Anglies monoksidas turi molekulinę struktūrą. Atsargiai! Anglies monoksidas namuose! Normali žmogaus fiziologija

Anglis sudaro du ypač stabilius oksidus (CO ir CO 2), tris daug mažiau stabilius oksidus (C 3 O 2, C 5 O 2 ir C 12 O 9), daugybę nestabilių arba mažai ištirtų oksidų (C 2 O, C 2 O 3 ir kt.) ir nestechiometrinis grafito oksidas. Tarp išvardytų oksidų CO ir CO 2 vaidina ypatingą vaidmenį.

APIBRĖŽIMAS

SmalkėsĮprastomis sąlygomis degios dujos yra bespalvės ir bekvapės.

Jis yra gana toksiškas dėl savo gebėjimo sudaryti kompleksą su hemoglobinu, kuris yra maždaug 300 kartų stabilesnis nei deguonies-hemoglobino kompleksas.

APIBRĖŽIMAS

Anglies dioksidasįprastomis sąlygomis tai bespalvės dujos, maždaug 1,5 karto sunkesnės už orą, dėl kurių gali būti kaip skystis pilti iš vieno indo į kitą.

1 litro CO 2 masė normaliomis sąlygomis yra 1,98 g Anglies dioksido tirpumas vandenyje mažas: 1 tūris 20 o C vandens ištirpsta 0,88 tūrio CO 2, o 0 o C temperatūroje - 1,7 tūrio.

Tiesioginė anglies oksidacija, kai trūksta deguonies ar oro, sukelia CO susidarymą, o esant pakankamam jų kiekiui, susidaro CO 2. Kai kurios šių oksidų savybės pateiktos lentelėje. 1.

1 lentelė. Anglies oksidų fizinės savybės.

Anglies monoksido gamyba

Gryną CO galima gauti laboratorijoje dehidratuojant skruzdžių rūgštį (HCOOH) koncentruota sieros rūgštimi ~140 °C temperatūroje:

HCOOH = CO + H2O.

Mažais kiekiais anglies dioksidas gali būti lengvai gaunamas veikiant rūgštims karbonatus:

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

Pramoniniu mastu CO 2 susidaro daugiausia kaip šalutinis produktas amoniako sintezės procese:

CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2;

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

Deginant kalkakmenį susidaro dideli anglies dioksido kiekiai:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

Cheminės anglies monoksido savybės

Anglies monoksidas chemiškai reaguoja esant aukštai temperatūrai. Pasirodo, kad tai stiprus reduktorius. Reaguoja su deguonimi, chloru, siera, amoniaku, šarmais, metalais.

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

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

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

2CO + O 2 = 2CO 2 (kat. MnO 2 /CuO);

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

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

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

Anglies dioksidas pasižymi rūgštinėmis savybėmis: reaguoja su šarmais ir amoniako hidratu. Sumažintas aktyvių metalų, vandenilio, anglies.

CO 2 + NaOH praskiestas = NaHCO 3;

CO 2 + 2NaOH konc = 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;

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (t = 200 o C, kat. 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.

Anglies monoksido panaudojimas

Anglies monoksidas plačiai naudojamas kaip kuras generatoriaus dujų arba vandens dujų pavidalu, taip pat susidaro, kai daugelis metalų yra atskiriami nuo oksidų redukuojant anglimi. Gamintojų dujos gaminamos leidžiant orą per karštą anglį. Jame yra apie 25 % CO, 4 % CO2 ir 70 % N2 su H2 ir CH4 pėdsakais 62.

Anglies dioksidas dažniausiai naudojamas dėl jo fizinių savybių. Jis naudojamas kaip aušinimo priemonė, gazuojant gėrimus, gaminant lengvą (putotą) plastiką, taip pat kaip dujos inertinei atmosferai sukurti.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Pratimas	Nustatykite, kiek kartų anglies monoksidas (IV)CO 2 yra sunkesnis už orą.
Sprendimas	Tam tikrų dujų masės ir kitų dujų, paimtų tame pačiame tūryje, toje pačioje temperatūroje ir slėgyje, masės santykis vadinamas santykiniu pirmųjų dujų ir antrųjų dujų tankiu. Ši vertė parodo, kiek kartų pirmosios dujos yra sunkesnės arba lengvesnės už antrąsias dujas. Santykinė oro molekulinė masė laikoma 29 (atsižvelgiant į azoto, deguonies ir kitų dujų kiekį ore). Reikėtų pažymėti, kad sąvoka „santykinė oro molekulinė masė“ vartojama sąlyginai, nes oras yra dujų mišinys. D oras (CO 2) = M r (CO 2) / M r (oras); D oras (CO 2) = 44 / 29 = 1,517. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Atsakymas	Anglies monoksidas (IV)CO 2 yra 1,517 karto sunkesnis už orą.

Turi trigubą ryšį. Kadangi šios molekulės yra panašios struktūros, jų savybės taip pat yra panašios - labai žemos lydymosi ir virimo temperatūros, artimos standartinių entropijų vertės ir kt.

Taikant valentinio ryšio metodą, CO molekulės struktūrą galima apibūdinti formule: C≡O:, o trečioji jungtis susidaro pagal donoro-akceptoriaus mechanizmą, kur anglis yra elektronų poros donoras. , o deguonis yra akceptorius.

Pagal molekulinės orbitos metodą nesužadintos CO molekulės elektroninė konfigūracija yra σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C. Susidarė trigubas ryšys σ -ryšis susiformavo dėl σ z elektronų pora, o elektronai yra dvigubai išsigimę π x, y atitinka du σ - jungtys. Elektronai nesurišančiose σ C orbitalėse ir σ O orbitalėse atitinka dvi elektronų poras, iš kurių viena yra lokalizuota prie atomo, kita – prie atomo.

