Oglekļa monoksīdam ir molekulāra struktūra. Uzmanīgi! Oglekļa monoksīds mājā! Normāla cilvēka fizioloģija

Ogleklis veido divus ārkārtīgi stabilus oksīdus (CO un CO 2), trīs daudz mazāk stabilus oksīdus (C 3 O 2, C 5 O 2 un C 12 O 9), vairākus nestabilus vai vāji pētītus oksīdus (C 2 O, C 2 O 3 utt.) un nestehiometriskais grafīta oksīds. No uzskaitītajiem oksīdiem CO un CO 2 ir īpaša loma.

DEFINĪCIJA

Oglekļa monoksīds Normālos apstākļos uzliesmojoša gāze ir bezkrāsaina un bez smaržas.

Tas ir diezgan toksisks, jo spēj veidot kompleksu ar hemoglobīnu, kas ir aptuveni 300 reizes stabilāks nekā skābekļa-hemoglobīna komplekss.

DEFINĪCIJA

Oglekļa dioksīds normālos apstākļos tā ir bezkrāsaina gāze, aptuveni 1,5 reizes smagāka par gaisu, kā dēļ to kā šķidrumu var liet no viena trauka otrā.

1 litra CO 2 masa normālos apstākļos ir 1,98 g.Oglekļa dioksīda šķīdība ūdenī ir zema: 1 tilpums ūdens 20 o C temperatūrā izšķīdina 0,88 tilpumus CO 2, bet 0 o C temperatūrā - 1,7 tilpumus.

Tieša oglekļa oksidēšana ar skābekļa vai gaisa trūkumu izraisa CO veidošanos, ar pietiekamu to daudzumu veidojas CO 2. Dažas šo oksīdu īpašības ir parādītas tabulā. 1.

1. tabula. Oglekļa oksīdu fizikālās īpašības.

Oglekļa monoksīda ražošana

Tīru CO var iegūt laboratorijā, dehidrējot skudrskābi (HCOOH) ar koncentrētu sērskābi ~140 °C:

HCOOH = CO + H2O.

Nelielos daudzumos oglekļa dioksīdu var viegli iegūt, skābēm iedarbojoties uz karbonātiem:

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

Rūpnieciskā mērogā CO 2 tiek ražots galvenokārt kā blakusprodukts amonjaka sintēzes procesā:

CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2;

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

Dedzinot kaļķakmeni, rodas liels daudzums oglekļa dioksīda:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

Oglekļa monoksīda ķīmiskās īpašības

Oglekļa monoksīds ir ķīmiski reaģējošs augstā temperatūrā. Tas izrādās spēcīgs reducētājs. Reaģē ar skābekli, hloru, sēru, amonjaku, sārmiem, metāliem.

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).

Oglekļa dioksīdam piemīt skābas īpašības: tas reaģē ar sārmiem un amonjaka hidrātu. Samazināts ar aktīviem metāliem, ūdeņradi, oglekli.

CO 2 + NaOH atšķaidīts = 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;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (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.

Oglekļa monoksīda pielietojumi

Oglekļa monoksīdu plaši izmanto kā degvielu ģeneratora gāzes vai ūdens gāzes veidā, un tas veidojas arī tad, kad daudzi metāli tiek atdalīti no to oksīdiem, reducējot ar akmeņoglēm. Ražotājgāze tiek ražota, laižot gaisu caur karstām oglēm. Tas satur aptuveni 25% CO, 4% CO2 un 70% N2 ar H2 un CH4 62 pēdām.

Oglekļa dioksīda izmantošana visbiežāk ir saistīta ar tā fizikālajām īpašībām. To izmanto kā dzesēšanas līdzekli, dzērienu gāzēšanai, vieglas (putotās) plastmasas ražošanā, kā arī kā gāzi inertas atmosfēras radīšanai.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

2. PIEMĒRS

Vingrinājums	Nosakiet, cik reižu oglekļa monoksīds (IV)CO 2 ir smagāks par gaisu.
Risinājums	Dotās gāzes masas attiecību pret citas gāzes masu, kas ņemta tādā pašā tilpumā, tajā pašā temperatūrā un vienā spiedienā, sauc par pirmās gāzes relatīvo blīvumu pret otro. Šī vērtība parāda, cik reižu pirmā gāze ir smagāka vai vieglāka par otro gāzi. Gaisa relatīvā molekulmasa ir 29 (ņemot vērā slāpekļa, skābekļa un citu gāzu saturu gaisā). Jāatzīmē, ka jēdzienu “gaisa relatīvā molekulmasa” lieto nosacīti, jo gaiss ir gāzu maisījums. D gaiss (CO 2) = M r (CO 2) / M r (gaiss); D gaiss (CO 2) = 44 / 29 = 1,517. M r (CO 2) = A r (C) + 2 × A r (O) = 12 + 2 × 16 = 12 + 32 = 44.
Atbilde	Oglekļa monoksīds (IV)CO 2 ir 1,517 reizes smagāks par gaisu.

Ir trīskāršā saite. Tā kā šīm molekulām ir līdzīga struktūra, arī to īpašības ir līdzīgas - ļoti zemas kušanas un viršanas temperatūras, tuvas standarta entropiju vērtības utt.

Valences saites metodes ietvaros CO molekulas struktūru var raksturot ar formulu: C≡O:, un trešā saite veidojas pēc donora-akceptora mehānisma, kur ogleklis ir elektronu pāra donors. , un skābeklis ir akceptors.

