Karbon monoksida memiliki struktur molekul. Dengan hati-hati! Karbon monoksida di dalam rumah! Fisiologi manusia normal

Karbon membentuk dua oksida yang sangat stabil (CO dan CO 2), tiga oksida yang kurang stabil (C 3 O 2, C 5 O 2 dan C 12 O 9), sejumlah oksida yang tidak stabil atau kurang dipelajari (C 2 O, C 2 O 3 dll.) dan grafit oksida non-stoikiometri. Di antara oksida-oksida ini, CO dan CO 2 memainkan peran khusus.

DEFINISI

Karbon monoksida Dalam kondisi normal, gas yang mudah terbakar tidak berwarna dan tidak berbau.

Ini cukup beracun karena kemampuannya membentuk kompleks dengan hemoglobin, yang kira-kira 300 kali lebih stabil dibandingkan kompleks oksigen-hemoglobin.

DEFINISI

Karbon dioksida dalam kondisi normal, ini adalah gas tidak berwarna, kira-kira 1,5 kali lebih berat dari udara, sehingga dapat dituangkan seperti cairan dari satu wadah ke wadah lainnya.

Massa 1 liter CO 2 dalam kondisi normal adalah 1,98 g Kelarutan karbon dioksida dalam air rendah: 1 volume air pada 20 o C melarutkan 0,88 volume CO 2, dan pada 0 o C - 1,7 volume.

Oksidasi langsung karbon dengan kekurangan oksigen atau udara menyebabkan pembentukan CO, dengan jumlah yang cukup, CO 2 terbentuk. Beberapa sifat oksida ini disajikan dalam tabel. 1.

Tabel 1. Sifat fisik karbon oksida.

Produksi karbon monoksida

CO murni dapat diperoleh di laboratorium dengan mendehidrasi asam format (HCOOH) dengan asam sulfat pekat pada suhu ~140 °C:

HCOOH = CO + H2O.

Dalam jumlah kecil, karbon dioksida dapat dengan mudah diperoleh melalui aksi asam pada karbonat:

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

Pada skala industri, CO 2 diproduksi terutama sebagai produk sampingan dalam proses sintesis amonia:

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2;

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

Karbon dioksida dalam jumlah besar dihasilkan oleh pembakaran batu kapur:

CaCO3 = CaO + CO2.

Sifat kimia karbon monoksida

Karbon monoksida reaktif secara kimia pada suhu tinggi. Ini terbukti menjadi agen pereduksi yang kuat. Bereaksi dengan oksigen, klorin, belerang, amonia, alkali, logam.

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

CO + H 2 = CH 4 + H 2 O (t = 150 - 200 o C, cat. Ni);

CO + 2H 2 = CH 3 OH (t = 250 - 300 o C, cat. CuO/Cr 2 O 3);

2CO + O 2 = 2CO 2 (kucing MnO 2 /CuO);

CO + Cl 2 = CCl 2 O(t = 125 - 150 o C, kat. C);

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

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

Karbon dioksida menunjukkan sifat asam: bereaksi dengan basa dan amonia hidrat. Direduksi oleh logam aktif, hidrogen, karbon.

CO 2 + NaOH encer = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH konsentrasi = 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, cat. 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.

Aplikasi karbon monoksida

Karbon monoksida banyak digunakan sebagai bahan bakar dalam bentuk gas generator atau gas air dan juga terbentuk ketika banyak logam dipisahkan dari oksidanya melalui reduksi dengan batubara. Gas produser dihasilkan dengan mengalirkan udara melalui batu bara panas. Ini mengandung sekitar 25% CO, 4% CO2 dan 70% N2 dengan sedikit H2 dan CH4 62.

Penggunaan karbon dioksida paling sering disebabkan oleh sifat fisiknya. Ini digunakan sebagai zat pendingin, untuk minuman berkarbonasi, dalam produksi plastik ringan (berbusa), dan juga sebagai gas untuk menciptakan atmosfer inert.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

Latihan	Tentukan berapa kali karbon monoksida (IV)CO 2 lebih berat daripada udara.
Larutan	Perbandingan massa suatu gas dengan massa gas lain yang diambil dalam volume yang sama, pada suhu yang sama dan tekanan yang sama disebut massa jenis relatif gas pertama terhadap gas kedua. Nilai ini menunjukkan berapa kali gas pertama lebih berat atau lebih ringan dibandingkan gas kedua. Berat molekul relatif udara dianggap 29 (dengan mempertimbangkan kandungan nitrogen, oksigen, dan gas lain di udara). Perlu dicatat bahwa konsep "massa molekul relatif udara" digunakan secara kondisional, karena udara adalah campuran gas. D udara (CO 2) = M r (CO 2) / M r (udara); D udara (CO 2) = 44/29 = 1,517. M r (CO 2) = A r (C) + 2×A r (O) = 12 + 2× 16 = 12 + 32 = 44.
Menjawab	Karbon monoksida (IV)CO 2 1,517 kali lebih berat dari udara.

Memiliki ikatan rangkap tiga. Karena molekul-molekul ini memiliki struktur yang serupa, sifat-sifatnya juga serupa - titik leleh dan titik didih yang sangat rendah, nilai entropi standar yang mendekati, dll.

Dalam kerangka metode ikatan valensi, struktur molekul CO dapat digambarkan dengan rumus: C≡O:, dan ikatan ketiga terbentuk menurut mekanisme donor-akseptor, dimana karbon merupakan donor pasangan elektron. , dan oksigen adalah akseptornya.