Dėl trigubos jungties CO molekulė yra labai stipri (disociacijos energija 1069 kJ/mol arba 256 kcal/mol, tai yra didesnė nei bet kurios kitos dviatomės molekulės) ir turi nedidelį atstumą tarp branduolių (d C≡ O = 0,1128 nm arba 1,13Å).

Molekulė silpnai poliarizuota, jos dipolio elektrinis momentas μ = 0,04·10 -29 C m (dipolio momento kryptis C - →O +). Jonizacijos potencialas 14,0 V, jėgos sujungimo konstanta k = 18,6.

Atradimų istorija

Anglies monoksidą pirmą kartą pagamino prancūzų chemikas Jacques'as de Lassonne'as, kaitindamas cinko oksidą anglimi, tačiau iš pradžių buvo klaidingai laikomas vandeniliu, nes degė mėlyna liepsna. Tai, kad šiose dujose yra anglies ir deguonies, atrado anglų chemikas Williamas Cruickshankas. Anglies monoksidą Žemės atmosferoje pirmasis atrado belgų mokslininkas M. Migeotte'as 1949 m., kai Saulės IR spektre buvo pagrindinė vibracinė-sukimosi juosta.

Anglies monoksidas Žemės atmosferoje

Yra natūralių ir antropogeninių patekimo šaltinių. Natūraliomis sąlygomis Žemės paviršiuje CO susidaro nevisiškai anaerobiškai skaidant organinius junginius ir degant biomasei, daugiausia miškų ir stepių gaisrų metu. Dirvožemyje anglies monoksidas susidaro tiek biologiškai (išskiria gyvi organizmai), tiek nebiologiškai. Eksperimentiškai įrodytas anglies monoksido išsiskyrimas dėl dirvožemiuose paplitusių fenolinių junginių, kuriuose OCH 3 arba OH grupės yra orto arba para padėtyse, palyginti su pirmąja hidroksilo grupe.

Bendra pusiausvyra tarp nebiologinio CO susidarymo ir jo oksidacijos mikroorganizmais priklauso nuo konkrečių aplinkos sąlygų, pirmiausia nuo tikslo. Pavyzdžiui, anglies monoksidas iš sausringų dirvožemių patenka tiesiai į atmosferą, taip sukuriant vietinius šių dujų koncentracijos maksimumus.

Atmosferoje CO yra reakcijų, kuriose dalyvauja metanas ir kiti angliavandeniliai (pirmiausia izoprenas), grandinių produktas.

Pagrindinis antropogeninis CO šaltinis šiuo metu yra vidaus degimo variklių išmetamosios dujos. Anglies monoksidas susidaro, kai angliavandenilių kuras deginamas vidaus degimo varikliuose esant nepakankamai temperatūrai arba esant prastiems oro tiekimo nustatymams (nepakanka deguonies oksiduoti CO į CO 2). Anksčiau didelė dalis antropogeninio CO patekimo į atmosferą buvo gaunama iš apšvietimo dujų, naudojamų patalpų apšvietimui. Jis maždaug atitiko sudėtį, tai yra, jame buvo iki 45% anglies monoksido. Šiuo metu komunalinių paslaugų sektoriuje šios dujos pakeičiamos daug mažiau toksiškomis gamtinėmis dujomis (žemesni homologinės serijos atstovai - propanas ir kt.)

Iš natūralių ir antropogeninių šaltinių išmetamas CO kiekis yra maždaug vienodas.

Anglies monoksidas atmosferoje sparčiai cirkuliuoja: vidutinis jo buvimo laikas yra apie 0,1 metų, oksiduojantis hidroksilu iki anglies dioksido.

Kvitas

Pramoninis metodas

2C + O 2 → 2CO (šios reakcijos šiluminis efektas yra 22 kJ),

2. arba restauruojant karštomis anglimis:

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

Ši reakcija dažnai įvyksta krosnies ugnyje, kai krosnelės sklendė uždaroma per anksti (kol anglys visiškai neišdegė). Šiuo atveju susidaręs anglies monoksidas dėl savo toksiškumo sukelia fiziologinius sutrikimus („dūmai“) ir net mirtį (žr. toliau), taigi ir vienas iš trivialių pavadinimų – „anglies monoksidas“. Krosnyje vykstančių reakcijų vaizdas parodytas diagramoje.

Anglies dioksido redukcijos reakcija yra grįžtama, temperatūros įtaka šios reakcijos pusiausvyros būsenai parodyta grafike. Reakcijos tekėjimą į dešinę užtikrina entropijos koeficientas, o į kairę – entalpijos koeficientas. Esant žemesnei nei 400°C temperatūrai, pusiausvyra beveik visiškai pasislenka į kairę, o aukštesnėje nei 1000°C – į dešinę (CO susidarymo link). Esant žemai temperatūrai, šios reakcijos greitis yra labai mažas, todėl anglies monoksidas normaliomis sąlygomis yra gana stabilus. Ši pusiausvyra turi ypatingą pavadinimą Buduaro balansas.

3. Anglies monoksido mišiniai su kitomis medžiagomis gaunami leidžiant orą, vandens garus ir pan. per karšto kokso, anglies ar rusvosios anglies ir kt. sluoksnį (žr.,).

Laboratorinis metodas

Fiziologinis poveikis, toksiškumas

Anglies monoksidas yra labai pavojingas, nes nesukelia ir net... Apsinuodijimo požymiai yra galvos skausmas, galvos svaigimas ir sąmonės netekimas. Toksinis anglies monoksido poveikis grindžiamas tuo, kad jis jungiasi su krauju stipriau nei deguonis (dėl to susidaro karboksihemoglobinas), taip blokuodamas deguonies transportavimo ir ląstelių kvėpavimo procesus. anglies monoksido pramonės įmonių ore yra 0,02 mg/l.