Saskaņā ar molekulāro orbitālo metodi neierosinātas CO molekulas elektroniskā konfigurācija ir σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C. Izveidota trīskāršā saite σ -savienojums izveidojies sakarā ar σ z elektronu pāris, un elektroni ir divreiz deģenerēta līmenī π x, y atbilst diviem σ - savienojumi. Elektroni nesaistošajās σ C orbitālēs un σ O orbitālēs atbilst diviem elektronu pāriem, no kuriem viens ir lokalizēts pie atoma, otrs pie atoma.

Trīskāršās saites klātbūtnes dēļ CO molekula ir ļoti spēcīga (disociācijas enerģija 1069 kJ/mol jeb 256 kcal/mol, kas ir lielāka nekā jebkurai citai diatomu molekulai) un tai ir neliels attālums starp kodoliem (d C≡ O = 0,1128 nm vai 1,13Å).

Molekula ir vāji polarizēta, tās dipola elektriskais moments μ = 0,04·10 -29 C m (dipola momenta virziens C - →O +). Jonizācijas potenciāls 14,0 V, spēka sakabes konstante k = 18,6.

Atklājumu vēsture

Oglekļa monoksīdu vispirms ražoja franču ķīmiķis Žaks de Lasons, karsējot cinka oksīdu ar akmeņoglēm, taču sākotnēji to sajauca ar ūdeņradi, jo tas dega ar zilu liesmu. To, ka šī gāze satur oglekli un skābekli, atklāja angļu ķīmiķis Viljams Krukšenks. Oglekļa monoksīdu Zemes atmosfērā pirmo reizi atklāja beļģu zinātnieks M. Migeots 1949. gadā, Saules infrasarkano staru spektrā klātesot galvenajai vibrāciju-rotācijas joslai.

Oglekļa monoksīds Zemes atmosfērā

Ir dabiski un antropogēni ieceļošanas avoti. Dabiskos apstākļos uz Zemes virsmas CO veidojas organisko savienojumu nepilnīgas anaerobās sadalīšanās un biomasas sadegšanas laikā, galvenokārt mežu un stepju ugunsgrēku laikā. Oglekļa monoksīds augsnē veidojas gan bioloģiski (izdala dzīvi organismi), gan nebioloģiski. Eksperimentāli ir pierādīta oglekļa monoksīda izdalīšanās augsnēs izplatīto fenola savienojumu dēļ, kas satur OCH3 vai OH grupas orto- vai para-pozīcijās attiecībā pret pirmo hidroksilgrupu.

Kopējais līdzsvars starp nebioloģiskā CO veidošanos un tā oksidēšanu ar mikroorganismiem ir atkarīgs no īpašiem vides apstākļiem, galvenokārt no mērķa. Piemēram, oglekļa monoksīds no sausām augsnēm tiek izvadīts tieši atmosfērā, tādējādi radot lokālus šīs gāzes koncentrācijas maksimumus.

Atmosfērā CO ir metāna un citu ogļūdeņražu (galvenokārt izoprēna) reakciju ķēdes produkts.

Galvenais antropogēnais CO avots pašlaik ir iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzes. Oglekļa monoksīds veidojas, sadedzinot ogļūdeņražu degvielu iekšdedzes dzinējos pie nepietiekamas temperatūras vai sliktiem gaisa padeves iestatījumiem (nav pietiekami daudz skābekļa, lai CO oksidētu par CO 2). Agrāk ievērojamu daļu no antropogēnās CO ievadīšanas atmosfērā nodrošināja apgaismojoša gāze, ko izmantoja iekštelpu apgaismojumam. Tas aptuveni atbilda sastāvam, tas ir, saturēja līdz 45% oglekļa monoksīda. Patlaban komunālo pakalpojumu sektorā šī gāze tiek aizstāta ar daudz mazāk toksisku dabasgāzi (zemāki homologās sērijas pārstāvji - propāns utt.)

CO ievade no dabīgiem un antropogēniem avotiem ir aptuveni vienāda.

Oglekļa monoksīds atmosfērā strauji cirkulē: tā vidējais uzturēšanās laiks ir aptuveni 0,1 gads, hidroksilgrupā to oksidējot līdz oglekļa dioksīdam.

Kvīts

Rūpnieciskā metode

2C + O 2 → 2CO (šīs reakcijas termiskais efekts ir 22 kJ),

2. vai atjaunojot ar karstām oglēm:

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

Šāda reakcija bieži notiek krāsns ugunsgrēkā, kad krāsns aizbīdnis tiek aizvērts pārāk agri (pirms ogles ir pilnībā izdegušas). Šajā gadījumā izveidotais oglekļa monoksīds savas toksicitātes dēļ izraisa fizioloģiskus traucējumus (“izgarojumus”) un pat nāvi (skatīt zemāk), tāpēc viens no triviālajiem nosaukumiem - “oglekļa monoksīds”. Krāsnī notiekošo reakciju attēls ir parādīts diagrammā.

Oglekļa dioksīda reducēšanās reakcija ir atgriezeniska, temperatūras ietekme uz šīs reakcijas līdzsvara stāvokli ir parādīta grafikā. Reakcijas plūsmu pa labi nodrošina entropijas faktors, bet pa kreisi - entalpijas faktors. Temperatūrā, kas zemāka par 400°C, līdzsvars gandrīz pilnībā nobīdās pa kreisi, bet temperatūrā virs 1000°C – pa labi (virzienā uz CO veidošanos). Zemā temperatūrā šīs reakcijas ātrums ir ļoti zems, tāpēc normālos apstākļos oglekļa monoksīds ir diezgan stabils. Šim līdzsvaram ir īpašs nosaukums Buduāra līdzsvars.