Menurut metode orbital molekul, konfigurasi elektron molekul CO yang tidak tereksitasi adalah σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C. Ikatan rangkap tiga terbentuk σ -koneksi terbentuk karena σz pasangan elektron, dan elektron berada pada tingkat degenerasi ganda π x, kamu sesuai dengan dua σ - koneksi. Elektron dalam orbital σ C non-ikatan dan orbital σ O berhubungan dengan dua pasangan elektron, salah satunya terletak di atom, yang lain di atom.

Karena adanya ikatan rangkap tiga, molekul CO sangat kuat (energi disosiasi 1069 kJ/mol, atau 256 kkal/mol, lebih besar dibandingkan molekul diatomik lainnya) dan memiliki jarak antar inti yang kecil (d C≡ O = 0,1128 nm atau 1,13Å).

Molekulnya terpolarisasi lemah, momen listrik dipolnya μ = 0,04·10 -29 C m (arah momen dipol C - →O +). Potensi ionisasi 14,0 V, konstanta kopling gaya k = 18,6.

Sejarah penemuan

Karbon monoksida pertama kali diproduksi oleh ahli kimia Perancis Jacques de Lassonne dengan memanaskan seng oksida dengan batu bara, namun pada awalnya disalahartikan sebagai hidrogen karena terbakar dengan api biru. Fakta bahwa gas ini mengandung karbon dan oksigen ditemukan oleh ahli kimia Inggris William Cruickshank. Karbon monoksida di atmosfer bumi pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Belgia M. Migeotte pada tahun 1949 dengan adanya pita getaran-rotasi utama dalam spektrum IR Matahari.

Karbon monoksida di atmosfer bumi

Ada sumber masuk alami dan antropogenik. Dalam kondisi alami, di permukaan bumi, CO terbentuk selama dekomposisi senyawa organik secara anaerobik yang tidak lengkap dan selama pembakaran biomassa, terutama selama kebakaran hutan dan padang rumput. Karbon monoksida terbentuk di dalam tanah baik secara biologis (dilepaskan oleh organisme hidup) maupun non-biologis. Pelepasan karbon monoksida akibat senyawa fenolik yang umum di tanah, mengandung gugus OCH 3 atau OH pada posisi orto atau para relatif terhadap gugus hidroksil pertama, telah dibuktikan secara eksperimental.

Keseimbangan keseluruhan antara produksi CO non-biologis dan oksidasinya oleh mikroorganisme bergantung pada kondisi lingkungan tertentu, terutama pada tujuannya. Misalnya, karbon monoksida dilepaskan langsung ke atmosfer dari tanah kering, sehingga menciptakan konsentrasi gas maksimum lokal.

Di atmosfer, CO adalah produk rantai reaksi yang melibatkan metana dan hidrokarbon lainnya (terutama isoprena).

Sumber utama CO antropogenik saat ini adalah gas buang dari mesin pembakaran internal. Karbon monoksida terbentuk ketika bahan bakar hidrokarbon dibakar di mesin pembakaran internal pada suhu yang tidak mencukupi atau pengaturan pasokan udara yang buruk (tidak cukup oksigen untuk mengoksidasi CO menjadi CO 2). Di masa lalu, sebagian besar kontribusi antropogenik CO ke atmosfer berasal dari gas penerangan yang digunakan untuk penerangan dalam ruangan. Komposisinya kira-kira sama, yaitu mengandung hingga 45% karbon monoksida. Saat ini, di sektor utilitas publik, gas ini digantikan oleh gas alam yang jauh lebih tidak beracun (perwakilan yang lebih rendah dari seri homolog - propana, dll.)

Masukan CO dari sumber alami dan antropogenik kurang lebih sama.

Karbon monoksida di atmosfer bersirkulasi dengan cepat: waktu tinggal rata-ratanya sekitar 0,1 tahun, dioksidasi oleh hidroksil menjadi karbon dioksida.

Kuitansi

Metode industri

2C + O 2 → 2CO (efek termal dari reaksi ini adalah 22 kJ),

2. atau saat memulihkan dengan batu bara panas:

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

Reaksi ini sering terjadi pada kebakaran kompor jika peredam kompor ditutup terlalu dini (sebelum bara api benar-benar habis). Karbon monoksida yang terbentuk dalam hal ini, karena toksisitasnya, menyebabkan gangguan fisiologis (“asap”) dan bahkan kematian (lihat di bawah), oleh karena itu salah satu nama sepelenya adalah “karbon monoksida”. Gambaran reaksi yang terjadi di dalam tungku ditunjukkan pada diagram.

Reaksi reduksi karbon dioksida bersifat reversibel, pengaruh suhu terhadap keadaan kesetimbangan reaksi ini ditunjukkan pada grafik. Aliran reaksi ke kanan ditentukan oleh faktor entropi, dan ke kiri oleh faktor entalpi. Pada suhu di bawah 400°C kesetimbangan hampir seluruhnya bergeser ke kiri, dan pada suhu di atas 1000°C ke kanan (ke arah pembentukan CO). Pada suhu rendah, laju reaksi ini sangat rendah, sehingga karbon monoksida cukup stabil pada kondisi normal. Kesetimbangan ini mempunyai nama khusus Keseimbangan kamar kerja.

3. Campuran karbon monoksida dengan zat lain diperoleh dengan melewatkan udara, uap air, dll. melalui lapisan kokas panas, batu bara atau batu bara coklat, dll. (lihat,).