TLV (ribinė ribinė koncentracija, JAV): 25 ppm; 29 mg/m 3 (kaip TWA – JAV poslinkio vidurkis) (ACGIH 1994-1995). MAC (didžiausia leistina koncentracija, JAV): 30 ppm; 33 mg/m3; Nėštumas: B (kenksmingas poveikis tikėtinas net MAK lygiu) (1993)

Apsauga nuo anglies monoksido

Savybės

Anglies monoksidas yra bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos. Vadinamasis „anglies monoksido kvapas“ iš tikrųjų yra organinių priemaišų kvapas.

Anglies monoksido savybės

Molekulinė masė	28,01
Lydymosi temperatūra	–205°C
Virimo temperatūra	–191,5°C
Tirpumas	Labai mažai tirpsta (2,3 ml CO/100 ml H 2 O esant 20°C)
Tankis ρ	0,00125 g/cm3 (esant 0 °C)
Standartinė formavimosi entalpija ΔH	–110,52 kJ/mol (g) (esant 298 K)
Standartinė Gibso susidarymo energija ΔG	–137,14 kJ/mol (g) (esant 298 K)
Standartinė formavimosi entropija S	197,54 J/mol K (g) (esant 298 K)
Standartinis krūminis C p	29,11 J/mol K (g) (esant 298 K)
Lydymosi entalpija ΔH pl	0,838 kJ/mol
Virimo entalpija ΔH virimo	6,04 kJ/mol
t krit	–140,23°C
P krit	3,499 MPa
ρ krit	0,301 g/cm3

Pagrindinės cheminių reakcijų rūšys, kuriose dalyvauja anglies monoksidas, yra prisijungimo reakcijos ir kuriose jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis.

Kambario temperatūroje CO yra neaktyvus, jo cheminis aktyvumas labai padidėja kaitinant ir tirpaluose (pvz. tirpaluose redukuoja druskas ir kitas į metalus jau kambario temperatūroje. Kaitinamas redukuoja ir kitus metalus pvz CO + CuO → Cu + CO 2 Tai plačiai naudojama pirometalurgijoje. CO reakcija tirpale su paladžio chloridu yra kokybinio CO aptikimo pagrindas, žr. toliau).

CO oksidacija tirpale dažnai vyksta pastebimu greičiu tik esant katalizatoriui. Renkantis pastarąjį pagrindinį vaidmenį atlieka oksiduojančios medžiagos pobūdis. Taigi CO greičiausiai oksiduojasi esant smulkiai susmulkintam sidabrui, - esant druskoms, - esant OsO 4. Apskritai CO yra panašus į molekulinio vandenilio redukcines savybes.

Žemesnėje nei 830°C temperatūroje stipresnis reduktorius yra CO, aukščiau – vandenilis. Taigi reakcijos pusiausvyra yra tokia:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 kJ

iki 830°C perkeliama į dešinę, virš 830°C į kairę.

Įdomu tai, kad yra bakterijų, kurios oksiduodamos CO gauna gyvybei reikalingą energiją.

Anglies monoksidas ore dega mėlyna liepsna (reakcijos temperatūra 700°C):

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

CO degimo temperatūra gali siekti 2100°C, tai yra grandininis degimas, kurio iniciatoriai yra nedideli vandenilio turinčių junginių (vandens ir kt.) kiekiai.

Dėl tokio gero kaloringumo CO yra įvairių techninių dujų mišinių (žr., pvz.) komponentas, naudojamas, be kita ko, šildymui.

Anglies monoksidas reaguoja su . Reakcija su didžiausiu praktiniu pritaikymu yra

Smalkės– CO (anglies monoksidas) yra mirtinas ir klastingas nuodas, kuris jungiasi daug stipriau nei gyvybę teikiantis deguonis. Tai bespalvės, nuodingos dujos (įprastomis sąlygomis), be skonio ir kvapo. Cheminė formulė – CO. Mirtis įvyksta, kai anglies monoksidas susijungia su 80% hemoglobino. Anglies monoksido yra (iki 12%) automobilių išmetamosiose dujose.

Pagrindiniai cheminių reakcijų tipai, kuriuose dalyvauja anglies monoksidas, yra prisijungimo ir redokso reakcijos, kuriose jis pasižymi redukuojančiomis savybėmis.

Kambario temperatūroje anglies monoksidas yra neaktyvus, jo cheminis aktyvumas žymiai padidėja kaitinant ir tirpaluose. Taigi tirpaluose jis redukuoja Au, Pt, Pd ir kitas druskas į metalus jau kambario temperatūroje. Kaitinant, redukuojasi ir kiti metalai, pvz., CO + CuO = Cu + CO 2. Jis plačiai naudojamas pirometalurgijoje. Kokybinio anglies monoksido nustatymo metodas pagrįstas CO reakcija tirpale su paladžio chloridu.

Įdomu tai, kad yra gyvūnų, kurie gali gauti gyvybei reikalingos energijos oksiduodami CO.

Kaip jau minėta, anglies monoksidas yra labai pavojingas. Apsinuodijimo požymiai: galvos skausmas ir galvos svaigimas; yra spengimas ausyse, dusulys, širdies plakimas, mirgėjimas prieš akis, veido paraudimas, bendras silpnumas, pykinimas, kartais vėmimas; sunkiais atvejais – traukuliai, sąmonės netekimas, koma.