3. Oglekļa monoksīda maisījumus ar citām vielām iegūst, izlaižot gaisu, ūdens tvaikus utt. caur karsta koksa, akmeņogļu vai brūnogļu u.c. slāni (sk.,).

Laboratorijas metode

Fizioloģiskā iedarbība, toksicitāte

Oglekļa monoksīds ir ļoti bīstams, jo neizraisa un pat... Saindēšanās pazīmes ir galvassāpes, reibonis un samaņas zudums. Oglekļa monoksīda toksiskā iedarbība ir balstīta uz to, ka tas saistās ar asinīm spēcīgāk nekā skābeklis (tas veido karboksihemoglobīnu), tādējādi bloķējot skābekļa transportēšanas un šūnu elpošanas procesus. oglekļa monoksīds rūpniecības uzņēmumu gaisā ir 0,02 mg/l.

TLV (robežkoncentrācija, ASV): 25 ppm; 29 mg/m 3 (kā TWA — ASV maiņas vidējais rādītājs) (ACGIH 1994-1995). MAC (maksimālā pieļaujamā koncentrācija, ASV): 30 ppm; 33 mg/m3; Grūtniecība: B (kaitīga ietekme, iespējams, pat MAK līmenī) (1993)

Aizsardzība pret oglekļa monoksīdu

Īpašības

Oglekļa monoksīds ir bezkrāsaina gāze bez garšas un smaržas. Tā sauktā “oglekļa monoksīda smarža” patiesībā ir organisko piemaisījumu smarža.

Oglekļa monoksīda īpašības

Molekulārā masa	28,01
Kušanas temperatūra	-205°C
Vārīšanās temperatūra	–191,5°C
Šķīdība	Ļoti vāji šķīst (2,3 ml CO/100 ml H 2 O 20°C temperatūrā)
Blīvums ρ	0,00125 g/cm3 (pie 0°C)
Standarta veidošanās entalpija ΔH	−110,52 kJ/mol (g) (pie 298 K)
Standarta Gibsa veidošanās enerģija ΔG	–137,14 kJ/mol (g) (pie 298 K)
Formācijas S standarta entropija	197,54 J/mol K (g) (pie 298 K)
Standarta molārais C p	29,11 J/mol K (g) (pie 298 K)
Kušanas entalpija ΔH pl	0,838 kJ/mol
Vārīšanās entalpija ΔH vārīšanās temperatūra	6,04 kJ/mol
t krit	–140,23°C
P krit	3,499 MPa
ρ krit	0,301 g/cm3

Galvenie ķīmisko reakciju veidi, kurās piedalās oglekļa monoksīds, ir pievienošanas reakcijas un kurās tam piemīt reducējošas īpašības.

Istabas temperatūrā CO ir neaktīvs, tā ķīmiskā aktivitāte karsējot un šķīdumos ievērojami palielinās (piemēram, šķīdumos tas jau istabas temperatūrā reducē sāļus un citus līdz metāliem. Sildot samazina arī citus metālus, piemēram, CO + CuO → Cu + CO 2 To plaši izmanto pirometalurģijā CO reakcija šķīdumā ar pallādija hlorīdu ir pamats CO kvalitatīvai noteikšanai, skatīt zemāk).

CO oksidēšanās šķīdumā bieži notiek ar ievērojamu ātrumu tikai katalizatora klātbūtnē. Izvēloties pēdējo, galveno lomu spēlē oksidētāja raksturs. Tādējādi CO visātrāk oksidējas smalki sasmalcināta sudraba klātbūtnē, - sāļu klātbūtnē, - OsO 4 klātbūtnē. Kopumā CO pēc savām reducējošām īpašībām ir līdzīgs molekulārajam ūdeņradim.

Zem 830°C spēcīgāks reducētājs ir CO, virs tā ir ūdeņradis. Tāpēc reakcijas līdzsvars ir:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 kJ

līdz 830°C tiek nobīdīts pa labi, virs 830°C pa kreisi.

Interesanti, ka ir baktērijas, kas, oksidējoties CO, iegūst dzīvībai nepieciešamo enerģiju.

Oglekļa monoksīds deg ar zilu liesmu (reakcijas temperatūra 700°C) gaisā:

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

CO sadegšanas temperatūra var sasniegt 2100°C, tā ir ķēdes sadegšana, kurā kā iniciatori kalpo neliels daudzums ūdeņradi saturošu savienojumu (ūdens u.c.).

Pateicoties tik labajai siltumspējai, CO ir dažādu tehnisko gāzu maisījumu sastāvdaļa (sk., piemēram), ko cita starpā izmanto apkurei.

Oglekļa monoksīds reaģē ar. Reakcija ar vislielāko praktisko pielietojumu ir

Oglekļa monoksīds– CO (oglekļa monoksīds) ir nāvējoša un mānīga inde, kas saistās daudz spēcīgāk nekā dzīvību sniedzošais skābeklis. Tā ir bezkrāsaina, indīga gāze (normālos apstākļos) bez garšas un smaržas. Ķīmiskā formula - CO. Nāve iestājas, kad oglekļa monoksīds savienojas ar 80% hemoglobīna. Oglekļa monoksīds (līdz 12%) atrodas automašīnu izplūdes gāzēs.