Metode laboratorium

Efek fisiologis, toksisitas

Karbon monoksida sangat berbahaya karena tidak menyebabkan dan bahkan... Tanda-tanda keracunan antara lain sakit kepala, pusing, dan kehilangan kesadaran. Efek toksik karbon monoksida didasarkan pada fakta bahwa karbon monoksida mengikat darah lebih kuat daripada oksigen (ini membentuk karboksihemoglobin), sehingga menghalangi proses transportasi oksigen dan respirasi sel. karbon monoksida di udara perusahaan industri adalah 0,02 mg/l.

TLV (batas konsentrasi konsentrasi, AS): 25 ppm; 29 mg/m 3 (sebagai TWA - rata-rata shift AS) (ACGIH 1994-1995). MAC (konsentrasi maksimum yang diijinkan, AS): 30 ppm; 33mg/m3; Kehamilan: B (efek berbahaya mungkin terjadi bahkan pada tingkat MAK) (1993)

Perlindungan Karbon Monoksida

Properti

Karbon monoksida adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Yang disebut “bau karbon monoksida” sebenarnya adalah bau kotoran organik.

Sifat karbon monoksida

Massa molekul	28,01
Suhu leleh	−205°C
Suhu mendidih	−191,5°C
Kelarutan	Sangat sedikit larut dalam (2,3 ml CO/100 ml H 2 O pada 20°C)
Kepadatan ρ	0,00125 g/cm 3 (pada 0°C)
Entalpi pembentukan standar ΔH	−110,52 kJ/mol (g) (pada 298 K)
Energi pembentukan standar Gibbs ΔG	−137,14 kJ/mol (g) (pada 298 K)
Entropi standar formasi S	197,54 J/mol K (g) (pada 298 K)
Molar standar C p	29,11 J/mol K (g) (pada 298 K)
Entalpi leleh ΔH pl	0,838 kJ/mol
Entalpi titik didih ΔH mendidih	6,04 kJ/mol
tidak kritis	−140,23°C
P kritis	3,499MPa
ρ kritis	0,301 gram/cm3

Jenis utama reaksi kimia yang melibatkan karbon monoksida adalah reaksi adisi dan menunjukkan sifat pereduksi.

Pada suhu kamar, CO tidak aktif, aktivitas kimianya meningkat secara signifikan ketika dipanaskan dan dalam larutan (misalnya, dalam larutan ia mereduksi garam dan lainnya menjadi logam pada suhu kamar. Ketika dipanaskan, ia juga mereduksi logam lain, misalnya CO + CuO → Cu + CO 2 Ini banyak digunakan dalam pirometalurgi.Reaksi CO dalam larutan dengan paladium klorida adalah dasar untuk deteksi kualitatif CO, lihat di bawah).

Oksidasi CO dalam larutan seringkali terjadi pada tingkat yang nyata hanya dengan adanya katalis. Ketika memilih yang terakhir, peran utama dimainkan oleh sifat zat pengoksidasi. Jadi, CO teroksidasi paling cepat dengan adanya perak yang dihancurkan halus, - dengan adanya garam, - dengan adanya OsO 4. Secara umum, sifat reduksi CO mirip dengan molekul hidrogen.

Di bawah 830°C zat pereduksi yang lebih kuat adalah CO, dan di atasnya adalah hidrogen. Oleh karena itu, kesetimbangan reaksinya adalah:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 kJ

hingga 830°C digeser ke kanan, di atas 830°C ke kiri.

Menariknya, ada bakteri yang, melalui oksidasi CO, memperoleh energi yang mereka perlukan untuk hidup.

Karbon monoksida terbakar dengan nyala biru (suhu reaksi 700°C) di udara:

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

Temperatur pembakaran CO bisa mencapai 2100°C; ini merupakan pembakaran berantai, dengan sejumlah kecil senyawa yang mengandung hidrogen (air, dll.) sebagai inisiatornya.

Karena nilai kalornya yang begitu baik, CO merupakan komponen dari berbagai campuran gas teknis (lihat, misalnya), yang antara lain digunakan untuk pemanasan.

Karbon monoksida bereaksi dengan . Reaksi dengan penerapan praktis terbesar adalah

Karbon monoksida– CO (karbon monoksida) adalah racun mematikan dan berbahaya yang mengikat jauh lebih kuat daripada oksigen pemberi kehidupan. Ini adalah gas beracun yang tidak berwarna (dalam kondisi normal) tanpa rasa atau bau. Rumus kimia – CO. Kematian terjadi ketika karbon monoksida bergabung dengan 80% hemoglobin. Karbon monoksida terkandung (hingga 12%) dalam gas buang mobil.

Jenis utama reaksi kimia yang melibatkan karbon monoksida adalah reaksi adisi dan reaksi redoks, yang menunjukkan sifat reduksi.

Pada suhu kamar, karbon monoksida tidak aktif, aktivitas kimianya meningkat secara signifikan ketika dipanaskan dan dalam larutan. Jadi, dalam larutan ia mereduksi garam Au, Pt, Pd dan lainnya menjadi logam pada suhu kamar. Bila dipanaskan juga mereduksi logam lain, misalnya CO + CuO = Cu + CO 2. Ini banyak digunakan dalam pirometalurgi. Metode deteksi kualitatif karbon monoksida didasarkan pada reaksi CO dalam larutan dengan paladium klorida.

Menariknya, ada hewan yang mampu memperoleh energi yang mereka butuhkan untuk hidup melalui oksidasi CO.

Seperti telah disebutkan, karbon monoksida sangat berbahaya. Tanda-tanda keracunan: sakit kepala dan pusing; ada tinitus, sesak napas, jantung berdebar, mata berkedip-kedip, wajah kemerahan, kelemahan umum, mual, dan kadang muntah; dalam kasus yang parah, kejang, kehilangan kesadaran, koma.