Yra buvę atvejų, kai kai kurie neapdairūs vairuotojai žiemą nakvodavo automobilyje, kuris stovėjo garaže, kurio durys buvo uždarytos. Norėdami šiltai miegoti, jie užgesino variklį ir jis dirbo tuščiąja eiga. Paprastai garaže susikaupdavo anglies monoksidas ir tokie neatsargūs žmonės mirdavo. Vienos knygos autorius teisingai pažymėjo, kad „variklio užvedimas mažame garaže su uždarytomis durimis yra savižudybė“.

Toksinis CO poveikis atsiranda dėl to, kad susidaro karboksihemoglobinas – daug stipresnis karbonilo kompleksas su hemoglobinu, palyginti su hemoglobino kompleksu su deguonimi. Taigi blokuojami deguonies transportavimo ir ląstelių kvėpavimo procesai. Didesnė nei 0,1 % koncentracija ore sukelia mirtį per valandą.

Anglies monoksido ir hemoglobino derinys yra grįžtamas. Nukentėjusįjį reikia išnešti į gryną orą. Esant lengvam apsinuodijimui, pakanka hiperventiliuoti plaučius deguonimi.

Yra natūralių ir antropogeninių anglies monoksido šaltinių, patenkančių į Žemės atmosferą. Iš natūralių ir antropogeninių šaltinių išmetamas CO kiekis yra maždaug vienodas. Natūraliomis sąlygomis Žemės paviršiuje anglies monoksidas susidaro nevisiškai anaerobiškai skaidant organinius junginius ir degant biomasei, daugiausia miškų ir stepių gaisrų metu.

Pagrindinis antropogeninis CO šaltinis šiuo metu yra vidaus degimo variklių išmetamosios dujos.

Kiekvienas, kam teko susidurti su šildymo sistemų – krosnių, katilų, katilų, vandens šildytuvų, skirtų bet kokio pavidalo buitiniam kurui – eksploatavimu, žino, koks pavojingas anglies monoksidas yra žmogui. Gana sunku jį neutralizuoti dujinėje būsenoje, nėra veiksmingų namų kovos su anglies monoksidu metodų, todėl dauguma apsaugos priemonių yra skirtos užkirsti kelią ir laiku aptikti anglies monoksidą ore.

Toksiškos medžiagos savybės

Anglies monoksido prigimtyje ir savybėse nėra nieko neįprasto. Iš esmės tai yra anglies arba anglies turinčio kuro dalinės oksidacijos produktas. Anglies monoksido formulė yra paprasta ir nesudėtinga – CO, chemiškai – anglies monoksidas. Vienas anglies atomas yra prijungtas prie deguonies atomo. Organinio kuro degimo procesų pobūdis yra toks, kad anglies monoksidas yra neatsiejama bet kokios liepsnos dalis.

Kaitinant krosnyje, anglys, susijęs kuras, durpės, malkos dujofikuojamos į anglies monoksidą ir tik tada sudeginamos pritekėjus oro. Jei anglies dioksidas iš degimo kameros nutekėjo į patalpą, jis išliks stabilios būklės iki to momento, kai anglies srautas bus pašalintas iš patalpos ventiliacijos būdu arba susikaups, užpildydamas visą erdvę, nuo grindų iki lubų. Pastaruoju atveju situaciją gali išgelbėti tik elektroninis anglies monoksido jutiklis, reaguojantis į menkiausią nuodingų dūmų koncentracijos padidėjimą patalpos atmosferoje.

Ką reikia žinoti apie anglies monoksidą:

• Standartinėmis sąlygomis anglies monoksido tankis yra 1,25 kg/m3, o tai labai artima savitajam oro tankiui 1,25 kg/m3. Karštas ir net šiltas monoksidas lengvai pakyla iki lubų, o vėsdamas nusėda ir susimaišo su oru;
• Anglies monoksidas yra beskonis, bespalvis ir bekvapis, net ir esant didelei koncentracijai;
• Norint pradėti formuotis anglies monoksidui, pakanka metalą, besiliečiantį su anglimi, pašildyti iki 400-500 o C temperatūros;
• Dujos gali degti ore, išskirdamos didelį šilumos kiekį, maždaug 111 kJ/mol.

Pavojinga ne tik anglies monoksido įkvėpimas, bet ir dujų-oro mišinys gali sprogti, kai tūrinė koncentracija pasiekia nuo 12,5% iki 74%. Šia prasme dujų mišinys panašus į buitinį metaną, tačiau daug pavojingesnis už tinklo dujas.

Metanas yra lengvesnis už orą ir mažiau toksiškas įkvėpus, be to, į dujų srautą įdedant specialaus priedo – merkaptano, jo buvimą patalpoje galima lengvai aptikti pagal kvapą. Jei virtuvė šiek tiek apnuodyta dujomis, galite įeiti į patalpą ir ją išvėdinti be jokių pasekmių sveikatai.

Su anglies monoksidu viskas yra sudėtingiau. Glaudus ryšys tarp CO ir oro neleidžia veiksmingai pašalinti toksiškų dujų debesies. Atvėsus grindų plote pamažu nusės dujų debesis. Įsijungus anglies monoksido detektoriui arba aptikus degimo produktų nuotėkį iš krosnelės ar kieto kuro katilo, būtina nedelsiant imtis vėdinimo priemonių, nes priešingu atveju pirmieji nukentės vaikai ir augintiniai.

Ši anglies monoksido debesies savybė anksčiau buvo plačiai naudojama kovojant su graužikais ir tarakonais, tačiau dujų atakos efektyvumas yra žymiai mažesnis nei šiuolaikinių priemonių, o apsinuodijimo rizika yra neproporcingai didesnė.

Tavo žiniai! CO dujų debesis, jei nėra ventiliacijos, ilgą laiką gali išlaikyti savo savybes nepakitusias.