Galvenie ķīmisko reakciju veidi, kurās ir iesaistīts oglekļa monoksīds, ir pievienošanas reakcijas un redoksreakcijas, kurās tam piemīt reducējošas īpašības.

Istabas temperatūrā oglekļa monoksīds ir neaktīvs, tā ķīmiskā aktivitāte ievērojami palielinās karsējot un šķīdumos. Tādējādi šķīdumos tas jau istabas temperatūrā reducē Au, Pt, Pd un citus sāļus līdz metāliem. Sildot, tas samazina arī citus metālus, piemēram, CO + CuO = Cu + CO 2. To plaši izmanto pirometalurģijā. Metode oglekļa monoksīda kvalitatīvai noteikšanai ir balstīta uz CO reakciju šķīdumā ar pallādija hlorīdu.

Interesanti, ka ir dzīvnieki, kas spēj iegūt dzīvībai nepieciešamo enerģiju, oksidējot CO.

Kā jau minēts, oglekļa monoksīds ir ļoti bīstams. Saindēšanās pazīmes: galvassāpes un reibonis; ir troksnis ausīs, elpas trūkums, sirdsklauves, mirgošana acu priekšā, sejas apsārtums, vispārējs vājums, slikta dūša un dažreiz vemšana; smagos gadījumos krampji, samaņas zudums, koma.

Ir bijuši gadījumi, kad daži neapdomīgi autovadītāji ziemā nakšņojuši automašīnā, kas bija novietota garāžā, kuras durvis bija aizvērtas. Lai silti gulētu, ieslēdza motoru un tas darbojās tukšgaitā. Kā likums, garāžā sakrājās tvana gāze un šādi neuzmanīgi cilvēki gāja bojā. Vienas grāmatas autors pareizi atzīmēja, ka “dzinēja iedarbināšana nelielā garāžā ar aizvērtām durvīm ir pašnāvība”.

CO toksiskā iedarbība ir saistīta ar karboksihemoglobīna veidošanos - daudz spēcīgāku karbonilkompleksu ar hemoglobīnu, salīdzinot ar hemoglobīna kompleksu ar skābekli. Tādējādi tiek bloķēti skābekļa transportēšanas un šūnu elpošanas procesi. Koncentrācija gaisā, kas pārsniedz 0,1%, izraisa nāvi vienas stundas laikā.

Oglekļa monoksīda un hemoglobīna kombinācija ir atgriezeniska. Cietušais jāizved svaigā gaisā. Vieglas saindēšanās gadījumā pietiek ar plaušu hiperventilāciju ar skābekli.

Ir dabiski un antropogēni oglekļa monoksīda avoti, kas nonāk Zemes atmosfērā. CO ievade no dabīgiem un antropogēniem avotiem ir aptuveni vienāda. Dabiskos apstākļos uz Zemes virsmas oglekļa monoksīds veidojas organisko savienojumu nepilnīgas anaerobās sadalīšanās un biomasas sadegšanas laikā, galvenokārt mežu un stepju ugunsgrēku laikā.

Galvenais antropogēnais CO avots pašlaik ir iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzes.

Ikviens, kam ir nācies saskarties ar apkures sistēmu darbību - krāsnīm, katliem, katliem, ūdens sildītājiem, kas paredzēti sadzīves degvielai jebkurā formā -, zina, cik bīstams ir tvana gāze cilvēkiem. To ir diezgan grūti neitralizēt gāzes stāvoklī, nav efektīvu mājas metožu oglekļa monoksīda apkarošanai, tāpēc lielākā daļa aizsardzības pasākumu ir vērsti uz oglekļa monoksīda novēršanu un savlaicīgu noteikšanu gaisā.

Toksiskas vielas īpašības

Oglekļa monoksīda būtībā un īpašībās nav nekā neparasta. Būtībā tas ir ogļu vai ogles saturošu kurināmo daļējas oksidācijas produkts. Oglekļa monoksīda formula ir vienkārša un saprotama - CO, ķīmiskā izteiksmē - oglekļa monoksīds. Viens oglekļa atoms ir savienots ar skābekļa atomu. Organiskās degvielas sadegšanas procesu raksturs ir tāds, ka oglekļa monoksīds ir jebkuras liesmas neatņemama sastāvdaļa.

Karsējot kurtuvē, ogles, saistītā kurināmā, kūdra un malka tiek gazificētas oglekļa monoksīdā un tikai pēc tam tiek sadedzinātas ar gaisa pieplūdumu. Ja ogļskābā gāze no sadegšanas kameras ir noplūdusi telpā, tā saglabāsies stabilā stāvoklī līdz brīdim, kad oglekļa plūsma ar ventilāciju tiek izņemta no telpas vai uzkrājas, aizpildot visu telpu, no grīdas līdz griestiem. Pēdējā gadījumā situāciju var glābt tikai elektronisks oglekļa monoksīda sensors, reaģējot uz mazāko toksisko izgarojumu koncentrācijas pieaugumu telpas atmosfērā.