Ada kasus ketika beberapa pengemudi yang lalai menghabiskan malam di musim dingin di dalam mobil yang diparkir di garasi, yang pintunya tertutup. Untuk tidur nyenyak, mereka menyalakan mesin dan mematikannya. Biasanya, karbon monoksida menumpuk di garasi dan orang-orang yang ceroboh meninggal. Penulis sebuah buku dengan tepat mengatakan bahwa “menyalakan mesin di garasi kecil dengan pintu tertutup berarti bunuh diri”.

Efek toksik CO disebabkan oleh pembentukan karboksihemoglobin - kompleks karbonil dengan hemoglobin yang jauh lebih kuat dibandingkan dengan kompleks hemoglobin dengan oksigen. Dengan demikian, proses transportasi oksigen dan respirasi sel terhambat. Konsentrasi di udara lebih dari 0,1% menyebabkan kematian dalam waktu satu jam.

Kombinasi karbon monoksida dengan hemoglobin bersifat reversibel. Korban harus dibawa ke udara segar. Dengan keracunan ringan, hiperventilasi paru-paru dengan oksigen sudah cukup.

Ada sumber karbon monoksida alami dan antropogenik yang memasuki atmosfer bumi. Masukan CO dari sumber alami dan antropogenik kurang lebih sama. Dalam kondisi alami, di permukaan bumi, karbon monoksida terbentuk selama dekomposisi senyawa organik anaerobik yang tidak lengkap dan selama pembakaran biomassa, terutama selama kebakaran hutan dan padang rumput.

Sumber utama CO antropogenik saat ini adalah gas buang dari mesin pembakaran internal.

Setiap orang yang pernah berurusan dengan pengoperasian sistem pemanas - kompor, ketel uap, ketel uap, pemanas air, yang dirancang untuk bahan bakar rumah tangga dalam bentuk apa pun - tahu betapa berbahayanya karbon monoksida bagi manusia. Sangat sulit untuk menetralkannya dalam bentuk gas; tidak ada metode rumahan yang efektif untuk memerangi karbon monoksida, sehingga sebagian besar tindakan perlindungan ditujukan untuk mencegah dan mendeteksi karbon monoksida di udara secara tepat waktu.

Sifat-sifat zat beracun

Tidak ada yang aneh dengan sifat dan sifat karbon monoksida. Pada dasarnya, ini adalah produk oksidasi parsial batubara atau bahan bakar yang mengandung batubara. Rumus karbon monoksida sederhana dan jelas - CO, dalam istilah kimia - karbon monoksida. Satu atom karbon terhubung ke atom oksigen. Sifat proses pembakaran bahan bakar organik sedemikian rupa sehingga karbon monoksida merupakan bagian integral dari setiap nyala api.

Ketika dipanaskan di dalam tungku, batu bara, bahan bakar terkait, gambut, dan kayu bakar diubah menjadi gasifikasi menjadi karbon monoksida, dan baru kemudian dibakar bersama aliran udara. Jika karbondioksida bocor dari ruang bakar ke dalam ruangan, maka akan tetap dalam keadaan stabil sampai aliran karbon dikeluarkan dari ruangan melalui ventilasi atau terakumulasi, memenuhi seluruh ruangan, dari lantai hingga langit-langit. Dalam kasus terakhir, hanya sensor karbon monoksida elektronik yang dapat menyelamatkan situasi dengan merespons sedikit pun peningkatan konsentrasi asap beracun di atmosfer ruangan.

Apa yang perlu Anda ketahui tentang karbon monoksida:

• Dalam kondisi standar, massa jenis karbon monoksida adalah 1,25 kg/m3, yang sangat dekat dengan berat jenis udara 1,25 kg/m3. Monoksida panas dan bahkan hangat dengan mudah naik ke langit-langit, dan saat mendingin, ia mengendap dan bercampur dengan udara;
• Karbon monoksida tidak berasa, tidak berwarna dan tidak berbau, bahkan dalam konsentrasi tinggi;
• Untuk memulai pembentukan karbon monoksida, cukup memanaskan logam yang bersentuhan dengan karbon hingga suhu 400-500 o C;
• Gas tersebut mampu terbakar di udara, melepaskan panas dalam jumlah besar, sekitar 111 kJ/mol.

Tidak hanya menghirup karbon monoksida yang berbahaya, campuran gas-udara juga dapat meledak ketika konsentrasi volume mencapai 12,5% hingga 74%. Dalam hal ini, campuran gas tersebut mirip dengan metana rumah tangga, namun jauh lebih berbahaya daripada gas jaringan.

Metana lebih ringan dari udara dan kurang beracun jika dihirup, selain itu, karena penambahan bahan tambahan khusus - merkaptan - pada aliran gas, keberadaannya di dalam ruangan dapat dengan mudah dideteksi melalui penciuman. Jika dapur sedikit mengandung gas, Anda dapat memasuki ruangan dan memberikan ventilasi tanpa konsekuensi kesehatan apa pun.

Dengan karbon monoksida, segalanya menjadi lebih rumit. Hubungan erat antara CO dan udara mencegah penghilangan awan gas beracun secara efektif. Saat mendingin, awan gas secara bertahap akan mengendap di area lantai. Jika detektor karbon monoksida terpicu, atau kebocoran produk pembakaran terdeteksi dari kompor atau ketel bahan bakar padat, tindakan ventilasi harus segera diambil, jika tidak, anak-anak dan hewan peliharaan akan menjadi yang pertama menderita.