Jei kyla įtarimas dėl anglies monoksido kaupimosi rūsiuose, ūkinėse patalpose, katilinėse, rūsiuose, pirmiausia reikia užtikrinti maksimalų vėdinimą, kai dujų mainų greitis yra 3-4 vnt. per valandą.

Dūmų atsiradimo patalpoje sąlygos

Anglies monoksidas gali būti gaminamas naudojant daugybę cheminių reakcijų, tačiau tam reikia specifinių reagentų ir jų sąveikos sąlygų. Rizika apsinuodyti dujomis tokiu būdu praktiškai lygi nuliui. Pagrindinės priežastys, dėl kurių anglies monoksidas atsiranda katilinėje ar virtuvės zonoje, išlieka du veiksniai:

• Prasta trauka ir dalinis degimo produktų srautas iš degimo šaltinio į virtuvės zoną;
• Netinkamas katilo, dujų ir krosnių įrangos veikimas;
• Plastiko, laidų, polimerinių dangų ir medžiagų gaisrai ir vietiniai gaisrai;
• Atliekos dujos iš kanalizacijos linijų.

Anglies monoksido šaltinis gali būti antrinis pelenų degimas, birių suodžių nuosėdos kaminuose, suodžiai ir derva, įterpta į židinių dangų ir suodžių gesintuvų mūrą.

Dažniausiai dujų CO šaltinis yra rūkstančios anglys, kurios, uždarius vožtuvą, išdega krosnyje. Ypač daug dujų išsiskiria termiškai skaidant malkas, kai nėra oro, maždaug pusę dujų debesies užima anglies monoksidas. Todėl bet kokie eksperimentai su mėsos ir žuvies rūkymu naudojant dūmus, gautus iš rusenančių drožlių, turėtų būti atliekami tik atvirame ore.

Virimo metu taip pat gali atsirasti nedidelis anglies monoksido kiekis. Pavyzdžiui, kas susidūrė su dujinių šildymo katilų su uždara pakura įrengimu virtuvėje, žino, kaip anglies monoksido davikliai reaguoja į keptas bulves ar bet kokį verdančiame aliejuje keptą maistą.

Klastingas anglies monoksido pobūdis

Pagrindinis anglies monoksido pavojus yra tas, kad neįmanoma pajusti ir nujausti jo buvimo patalpos atmosferoje tol, kol dujos su oru nepatenka į kvėpavimo sistemą ir neištirpsta kraujyje.

CO įkvėpimo pasekmės priklauso nuo dujų koncentracijos ore ir buvimo patalpoje trukmės:

• Galvos skausmas, negalavimas ir mieguistumo vystymasis prasideda, kai tūrinis dujų kiekis ore yra 0,009-0,011%. Fiziškai sveikas žmogus gali atlaikyti iki trijų valandų buvimą užterštoje atmosferoje;
• Pykinimas, stiprus raumenų skausmas, traukuliai, alpimas, orientacijos praradimas gali išsivystyti esant 0,065-0,07% koncentracijai. Kambaryje praleidžiamas laikas iki neišvengiamų pasekmių atsiradimo yra tik 1,5-2 valandos;
• Kai anglies monoksido koncentracija viršija 0,5%, net kelios sekundės buvimas dujomis užterštoje erdvėje reiškia mirtį.

Net jei žmogus pats saugiai išėjo iš patalpos, kurioje yra didelė anglies monoksido koncentracija, jam vis tiek prireiks medicininės pagalbos ir priešnuodžių, nes apsinuodijus kraujotakos sistema ir sutrikus kraujotakai smegenyse, pasekmės vis tiek išliks. pasirodys, tik šiek tiek vėliau.

Anglies monoksido molekules gerai sugeria vanduo ir druskos tirpalai. Todėl kaip pirmoji galima apsaugos priemonė dažnai naudojami įprasti rankšluosčiai ir servetėlės, sudrėkintos bet kokiu turimu vandeniu. Tai leidžia kelioms minutėms sustabdyti anglies monoksido patekimą į jūsų kūną, kol galėsite išeiti iš kambario.

Šia anglies monoksido savybe dažnai piktnaudžiauja kai kurie šildymo įrangos, kurioje yra įmontuoti CO jutikliai, savininkai. Įsijungus jautriam jutikliui, užuot vėdinę patalpą, prietaisas dažnai tiesiog uždengiamas drėgnu rankšluosčiu. Dėl to po keliolikos tokių manipuliacijų anglies monoksido jutiklis sugenda, o apsinuodijimo rizika padidėja eilės tvarka.

Techninės anglies monoksido aptikimo sistemos

Tiesą sakant, šiandien yra tik vienas būdas sėkmingai kovoti su anglies monoksidu, naudojant specialius elektroninius prietaisus ir jutiklius, fiksuojančius perteklinę CO koncentraciją patalpoje. Galima, žinoma, ir ką nors paprastesnio, pavyzdžiui, įsirengti galingą ventiliaciją, kaip tai daro mėgstantys ilsėtis prie tikro mūrinio židinio. Bet tokiame sprendime yra tam tikra apsinuodijimo anglies monoksidu rizika keičiant traukos kryptį vamzdyje, be to, gyventi esant stipriai traukai taip pat nėra labai naudinga sveikatai.

Anglies monoksido jutiklio įtaisas

Anglies monoksido kiekio valdymo gyvenamųjų ir buitinių patalpų atmosferoje problema šiandien yra tokia pat aktuali kaip gaisro ar apsaugos signalizacija.

Specializuotose šildymo ir dujų įrangos parduotuvėse galite įsigyti keletą dujų kiekio stebėjimo prietaisų variantų:

• Cheminiai signalai;
• Infraraudonųjų spindulių skaitytuvai;
• Kietojo kūno jutikliai.