Kas jums jāzina par oglekļa monoksīdu:

• Standarta apstākļos oglekļa monoksīda blīvums ir 1,25 kg/m3, kas ir ļoti tuvu gaisa īpatnējam svaram 1,25 kg/m3. Karsts un pat silts monoksīds viegli paceļas līdz griestiem, un, atdziestot, tas nosēžas un sajaucas ar gaisu;
• Oglekļa monoksīds ir bezgaršīgs, bezkrāsains un bez smaržas pat lielā koncentrācijā;
• Lai sāktu oglekļa monoksīda veidošanos, pietiek ar metālu, kas saskaras ar oglekli, uzkarsēt līdz 400-500 o C temperatūrai;
• Gāze spēj sadegt gaisā, izdalot lielu siltuma daudzumu, aptuveni 111 kJ/mol.

Bīstama ir ne tikai oglekļa monoksīda ieelpošana, bet arī gāzes-gaisa maisījums var eksplodēt, ja tilpuma koncentrācija sasniedz no 12,5% līdz 74%. Šajā ziņā gāzes maisījums ir līdzīgs sadzīves metānam, taču daudz bīstamāks par tīkla gāzi.

Metāns ir vieglāks par gaisu un mazāk toksisks ieelpojot, turklāt, pateicoties īpašas piedevas - merkaptāna - pievienošanai gāzes plūsmai, tā klātbūtni telpā var viegli noteikt pēc smaržas. Ja virtuve ir nedaudz gāzēta, jūs varat iekļūt telpā un izvēdināt to bez jebkādām sekām veselībai.

Ar oglekļa monoksīdu viss ir sarežģītāk. Ciešā saistība starp CO un gaisu neļauj efektīvi noņemt toksisko gāzu mākoni. Atdziestot, gāzes mākonis pamazām nosēdīsies grīdas laukumā. Ja tiek iedarbināts oglekļa monoksīda detektors vai tiek konstatēta sadegšanas produktu noplūde no plīts vai cietā kurināmā katla, nekavējoties jāveic ventilācijas pasākumi, pretējā gadījumā pirmie cietīs bērni un mājdzīvnieki.

Šī oglekļa monoksīda mākoņa īpašība iepriekš tika plaši izmantota cīņā pret grauzējiem un tarakāniem, taču gāzes uzbrukuma efektivitāte ir ievērojami zemāka nekā mūsdienu līdzekļiem, un saindēšanās risks ir nesamērīgi lielāks.

Jūsu zināšanai! CO gāzes mākonis, ja nav ventilācijas, var ilgstoši saglabāt savas īpašības nemainīgas.

Ja ir aizdomas par oglekļa monoksīda uzkrāšanos pagrabos, saimniecības telpās, katlu telpās, pagrabos, vispirms ir jānodrošina maksimāla ventilācija ar gāzes apmaiņas ātrumu 3-4 vienības stundā.

Nosacījumi dūmu parādīšanās telpā

Oglekļa monoksīdu var iegūt, izmantojot desmitiem ķīmisku reakciju, taču tam ir nepieciešami īpaši reaģenti un apstākļi to mijiedarbībai. Saindēšanās ar gāzi risks šādā veidā ir praktiski nulle. Galvenie oglekļa monoksīda parādīšanās iemesli katlu telpā vai virtuves zonā joprojām ir divi faktori:

• Slikta vilkme un daļēja sadegšanas produktu plūsma no degšanas avota virtuves zonā;
• Katla, gāzes un krāsns iekārtu nepareiza darbība;
• Plastmasas, elektroinstalācijas, polimēru pārklājumu un materiālu ugunsgrēki un vietējie ugunsgrēki;
• Atkritumu gāzes no kanalizācijas vadiem.

Oglekļa monoksīda avots var būt pelnu otrreizējā sadegšana, irdeni kvēpu nogulsnes skursteņos, sodrēji un sveķi, kas iestrādāti kamīnu kamīnu un kvēpu dzēšamo aparātu ķieģeļos.

Visbiežāk CO gāzes avots ir gruzdošas ogles, kas, aizverot vārstu, izdeg kurtuvē. Īpaši daudz gāzes izdalās malkas termiskās sadalīšanās laikā bez gaisa, aptuveni pusi no gāzes mākoņa aizņem oglekļa monoksīds. Tāpēc jebkādus eksperimentus ar gaļas un zivju kūpināšanu, izmantojot dūmaku, kas iegūts no gruzdošām skaidām, vajadzētu veikt tikai brīvā dabā.

Gatavošanas laikā var parādīties arī neliels daudzums oglekļa monoksīda. Piemēram, ikviens, kurš ir saskāries ar gāzes apkures katlu uzstādīšanu ar slēgtu kurtuvi virtuvē, zina, kā tvana gāzu sensori reaģē uz ceptiem kartupeļiem vai jebkuru verdošā eļļā gatavotu ēdienu.

Oglekļa monoksīda mānīgais raksturs

Galvenās oglekļa monoksīda briesmas ir tādas, ka nav iespējams sajust un sajust tā klātbūtni telpas atmosfērā, līdz gāze ar gaisu nonāk elpošanas sistēmā un izšķīst asinīs.

CO ieelpošanas sekas ir atkarīgas no gāzes koncentrācijas gaisā un uzturēšanās ilguma telpā:

• Galvassāpes, savārgums un miegainības attīstība sākas, kad tilpuma gāzu saturs gaisā ir 0,009-0,011%. Fiziski vesels cilvēks var izturēt līdz trim stundām piesārņotas atmosfēras iedarbību;
• Slikta dūša, stipras muskuļu sāpes, krampji, ģībonis, orientācijas zudums var attīstīties koncentrācijā 0,065-0,07%. Telpā pavadītais laiks līdz neizbēgamu seku rašanās brīdim ir tikai 1,5-2 stundas;
• Ja oglekļa monoksīda koncentrācija pārsniedz 0,5%, pat dažu sekunžu uzturēšanās ar gāzi piesārņotā telpā nozīmē nāvi.