Sifat awan karbon monoksida ini sebelumnya banyak digunakan untuk melawan hewan pengerat dan kecoa, namun efektivitas serangan gas jauh lebih rendah dibandingkan cara modern, dan risiko keracunan jauh lebih tinggi.

Untuk informasi anda! Awan gas CO, jika tidak ada ventilasi, dapat mempertahankan sifat-sifatnya tidak berubah untuk waktu yang lama.

Jika diduga terjadi penumpukan karbon monoksida di basement, ruang utilitas, ruang boiler, ruang bawah tanah, langkah pertama yang harus dilakukan adalah memastikan ventilasi maksimal dengan laju pertukaran gas 3-4 unit per jam.

Kondisi munculnya asap di dalam ruangan

Karbon monoksida dapat dihasilkan melalui lusinan reaksi kimia, namun hal ini memerlukan reagen dan kondisi khusus untuk interaksinya. Risiko keracunan gas dengan cara ini praktis nol. Alasan utama munculnya karbon monoksida di ruang ketel atau area dapur adalah dua faktor:

• Draf yang buruk dan aliran sebagian produk pembakaran dari sumber pembakaran ke area dapur;
• Pengoperasian peralatan boiler, gas dan tungku yang tidak tepat;
• Kebakaran dan kebakaran lokal pada plastik, kabel, lapisan dan bahan polimer;
• Gas buang dari saluran pembuangan.

Sumber karbon monoksida dapat berupa pembakaran sekunder abu, endapan jelaga yang lepas di cerobong asap, jelaga dan resin yang tertanam di dinding bata perapian dan alat pemadam jelaga.

Paling sering, sumber gas CO adalah batu bara yang membara, yang terbakar di tungku ketika katup ditutup. Terutama banyak gas yang dilepaskan selama dekomposisi termal kayu bakar tanpa adanya udara, sekitar setengah dari awan gas ditempati oleh karbon monoksida. Oleh karena itu, setiap percobaan pengasapan daging dan ikan menggunakan kabut yang diperoleh dari serutan yang membara sebaiknya dilakukan hanya di udara terbuka.

Sejumlah kecil karbon monoksida juga mungkin muncul selama memasak. Misalnya, siapa pun yang pernah menemukan pemasangan boiler pemanas gas dengan tungku tertutup di dapur pasti tahu bagaimana sensor karbon monoksida bereaksi terhadap kentang goreng atau makanan apa pun yang dimasak dengan minyak mendidih.

Sifat berbahaya dari karbon monoksida

Bahaya utama karbon monoksida adalah mustahil untuk merasakan dan merasakan keberadaannya di atmosfer suatu ruangan sampai gas tersebut masuk ke sistem pernapasan bersama udara dan larut dalam darah.

Akibat menghirup CO bergantung pada konsentrasi gas di udara dan lama tinggal di dalam ruangan:

• Sakit kepala, malaise dan timbulnya keadaan mengantuk dimulai ketika kandungan volumetrik gas di udara 0,009-0,011%. Orang yang sehat secara fisik dapat bertahan hingga tiga jam terpapar atmosfer yang tercemar;
• Mual, nyeri otot parah, kejang, pingsan, kehilangan orientasi dapat terjadi pada konsentrasi 0,065-0,07%. Waktu yang dihabiskan di dalam ruangan sampai timbulnya akibat yang tak terhindarkan hanya 1,5-2 jam;
• Ketika konsentrasi karbon monoksida di atas 0,5%, tinggal beberapa detik di ruangan yang tercemar gas berarti kematian.

Sekalipun seseorang dengan selamat keluar dari ruangan dengan konsentrasi karbon monoksida yang tinggi, ia tetap memerlukan perhatian medis dan penggunaan obat penawar, karena akibat keracunan sistem peredaran darah dan gangguan peredaran darah di otak akan tetap terjadi. muncul, hanya beberapa saat kemudian.

Molekul karbon monoksida diserap dengan baik oleh air dan larutan garam. Oleh karena itu, handuk dan serbet biasa yang dibasahi dengan air sering kali digunakan sebagai alat perlindungan pertama. Hal ini memungkinkan Anda menghentikan karbon monoksida memasuki tubuh Anda selama beberapa menit hingga Anda dapat meninggalkan ruangan.

Sifat karbon monoksida ini sering disalahgunakan oleh beberapa pemilik peralatan pemanas yang memiliki sensor CO bawaan. Saat sensor sensitif terpicu, alih-alih memberi ventilasi pada ruangan, perangkat sering kali hanya ditutup dengan handuk basah. Akibatnya, setelah selusin manipulasi seperti itu, sensor karbon monoksida gagal, dan risiko keracunan meningkat berkali-kali lipat.

Sistem deteksi karbon monoksida teknis

Faktanya, saat ini hanya ada satu cara untuk berhasil memerangi karbon monoksida, yaitu dengan menggunakan perangkat elektronik khusus dan sensor yang mencatat kelebihan konsentrasi CO di dalam ruangan. Tentu saja Anda dapat melakukan sesuatu yang lebih sederhana, misalnya memasang ventilasi yang kuat, seperti yang dilakukan oleh mereka yang suka bersantai di dekat perapian batu bata asli. Namun dalam solusi seperti itu terdapat risiko tertentu keracunan karbon monoksida ketika arah aliran udara di dalam pipa berubah, dan selain itu, hidup di bawah aliran udara yang kuat juga tidak terlalu baik untuk kesehatan.