Jautrus prietaiso jutiklis paprastai turi elektroninę plokštę, kuri užtikrina maitinimą, kalibravimą ir signalo konvertavimą į suprantamą indikacijos formą. Tai gali būti tiesiog žalios ir raudonos šviesos diodai skydelyje, garso sirena, skaitmeninė informacija, skirta signalui perduoti į kompiuterių tinklą, arba automatinio vožtuvo, kuris išjungia buitinių dujų tiekimą į šildymo katilą, valdymo impulsas.

Akivaizdu, kad jutiklių su kontroliuojamu uždarymo vožtuvu naudojimas yra būtina priemonė, tačiau dažnai šildymo įrangos gamintojai sąmoningai sukuria „apsaugą“, kad išvengtų visokių manipuliacijų su dujų įrangos saugumu.

Cheminiai ir kietojo kūno valdymo prietaisai

Pigiausia ir prieinamiausia jutiklio versija su cheminiu indikatoriumi yra pagaminta tinklinės kolbos pavidalu, lengvai pralaidžia orui. Kolbos viduje yra du elektrodai, atskirti akyta pertvara, impregnuota šarmo tirpalu. Anglies monoksido atsiradimas sukelia elektrolito karbonizaciją, staigiai krenta jutiklio laidumas, kurį elektronika iš karto nuskaito kaip pavojaus signalą. Sumontavus prietaisas yra neaktyvios būsenos ir neveikia tol, kol ore nėra anglies monoksido pėdsakų, viršijančių leistiną koncentraciją.

Kietojo kūno jutikliuose vietoj šarmu impregnuoto asbesto gabalo naudojami dviejų sluoksnių alavo dioksido ir rutenio maišeliai. Dujų atsiradimas ore sukelia gedimą tarp jutiklio įrenginio kontaktų ir automatiškai įjungia aliarmą.

Skaitytuvai ir elektroninės apsaugos

Infraraudonųjų spindulių jutikliai, veikiantys aplinkinio oro skenavimo principu. Integruotas infraraudonųjų spindulių jutiklis suvokia lazerio šviesos diodo švytėjimą, o paleidimo įtaisas įjungiamas, atsižvelgiant į dujų šiluminės spinduliuotės sugerties intensyvumo pasikeitimą.

CO labai gerai sugeria šiluminę spektro dalį, todėl tokie įrenginiai veikia budėtojo arba skaitytuvo režimu. Nuskaitymo rezultatas gali būti rodomas kaip dviejų spalvų signalas arba anglies monoksido kiekio ore nuoroda skaitmenine arba tiesine skale.

Kuris jutiklis geresnis

Norint teisingai pasirinkti anglies monoksido jutiklį, būtina atsižvelgti į darbo režimą ir patalpos, kurioje turi būti sumontuotas jutiklis, pobūdį. Pavyzdžiui, cheminiai jutikliai, laikomi pasenusiais, puikiai veikia katilinėse ir pagalbinėse patalpose. Nebrangus anglies monoksido aptikimo įrenginys gali būti sumontuotas jūsų namuose ar dirbtuvėse. Virtuvėje tinklelis greitai pasidengia dulkėmis ir riebalų nuosėdomis, o tai smarkiai sumažina cheminio kūgio jautrumą.

Kietojo kūno anglies monoksido jutikliai vienodai gerai veikia visomis sąlygomis, tačiau jiems veikti reikalingas galingas išorinis maitinimo šaltinis. Prietaiso kaina yra didesnė nei cheminių jutiklių sistemų kaina.

Šiandien labiausiai paplitę infraraudonųjų spindulių jutikliai. Jie aktyviai naudojami gyvenamųjų namų individualių šildymo katilų apsaugos sistemoms komplektuoti. Tuo pačiu metu valdymo sistemos jautrumas laikui bėgant praktiškai nekinta dėl dulkių ar oro temperatūros. Be to, tokiose sistemose, kaip taisyklė, yra įmontuoti testavimo ir kalibravimo mechanizmai, kurie leidžia periodiškai tikrinti jų veikimą.

Anglies monoksido stebėjimo prietaisų montavimas

Anglies monoksido jutiklius turi montuoti ir prižiūrėti tik kvalifikuotas personalas. Periodiškai prietaisai yra tikrinami, kalibruojami, prižiūrimi ir keičiami.

Jutiklis turi būti sumontuotas 1–4 m atstumu nuo dujų šaltinio, korpusas arba nuotoliniai jutikliai montuojami 150 cm aukštyje virš grindų lygio ir turi būti sukalibruoti pagal viršutinę ir apatinę jautrumo slenksčius.

Gyvenamųjų anglies monoksido detektorių tarnavimo laikas yra 5 metai.

Išvada

Kova su anglies monoksido susidarymu reikalauja atidumo ir atsakingo požiūrio į sumontuotą įrangą. Bet kokie eksperimentai su jutikliais, ypač puslaidininkiniais, smarkiai sumažina prietaiso jautrumą, o tai galiausiai lemia anglies monoksido kiekio padidėjimą virtuvės ir viso buto atmosferoje, lėtai nuodijant visus jo gyventojus. Anglies monoksido stebėjimo problema yra tokia rimta, kad gali būti, kad jutiklių naudojimas ateityje gali būti privalomas visoms individualaus šildymo kategorijoms.

