφονία ανθρώπων μέσω δηλητηρίασης.

Μονοξείδιο του άνθρακα (II) στην ατμόσφαιρα της Γης

Υπάρχουν φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές εισόδου στο