Perangkat sensor karbon monoksida

Masalah pengendalian kandungan karbon monoksida di atmosfer perumahan dan ruang utilitas saat ini sama mendesaknya dengan keberadaan alarm kebakaran atau keamanan.

Di toko khusus peralatan pemanas dan gas, Anda dapat membeli beberapa opsi untuk perangkat pemantauan kandungan gas:

• Alarm kimia;
• Pemindai inframerah;
• Sensor keadaan padat.

Sensor sensitif pada perangkat biasanya dilengkapi dengan papan elektronik yang menyediakan daya, kalibrasi, dan konversi sinyal menjadi bentuk indikasi yang dapat dimengerti. Ini bisa berupa LED hijau dan merah pada panel, suara sirene, informasi digital untuk mengeluarkan sinyal ke jaringan komputer, atau pulsa kontrol untuk katup otomatis yang mematikan pasokan gas domestik ke boiler pemanas.

Jelas bahwa penggunaan sensor dengan katup penutup yang terkontrol merupakan tindakan yang perlu, namun seringkali produsen peralatan pemanas dengan sengaja membuat “pelindung yang sangat mudah” untuk menghindari segala macam manipulasi terhadap keamanan peralatan gas.

Instrumen kontrol kimia dan solid state

Versi termurah dan paling terjangkau dari sensor dengan indikator kimia dibuat dalam bentuk labu jaring, mudah ditembus udara. Di dalam labu terdapat dua elektroda yang dipisahkan oleh partisi berpori yang diresapi dengan larutan alkali. Munculnya karbon monoksida menyebabkan karbonisasi elektrolit, konduktivitas sensor turun tajam, yang segera dibaca oleh elektronik sebagai sinyal alarm. Setelah pemasangan, perangkat dalam keadaan tidak aktif dan tidak akan beroperasi hingga terdapat sisa karbon monoksida di udara yang melebihi konsentrasi yang diizinkan.

Sensor solid-state menggunakan kantong dua lapis timah dioksida dan rutenium sebagai pengganti asbes yang diresapi alkali. Munculnya gas di udara menyebabkan putusnya kontak perangkat sensor dan secara otomatis memicu alarm.

Pemindai dan penjaga elektronik

Sensor inframerah beroperasi berdasarkan prinsip memindai udara sekitar. Sensor inframerah internal mendeteksi cahaya LED laser, dan perangkat pemicu diaktifkan berdasarkan perubahan intensitas penyerapan radiasi termal oleh gas.

CO menyerap bagian termal dari spektrum dengan sangat baik, sehingga perangkat tersebut beroperasi dalam mode penjaga atau pemindai. Hasil pemindaian dapat ditampilkan dalam bentuk sinyal dua warna atau indikasi jumlah karbon monoksida di udara dalam skala digital atau linier.

Sensor mana yang lebih baik

Untuk memilih sensor karbon monoksida yang tepat, perlu mempertimbangkan mode pengoperasian dan sifat ruangan tempat perangkat sensor akan dipasang. Misalnya, sensor kimia, yang dianggap ketinggalan jaman, berfungsi dengan baik di ruang ketel dan ruang utilitas. Alat pendeteksi karbon monoksida yang murah dapat dipasang di rumah atau bengkel Anda. Di dapur, jaring dengan cepat tertutup debu dan timbunan lemak, yang secara drastis mengurangi sensitivitas kerucut kimia.

Sensor karbon monoksida keadaan padat bekerja dengan baik di segala kondisi, namun memerlukan sumber daya eksternal yang kuat untuk beroperasi. Biaya perangkat lebih tinggi dari harga sistem sensor kimia.

Sensor inframerah adalah yang paling umum saat ini. Mereka secara aktif digunakan untuk melengkapi sistem keamanan boiler pemanas individu perumahan. Pada saat yang sama, sensitivitas sistem kontrol praktis tidak berubah seiring waktu karena debu atau suhu udara. Selain itu, sistem seperti itu, biasanya, memiliki mekanisme pengujian dan kalibrasi bawaan, yang memungkinkan Anda memeriksa kinerjanya secara berkala.

Pemasangan alat pemantau karbon monoksida

Sensor karbon monoksida harus dipasang dan dirawat secara eksklusif oleh personel yang berkualifikasi. Secara berkala, instrumen harus diperiksa, dikalibrasi, dirawat, dan diganti.

Sensor harus dipasang pada jarak 1 sampai 4 m dari sumber gas; housing atau sensor jarak jauh dipasang pada ketinggian 150 cm di atas permukaan lantai dan harus dikalibrasi sesuai dengan ambang sensitivitas atas dan bawah.

Masa pakai detektor karbon monoksida perumahan adalah 5 tahun.

Kesimpulan

Perjuangan melawan pembentukan karbon monoksida membutuhkan kehati-hatian dan sikap bertanggung jawab terhadap peralatan yang dipasang. Eksperimen apa pun dengan sensor, terutama semikonduktor, secara tajam mengurangi sensitivitas perangkat, yang pada akhirnya menyebabkan peningkatan kandungan karbon monoksida di atmosfer dapur dan seluruh apartemen, yang secara perlahan meracuni seluruh penghuninya. Masalah pemantauan karbon monoksida sangat serius sehingga penggunaan sensor di masa depan mungkin diwajibkan untuk semua kategori pemanasan individu.