0,00125 (esant 0 °C) g/cm³ Šiluminės savybės Lydymosi temperatūra –205 °C Virimo temperatūra −191,5 °C Formavimo entalpija (st. konv.) −110,52 kJ/mol Cheminės savybės Tirpumas vandenyje 0,0026 g/100 ml klasifikacija Reg. CAS numeris 630-08-0 Reg. PubChem numeris 281 Reg. EINECS numeris 211-128-3 Šypsenos # EB registracijos numeris 006-001-00-2 RTECS 3500000 FG

Smalkės (smalkės, smalkės, smalkės) yra bespalvės nuodingos dujos (įprastomis sąlygomis), neturinčios skonio ir kvapo. Cheminė formulė – CO. Apatinė ir viršutinė liepsnos plitimo koncentracijos ribos: nuo 12,5 iki 74 % (pagal tūrį).

Molekulių sandara

CO molekulė turi trigubą jungtį, kaip ir azoto molekulė N2. Kadangi šios molekulės yra panašios sandaros (izoelektroninės, dviatomės, turi panašią molinę masę), jų savybės taip pat panašios – labai žemos lydymosi ir virimo temperatūros, panašios standartinės entropijos ir kt.

Dėl trigubos jungties CO molekulė yra labai stipri (disociacijos energija 1069 kJ/mol arba 256 kcal/mol, tai yra didesnė nei bet kurios kitos dviatomės molekulės) ir turi nedidelį atstumą tarp branduolių (d C≡ O = 0,1128 nm arba 1,13Å).

Molekulė silpnai poliarizuota, jos dipolio elektrinis momentas μ = 0,04·10 −29 C m. Daugybė tyrimų parodė, kad neigiamas krūvis CO molekulėje yra sutelktas į anglies atomą C − ←O + (dipolio momento kryptis molekulėje yra priešinga anksčiau manytai). Jonizacijos potencialas 14,0 V, jėgos sujungimo konstanta k = 18,6.

Savybės

Anglies (II) monoksidas yra bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos. Degios Vadinamasis „anglies monoksido kvapas“ iš tikrųjų yra organinių priemaišų kvapas.

Pagrindiniai cheminių reakcijų tipai, kuriuose dalyvauja anglies (II) monoksidas, yra prisijungimo ir redokso reakcijos, kuriose jis turi redukuojančių savybių.

Kambario temperatūroje CO yra neaktyvus, jo cheminis aktyvumas žymiai padidėja kaitinant ir tirpaluose (taigi tirpaluose jis redukuoja druskas ir kt į metalus jau kambario temperatūroje. Kaitinamas redukuoja ir kitus metalus, pvz. CO + CuO → Cu + CO 2. Plačiai naudojamas pirometalurgijoje. CO reakcija tirpale su paladžio chloridu yra pagrindas kokybiniam CO aptikimui, žr. toliau).

CO oksidacija tirpale dažnai vyksta pastebimu greičiu tik esant katalizatoriui. Renkantis pastarąjį pagrindinį vaidmenį atlieka oksiduojančios medžiagos pobūdis. Taigi KMnO 4 greičiausiai oksiduoja CO esant smulkiai susmulkintam sidabrui, K 2 Cr 2 O 7 - esant druskoms, KClO 3 - esant OsO 4. Apskritai CO yra panašus į molekulinio vandenilio redukcines savybes.

Žemesnėje nei 830 °C temperatūroje stipresnis reduktorius yra CO, aukščiau – vandenilis. Taigi reakcijos pusiausvyra yra tokia:

iki 830 °C perkeliama į dešinę, virš 830 °C į kairę.

Įdomu tai, kad yra bakterijų, kurios oksiduodamos CO gauna gyvybei reikalingą energiją.

Anglies monoksidas (II) dega mėlyna liepsna (reakcijos temperatūra 700 °C) ore:

ΔG° 298 = –257 kJ, ΔS° 298 = –86 J/K

CO degimo temperatūra gali siekti 2100 °C, tai yra grandininis degimas, kurio iniciatoriai yra nedideli vandenilio turinčių junginių (vandens, amoniako, sieros vandenilio ir kt.) kiekiai.

Dėl tokio gero kaloringumo CO yra įvairių techninių dujų mišinių (žr., pvz., generatoriaus dujos) komponentas, naudojamas, be kita ko, šildymui.

halogenai. Reakcija su chloru gavo didžiausią praktinį pritaikymą:

Reakcija egzoterminė, jos šiluminis efektas 113 kJ, o esant katalizatoriui (aktyvintajai angliai) vyksta kambario temperatūroje. Reakcijos metu susidaro fosgenas – medžiaga, plačiai naudojama įvairiose chemijos šakose (taip pat kaip cheminės kovos priemonė). Panašiomis reakcijomis galima gauti COF 2 (karbonilo fluoridą) ir COBr 2 (karbonilo bromidą). Karboniljodidas nebuvo gautas. Reakcijų egzotermiškumas greitai sumažėja nuo F iki I (reakcijoms su F 2 šiluminis efektas yra 481 kJ, su Br 2 - 4 kJ). Taip pat galima gauti mišrių darinių, pavyzdžiui, COFCl (daugiau informacijos žr. anglies rūgšties halogeno dariniai).

Reaguojant CO su F 2 , be karbonilo fluorido, galima gauti peroksido junginį (FCO) 2 O 2 . Jo charakteristikos: lydymosi temperatūra –42 °C, virimo temperatūra +16 °C, būdingo kvapo (panašaus į ozono kvapą), kaitinant virš 200 °C, sprogstamai suyra (reakcijos produktai CO 2, O 2 ir COF 2 ), rūgštinėje terpėje reaguoja su kalio jodidu pagal lygtį:

Anglies (II) monoksidas reaguoja su chalkogenais. Su siera ji sudaro anglies sulfidą COS, reakcija vyksta kaitinant pagal lygtį:

ΔG° 298 = –229 kJ, ΔS° 298 = –134 J/K

Taip pat buvo gautas panašus anglies selenoksidas Cose ir anglies teluroksidas COTe.