Pat ja cilvēks pats droši izkļūt no telpas ar augstu oglekļa monoksīda koncentrāciju, viņam joprojām būs nepieciešama medicīniskā palīdzība un pretlīdzekļu lietošana, jo asinsrites sistēmas saindēšanās un smadzeņu asinsrites traucējumu sekas joprojām būs parādīsies tikai nedaudz vēlāk.

Oglekļa monoksīda molekulas labi absorbē ūdens un sāls šķīdumi. Tāpēc kā pirmie pieejamie aizsardzības līdzekļi bieži tiek izmantoti parastie dvieļi un salvetes, kas samitrināti ar jebkuru pieejamu ūdeni. Tas ļauj apturēt oglekļa monoksīda iekļūšanu organismā uz dažām minūtēm, līdz varat atstāt telpu.

Šo oglekļa monoksīda īpašību bieži ļaunprātīgi izmanto daži apkures iekārtu īpašnieki, kuriem ir iebūvēti CO sensori. Kad tiek iedarbināts jutīgs sensors, tā vietā, lai vēdinātu telpu, ierīci bieži vien vienkārši pārklāj ar mitru dvieli. Tā rezultātā pēc desmitiem šādu manipulāciju oglekļa monoksīda sensors neizdodas, un saindēšanās risks palielinās par lielumu.

Tehniskās oglekļa monoksīda noteikšanas sistēmas

Patiesībā šodien ir tikai viens veids, kā veiksmīgi cīnīties ar oglekļa monoksīdu, izmantojot īpašas elektroniskas ierīces un sensorus, kas fiksē lieko CO koncentrāciju telpā. Var, protams, izdarīt ko vienkāršāku, piemēram, ierīkot jaudīgu ventilāciju, kā to dara tie, kam patīk atpūsties pie īsta ķieģeļu kamīna. Bet šādā risinājumā pastāv zināms saindēšanās ar tvana gāzi risks, mainot iegrimes virzienu caurulē, turklāt dzīvošana zem spēcīgas vilkmes arī nenāk par labu veselībai.

Oglekļa monoksīda sensora ierīce

Problēma ar oglekļa monoksīda satura regulēšanu dzīvojamo un saimniecības telpu atmosfērā mūsdienās ir tikpat aktuāla kā ugunsgrēka vai apsardzes signalizācijas klātbūtne.

Specializētajos apkures un gāzes iekārtu veikalos var iegādāties vairākas iespējas gāzes satura uzraudzības ierīcēm:

• Ķīmiskās trauksmes;
• Infrasarkanie skeneri;
• Cietvielu sensori.

Ierīces jutīgais sensors parasti ir aprīkots ar elektronisku plati, kas nodrošina jaudu, kalibrēšanu un signāla pārveidošanu saprotamā indikācijas formā. Tas varētu būt vienkārši zaļas un sarkanas gaismas diodes uz paneļa, skaņas sirēna, digitāla informācija signāla izdošanai datortīklā vai vadības impulss automātiskam vārstam, kas atslēdz sadzīves gāzes padevi apkures katlam.

Skaidrs, ka sensoru ar vadāmu slēgvārstu izmantošana ir nepieciešams pasākums, taču nereti apkures iekārtu ražotāji apzināti iestrādā “neaizsardzību”, lai izvairītos no visādām manipulācijām ar gāzes iekārtu drošību.

Ķīmiskie un cietvielu kontroles instrumenti

Lētākā un pieejamākā sensora versija ar ķīmisko indikatoru ir izgatavota sietveida kolbas veidā, kas ir viegli caurlaidīga gaisam. Kolbas iekšpusē ir divi elektrodi, kas atdalīti ar porainu starpsienu, kas piesūcināts ar sārma šķīdumu. Oglekļa monoksīda parādīšanās noved pie elektrolīta karbonizācijas, sensora vadītspēja strauji pazeminās, ko elektronika nekavējoties nolasa kā trauksmes signālu. Pēc uzstādīšanas ierīce ir neaktīvā stāvoklī un nedarbojas, kamēr gaisā nav oglekļa monoksīda pēdas, kas pārsniedz pieļaujamo koncentrāciju.

Cietvielu sensori izmanto divslāņu alvas dioksīda un rutēnija maisiņus, nevis ar sārmu piesūcinātu azbesta gabalu. Gāzes parādīšanās gaisā izraisa sadalījumu starp sensora ierīces kontaktiem un automātiski iedarbina trauksmi.

Skeneri un elektroniskie aizsargi

Infrasarkanie sensori, kas darbojas pēc apkārtējā gaisa skenēšanas principa. Iebūvētais infrasarkanais sensors uztver lāzera gaismas diodes spīdumu, un tiek aktivizēta palaišanas ierīce, pamatojoties uz gāzes siltuma starojuma absorbcijas intensitātes izmaiņām.

CO ļoti labi absorbē spektra termisko daļu, tāpēc šādas ierīces darbojas uzrauga vai skenera režīmā. Skenēšanas rezultātu var attēlot divu krāsu signāla veidā vai norādes par oglekļa monoksīda daudzumu gaisā digitālā vai lineārā skalā.