0,00125 (pada 0 °C) g/cm³ Sifat termal Suhu leleh −205 °C Suhu mendidih −191,5 °C Entalpi pembentukan (st. konv.) −110,52 kJ/mol Sifat kimia Kelarutan dalam air 0,0026 gram/100 ml Klasifikasi Reg. nomor CAS 630-08-0 Reg. Nomor PubChem 281 Reg. nomor EINECS 211-128-3 SENYUM # Nomor registrasi EC 006-001-00-2 RTECS FG3500000

Karbon monoksida (karbon monoksida, karbon monoksida, karbon monoksida) adalah gas beracun yang tidak berwarna (dalam kondisi normal) tanpa rasa atau bau. Rumus kimianya adalah CO. Batas konsentrasi bawah dan atas perambatan api: dari 12,5 hingga 74% (berdasarkan volume).

Struktur molekul

Molekul CO memiliki ikatan rangkap tiga, sama seperti molekul nitrogen N2. Karena molekul-molekul ini memiliki struktur yang serupa (isoelektronik, diatomik, memiliki massa molar yang serupa), sifat-sifatnya juga serupa - titik leleh dan titik didih yang sangat rendah, entropi standar yang serupa, dll.

Karena adanya ikatan rangkap tiga, molekul CO sangat kuat (energi disosiasi 1069 kJ/mol, atau 256 kkal/mol, lebih besar dibandingkan molekul diatomik lainnya) dan memiliki jarak antar inti yang kecil (d C≡ O = 0,1128 nm atau 1,13Å).

Molekulnya terpolarisasi lemah, momen listrik dipolnya = 0,04·10 −29 C m. Sejumlah penelitian menunjukkan bahwa muatan negatif dalam molekul CO terkonsentrasi pada atom karbon C − ←O + (arah momen dipol dalam molekul berlawanan dengan asumsi sebelumnya). Potensi ionisasi 14,0 V, konstanta kopling gaya k = 18,6.

Properti

Karbon (II) monoksida adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Mudah terbakar Yang disebut “bau karbon monoksida” sebenarnya adalah bau kotoran organik.

Jenis utama reaksi kimia yang melibatkan karbon(II) monoksida adalah reaksi adisi dan reaksi redoks, yang menunjukkan sifat reduksi.

Pada suhu kamar, CO tidak aktif; aktivitas kimianya meningkat secara signifikan ketika dipanaskan dan dalam larutan (jadi, dalam larutan ia mereduksi garam, , dan lainnya menjadi logam yang sudah pada suhu kamar. Ketika dipanaskan, ia juga mereduksi logam lain, misalnya CO + CuO → Cu + CO 2. Ini banyak digunakan dalam pirometalurgi.Reaksi CO dalam larutan dengan paladium klorida adalah dasar untuk deteksi kualitatif CO, lihat di bawah).

Oksidasi CO dalam larutan seringkali terjadi pada tingkat yang nyata hanya dengan adanya katalis. Ketika memilih yang terakhir, peran utama dimainkan oleh sifat zat pengoksidasi. Jadi, KMnO 4 mengoksidasi CO paling cepat dengan adanya perak yang dihancurkan halus, K 2 Cr 2 O 7 - dengan adanya garam, KClO 3 - dengan adanya OsO 4. Secara umum, sifat reduksi CO mirip dengan molekul hidrogen.

Di bawah 830 °C zat pereduksi yang lebih kuat adalah CO, di atas - hidrogen. Oleh karena itu, kesetimbangan reaksinya adalah:

hingga 830 °C digeser ke kanan, di atas 830 °C ke kiri.

Menariknya, ada bakteri yang, melalui oksidasi CO, memperoleh energi yang mereka perlukan untuk hidup.

Karbon monoksida (II) terbakar dengan nyala biru (suhu reaksi 700 °C) di udara:

ΔG° 298 = −257 kJ, ΔS° 298 = −86 J/K

Suhu pembakaran CO bisa mencapai 2100 °C; ini merupakan pembakaran berantai, dengan sejumlah kecil senyawa yang mengandung hidrogen (air, amonia, hidrogen sulfida, dll.) bertindak sebagai inisiator.

Karena nilai kalornya yang begitu baik, CO merupakan komponen dari berbagai campuran gas teknis (lihat misalnya gas generator), yang antara lain digunakan untuk pemanasan.

halogen. Reaksi dengan klorin telah mendapatkan penerapan praktis terbesar:

Reaksinya eksotermik, efek termalnya 113 kJ, dan dengan adanya katalis (karbon aktif) terjadi pada suhu kamar. Sebagai hasil dari reaksi tersebut, terbentuklah fosgen, suatu zat yang banyak digunakan di berbagai cabang ilmu kimia (dan juga sebagai bahan perang kimia). Dengan reaksi serupa, COF 2 (karbonil fluorida) dan COBr 2 (karbonil bromida) dapat diperoleh. Karbonil iodida tidak diperoleh. Eksotermisitas reaksi dengan cepat menurun dari F ke I (untuk reaksi dengan F 2 efek termalnya adalah 481 kJ, dengan Br 2 - 4 kJ). Dimungkinkan juga untuk memperoleh turunan campuran, misalnya COFCl (untuk lebih jelasnya lihat turunan halogen dari asam karbonat).

Dengan mereaksikan CO dengan F 2 , selain karbonil fluorida, diperoleh senyawa peroksida (FCO) 2 O 2 . Ciri-cirinya: titik leleh −42 °C, titik didih +16 °C, mempunyai bau yang khas (mirip dengan bau ozon), bila dipanaskan di atas 200 °C, terurai secara eksplosif (hasil reaksi CO 2, O 2 dan COF 2 ), dalam suasana asam bereaksi dengan kalium iodida menurut persamaan:

Karbon(II) monoksida bereaksi dengan kalkogen. Dengan belerang membentuk karbon sulfida COS, reaksi terjadi bila dipanaskan, menurut persamaan:

ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K

Karbon selenoksida COSe dan karbon teluroksida COTe juga diperoleh.