Atkuria SO 2:

Su pereinamaisiais metalais susidaro labai lakūs, degūs ir toksiški junginiai – karbonilai, tokie kaip Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 ir kt.

Anglies (II) monoksidas mažai tirpsta vandenyje, bet su juo nereaguoja. Jis taip pat nereaguoja su šarmų ir rūgščių tirpalais. Tačiau jis reaguoja su šarmų lydalais, sudarydamas atitinkamus formatus:

Įdomi yra anglies monoksido (II) reakcija su kalio metalu amoniako tirpale. Taip susidaro sprogstamasis junginys kalio dioksodikarbonatas:

Toksinis anglies monoksido (II) poveikis atsiranda dėl to, kad susidaro karboksihemoglobinas - daug stipresnis karbonilo kompleksas su hemoglobinu, palyginti su hemoglobino kompleksu su deguonimi (oksihemoglobinu), taip blokuojant deguonies transportavimo ir ląstelių kvėpavimo procesus. Didesnė nei 0,1 % koncentracija ore sukelia mirtį per valandą.

Atradimų istorija

Anglies (II) monoksidą pirmą kartą paruošė prancūzų chemikas Jacques'as de Lassonne'as, kaitindamas cinko oksidą anglimi, tačiau iš pradžių buvo klaidingai laikomas vandeniliu, nes degė mėlyna liepsna.

Tai, kad šiose dujose yra anglies ir deguonies, atrado anglų chemikas Williamas Cruickshankas. Anglies (II) monoksidą už Žemės atmosferos ribų 1949 m. pirmą kartą atrado belgų mokslininkas M. Migeotte, nes Saulės IR spektre yra pagrindinė vibracinė-sukimosi juosta.

Kvitas

Pramoninis metodas

• Susidaro deginant anglį arba anglies pagrindu pagamintus junginius (pavyzdžiui, benziną), kai trūksta deguonies:

(šios reakcijos šiluminis efektas yra 220 kJ),

• arba sumažinant anglies dioksidą karšta anglimi:

(ΔH = 172 kJ, ΔS = 176 J/K)

Ši reakcija įvyksta krosnies gaisro metu, kai krosnelės sklendė uždaroma per anksti (kol anglys visiškai neišdegė). Susidaręs anglies monoksidas (II) dėl savo toksiškumo sukelia fiziologinius sutrikimus („dūmai“) ir net mirtį (žr. toliau), todėl vienas iš trivialių pavadinimų – „anglies monoksidas“.

Anglies dioksido redukcijos reakcija yra grįžtama, temperatūros įtaka šios reakcijos pusiausvyros būsenai parodyta grafike. Reakcijos tekėjimą į dešinę užtikrina entropijos koeficientas, o į kairę – entalpijos koeficientas. Esant žemesnei nei 400 °C temperatūrai, pusiausvyra beveik visiškai pasislenka į kairę, o esant aukštesnei nei 1000 °C temperatūrai – į dešinę (CO susidarymo link). Esant žemai temperatūrai, šios reakcijos greitis yra labai mažas, todėl anglies (II) monoksidas normaliomis sąlygomis yra gana stabilus. Ši pusiausvyra turi ypatingą pavadinimą Buduaro balansas.

• Anglies monoksido (II) mišiniai su kitomis medžiagomis gaunami praleidžiant orą, vandens garus ir kt. per karšto kokso, anglies ar rusvosios anglies ir kt. sluoksnį (žr. generatoriaus dujos, vandens dujos, mišrios dujos, sintezės dujos ).

Laboratorinis metodas

• Skystos skruzdžių rūgšties skilimas veikiant karštai koncentruotai sieros rūgščiai arba perleidžiant skruzdžių rūgštį per fosforo oksidą P 2 O 5. Reakcijos schema:

Taip pat galima skruzdžių rūgštį apdoroti chlorosulfono rūgštimi. Ši reakcija vyksta įprastoje temperatūroje pagal šią schemą:

• Kaitinamas oksalo ir koncentruotos sieros rūgščių mišinys. Reakcija vyksta pagal lygtį:

Anglies dioksidas, išsiskiriantis kartu su CO, gali būti pašalintas praleidžiant mišinį per barito vandenį.

• Kalio heksacianoferato (II) mišinio kaitinimas su koncentruota sieros rūgštimi. Reakcija vyksta pagal lygtį:

Anglies monoksido (II) nustatymas

CO buvimą galima kokybiškai nustatyti patamsėjus paladžio chlorido tirpalams (arba šiame tirpale pamirkytam popieriui). Tamsėjimas yra susijęs su smulkaus metalo paladžio išsiskyrimu pagal šią schemą:

Ši reakcija yra labai jautri. Standartinis tirpalas: 1 gramas paladžio chlorido vienam litrui vandens.

Anglies monoksido (II) kiekybinis nustatymas pagrįstas jodometrine reakcija:

Taikymas

• Anglies (II) monoksidas yra tarpinis reagentas, naudojamas reakcijose su vandeniliu svarbiuose pramoniniuose procesuose, gaminant organinius alkoholius ir paprastus angliavandenilius.
• Anglies monoksidas (II) naudojamas gyvulių mėsai ir žuviai apdoroti, suteikiant jiems ryškiai raudoną spalvą ir šviežumo išvaizdą, nepakeičiant skonio (lt: Skaidrus dūmas arba en: Neskoningo dūmo technologija). Leidžiama CO koncentracija – 200 mg/kg mėsos.
• Anglies monoksidą iš variklio išmetamųjų dujų Antrojo pasaulinio karo metais naciai naudojo masiniam žmonių žudymui apsinuodijus.

Anglies (II) monoksidas Žemės atmosferoje

Yra natūralūs ir antropogeniniai patekimo šaltiniai