Kurš sensors ir labāks

Lai pareizi izvēlētos oglekļa monoksīda sensoru, ir jāņem vērā darbības režīms un telpas raksturs, kurā sensora ierīce tiks uzstādīta. Piemēram, ķīmiskie sensori, kas tiek uzskatīti par novecojušiem, lieliski darbojas katlu telpās un saimniecības telpās. Jūsu mājās vai darbnīcā var uzstādīt lētu oglekļa monoksīda noteikšanas ierīci. Virtuvē siets ātri pārklājas ar putekļu un tauku nogulsnēm, kas krasi samazina ķīmiskā konusa jutību.

Cietvielu oglekļa monoksīda sensori darbojas vienlīdz labi visos apstākļos, taču to darbībai ir nepieciešams jaudīgs ārējs strāvas avots. Ierīces izmaksas ir augstākas nekā ķīmisko sensoru sistēmu cena.

Mūsdienās visizplatītākie ir infrasarkanie sensori. Tos aktīvi izmanto, lai pabeigtu dzīvojamo māju individuālo apkures katlu drošības sistēmas. Tajā pašā laikā vadības sistēmas jutība laika gaitā praktiski nemainās putekļu vai gaisa temperatūras dēļ. Turklāt šādām sistēmām, kā likums, ir iebūvēti testēšanas un kalibrēšanas mehānismi, kas ļauj periodiski pārbaudīt to darbību.

Oglekļa monoksīda kontroles ierīču uzstādīšana

Oglekļa monoksīda sensori jāuzstāda un jāuztur tikai kvalificētam personālam. Periodiski instrumenti ir pakļauti pārbaudei, kalibrēšanai, apkopei un nomaiņai.

Sensors jāuzstāda 1 līdz 4 m attālumā no gāzes avota; korpuss vai tālvadības sensori ir uzstādīti 150 cm augstumā virs grīdas līmeņa un jākalibrē atbilstoši augšējam un apakšējam jutības slieksnim.

Dzīvojamo telpu oglekļa monoksīda detektoru kalpošanas laiks ir 5 gadi.

Secinājums

Cīņa pret oglekļa monoksīda veidošanos prasa rūpību un atbildīgu attieksmi pret uzstādīto aprīkojumu. Jebkuri eksperimenti ar sensoriem, īpaši pusvadītāju, krasi samazina ierīces jutību, kas galu galā noved pie oglekļa monoksīda satura palielināšanās virtuves un visa dzīvokļa atmosfērā, lēnām saindējot visus tā iedzīvotājus. Oglekļa monoksīda monitoringa problēma ir tik nopietna, ka, iespējams, sensoru izmantošana nākotnē var būt obligāta visām individuālās apkures kategorijām.

0,00125 (pie 0 °C) g/cm³ Termiskās īpašības Kušanas temperatūra -205 °C Vārīšanās temperatūra −191,5 °C Veidošanās entalpija (st. reklāmguv.) −110,52 kJ/mol Ķīmiskās īpašības Šķīdība ūdenī 0,0026 g/100 ml Klasifikācija Reg. CAS numurs 630-08-0 Reg. PubChem numurs 281 Reg. EINECS numurs 211-128-3 SMAIDA # EK reģistrācijas numurs 006-001-00-2 RTECS 3500000 FG

Oglekļa monoksīds (oglekļa monoksīds, oglekļa monoksīds, oglekļa monoksīds) ir bezkrāsaina indīga gāze (normālos apstākļos) bez garšas un smaržas. Ķīmiskā formula - CO. Liesmas izplatīšanās apakšējās un augšējās koncentrācijas robežas: no 12,5 līdz 74% (pēc tilpuma).

Molekulas struktūra

CO molekulai ir trīskāršā saite, tāpat kā slāpekļa molekulai N2. Tā kā šīs molekulas pēc uzbūves ir līdzīgas (izoelektroniskas, diatomiskas, līdzīgas molmasas), arī to īpašības ir līdzīgas – ļoti zemas kušanas un viršanas temperatūras, līdzīgas standarta entropijas utt.

Trīskāršās saites klātbūtnes dēļ CO molekula ir ļoti spēcīga (disociācijas enerģija 1069 kJ/mol jeb 256 kcal/mol, kas ir lielāka nekā jebkurai citai diatomu molekulai) un tai ir neliels attālums starp kodoliem (d C≡ O = 0,1128 nm vai 1,13Å).

Molekula ir vāji polarizēta, tās dipola elektriskais moments ir μ = 0,04·10 −29 C m. Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka negatīvais lādiņš CO molekulā ir koncentrēts uz oglekļa atomu C − ←O + (dipola momenta virziens molekulā ir pretējs iepriekš pieņemtajam). Jonizācijas potenciāls 14,0 V, spēka sakabes konstante k = 18,6.

Īpašības

Oglekļa (II) monoksīds ir bezkrāsaina gāze bez garšas un smaržas. Uzliesmojošs Tā sauktā “oglekļa monoksīda smarža” patiesībā ir organisko piemaisījumu smarža.

Galvenie ķīmisko reakciju veidi, kurās tiek iesaistīts oglekļa (II) monoksīds, ir pievienošanas reakcijas un redoksreakcijas, kurās tam piemīt reducējošas īpašības.