Mengembalikan SO 2:

Dengan logam transisi ia membentuk senyawa yang sangat mudah menguap, mudah terbakar dan beracun - Karbonil, seperti Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9, dll.

Karbon (II) monoksida sedikit larut dalam air, tetapi tidak bereaksi dengannya. Ia juga tidak bereaksi dengan larutan basa dan asam. Namun, ia bereaksi dengan lelehan alkali untuk membentuk format yang sesuai:

Reaksi karbon monoksida (II) dengan logam kalium dalam larutan amonia merupakan reaksi yang menarik. Ini menghasilkan senyawa eksplosif kalium dioksodikarbonat:

Efek toksik karbon monoksida (II) disebabkan oleh pembentukan karboksihemoglobin - kompleks karbonil dengan hemoglobin yang jauh lebih kuat, dibandingkan dengan kompleks hemoglobin dengan oksigen (oksihemoglobin), sehingga menghalangi proses transportasi oksigen dan respirasi sel. Konsentrasi di udara lebih dari 0,1% menyebabkan kematian dalam waktu satu jam.

Sejarah penemuan

Karbon(II) monoksida pertama kali dibuat oleh ahli kimia Perancis Jacques de Lassonne dengan memanaskan seng oksida dengan batu bara, namun pada awalnya disalahartikan sebagai hidrogen karena terbakar dengan api biru.

Fakta bahwa gas ini mengandung karbon dan oksigen ditemukan oleh ahli kimia Inggris William Cruickshank. Karbon (II) monoksida di luar atmosfer bumi pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Belgia M. Migeotte pada tahun 1949 dari adanya pita getaran-rotasi utama dalam spektrum IR Matahari.

Kuitansi

Metode industri

• Terbentuk selama pembakaran karbon atau senyawa berbasis karbon (misalnya bensin) dalam kondisi kekurangan oksigen:

(efek termal dari reaksi ini adalah 220 kJ),

• atau saat mereduksi karbon dioksida dengan batu bara panas:

(ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K)

Reaksi ini terjadi pada saat kompor menyala ketika peredam kompor ditutup terlalu dini (sebelum bara api benar-benar habis). Karbon monoksida (II) yang dihasilkan, karena toksisitasnya, menyebabkan gangguan fisiologis (“asap”) dan bahkan kematian (lihat di bawah), oleh karena itu salah satu nama sepelenya adalah “karbon monoksida”.

Reaksi reduksi karbon dioksida bersifat reversibel, pengaruh suhu terhadap keadaan kesetimbangan reaksi ini ditunjukkan pada grafik. Aliran reaksi ke kanan ditentukan oleh faktor entropi, dan ke kiri oleh faktor entalpi. Pada suhu di bawah 400 °C kesetimbangan hampir seluruhnya bergeser ke kiri, dan pada suhu di atas 1000 °C ke kanan (ke arah pembentukan CO). Pada suhu rendah, laju reaksi ini sangat rendah, sehingga karbon (II) monoksida cukup stabil pada kondisi normal. Kesetimbangan ini mempunyai nama khusus Keseimbangan kamar kerja.

• Campuran karbon monoksida (II) dengan zat lain diperoleh dengan melewatkan udara, uap air, dll. melalui lapisan kokas panas, batu bara atau batu bara coklat, dll. (lihat gas generator, gas air, gas campuran, gas sintesis).

Metode laboratorium

• Penguraian asam format cair di bawah pengaruh asam sulfat pekat panas, atau melewatkan asam format di atas fosfor oksida P 2 O 5. Skema reaksi:

Asam format juga dapat diolah dengan asam klorosulfonat. Reaksi ini terjadi pada suhu biasa menurut skema berikut:

• Memanaskan campuran asam oksalat dan asam sulfat pekat. Reaksi berlangsung menurut persamaan:

Karbon dioksida yang dilepaskan bersama dengan CO dapat dihilangkan dengan melewatkan campuran melalui air barit.

• Memanaskan campuran kalium hexacyanoferrate (II) dengan asam sulfat pekat. Reaksi berlangsung menurut persamaan:

Penentuan karbon monoksida (II)

Keberadaan CO dapat ditentukan secara kualitatif dengan penggelapan larutan paladium klorida (atau kertas yang direndam dalam larutan ini). Penggelapan dikaitkan dengan pelepasan logam paladium halus sesuai dengan skema berikut:

Reaksi ini sangat sensitif. Larutan standar: 1 gram paladium klorida per liter air.

Penentuan kuantitatif karbon monoksida (II) didasarkan pada reaksi iodometri:

Aplikasi

• Karbon (II) monoksida adalah reagen antara yang digunakan dalam reaksi dengan hidrogen dalam proses industri penting untuk menghasilkan alkohol organik dan hidrokarbon lurus.
• Karbon monoksida (II) digunakan untuk mengolah daging hewan dan ikan sehingga menghasilkan warna merah cerah dan tampilan segar tanpa mengubah rasa (id: Clear smoke atau en: Teknologi asap tak berasa). Konsentrasi CO yang diperbolehkan adalah 200 mg/kg daging.
• Karbon monoksida dari knalpot mesin digunakan oleh Nazi selama Perang Dunia II untuk membunuh massal orang melalui keracunan.

Karbon (II) monoksida di atmosfer bumi

Ada sumber masuk alami dan antropogenik