Istabas temperatūrā CO ir neaktīvs, tā ķīmiskā aktivitāte karsējot un šķīdumos ievērojami palielinās (tātad šķīdumos tas jau istabas temperatūrā reducē sāļus, u.c. līdz metāliem. Karsējot reducē arī citus metālus, piemēram, CO + CuO → Cu + CO 2. To plaši izmanto pirometalurģijā CO reakcija šķīdumā ar pallādija hlorīdu ir pamats CO kvalitatīvai noteikšanai, skatīt zemāk).

CO oksidēšanās šķīdumā bieži notiek ar ievērojamu ātrumu tikai katalizatora klātbūtnē. Izvēloties pēdējo, galveno lomu spēlē oksidētāja raksturs. Tādējādi KMnO 4 visātrāk oksidē CO smalki sasmalcināta sudraba klātbūtnē, K 2 Cr 2 O 7 - sāļu klātbūtnē, KClO 3 - OsO 4 klātbūtnē. Kopumā CO pēc savām reducējošām īpašībām ir līdzīgs molekulārajam ūdeņradim.

Zem 830 °C spēcīgāks reducētājs ir CO, augstāk - ūdeņradis. Tāpēc reakcijas līdzsvars ir:

līdz 830 °C tiek nobīdīts pa labi, virs 830 °C pa kreisi.

Interesanti, ka ir baktērijas, kas, oksidējoties CO, iegūst dzīvībai nepieciešamo enerģiju.

Oglekļa monoksīds (II) deg ar zilu liesmu (reakcijas temperatūra 700 °C) gaisā:

ΔG° 298 = –257 kJ, ΔS° 298 = –86 J/K

CO sadegšanas temperatūra var sasniegt 2100 °C, tā ir ķēdes sadegšana, kurā kā iniciatori kalpo neliels daudzums ūdeņradi saturošu savienojumu (ūdens, amonjaks, sērūdeņradis uc).

Pateicoties tik labajai siltumspējai, CO ir dažādu tehnisko gāzu maisījumu sastāvdaļa (skat., piemēram, ģeneratora gāzi), ko cita starpā izmanto apkurei.

halogēni. Reakcija ar hloru ir saņēmusi vislielāko praktisko pielietojumu:

Reakcija ir eksotermiska, tās termiskais efekts ir 113 kJ, un katalizatora (aktivētās ogles) klātbūtnē tā notiek istabas temperatūrā. Reakcijas rezultātā veidojas fosgēns, viela, ko plaši izmanto dažādās ķīmijas nozarēs (un arī kā ķīmiskās kaujas līdzeklis). Ar līdzīgām reakcijām var iegūt COF 2 (karbonilfluorīdu) un COBr 2 (karbonilbromīdu). Karboniljodīds netika iegūts. Reakciju eksotermiskums strauji samazinās no F līdz I (reakcijām ar F 2 termiskais efekts ir 481 kJ, ar Br 2 - 4 kJ). Ir iespējams iegūt arī jauktus atvasinājumus, piemēram, COFCl (sīkāku informāciju skatiet ogļskābes halogēna atvasinājumi).

Reaģējot CO ar F 2 , papildus karbonilfluorīdam var iegūt peroksīda savienojumu (FCO) 2 O 2 . Tā raksturojums: kušanas temperatūra –42 °C, viršanas temperatūra +16 °C, ir raksturīga smarža (līdzīga ozona smaržai), karsējot virs 200 °C, sprādzienbīstami sadalās (reakcijas produkti CO 2, O 2 un COF 2 ), skābā vidē reaģē ar kālija jodīdu saskaņā ar vienādojumu:

Oglekļa (II) monoksīds reaģē ar halkogēniem. Ar sēru tas veido oglekļa sulfīdu COS, reakcija notiek karsējot saskaņā ar vienādojumu:

ΔG° 298 = –229 kJ, ΔS° 298 = –134 J/K

Tika iegūts arī līdzīgs oglekļa selenoksīds Cose un oglekļa teluroksīds COTe.

Atjauno SO 2:

Ar pārejas metāliem tas veido ļoti gaistošus, viegli uzliesmojošus un toksiskus savienojumus - Karbonilus, piemēram, Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 utt.

Oglekļa (II) monoksīds nedaudz šķīst ūdenī, bet nereaģē ar to. Tas arī nereaģē ar sārmu un skābju šķīdumiem. Tomēr tas reaģē ar sārmu kausējumiem, veidojot atbilstošus formātus:

Interesanta ir oglekļa monoksīda (II) reakcija ar metālu kāliju amonjaka šķīdumā. Tādējādi tiek iegūts sprādzienbīstams savienojums kālija dioksodikarbonāts:

Oglekļa monoksīda (II) toksiskā iedarbība ir saistīta ar karboksihemoglobīna veidošanos - daudz spēcīgāku karbonilkompleksu ar hemoglobīnu, salīdzinot ar hemoglobīna kompleksu ar skābekli (oksihemoglobīnu), tādējādi bloķējot skābekļa transportēšanas un šūnu elpošanas procesus. Koncentrācija gaisā, kas pārsniedz 0,1%, izraisa nāvi vienas stundas laikā.

Atklājumu vēsture

Oglekļa (II) monoksīdu vispirms sagatavoja franču ķīmiķis Žaks de Lasons, karsējot cinka oksīdu ar akmeņoglēm, taču sākotnēji to sajauca ar ūdeņradi, jo tas dega ar zilu liesmu.

To, ka šī gāze satur oglekli un skābekli, atklāja angļu ķīmiķis Viljams Krukšenks. Oglekļa (II) monoksīdu ārpus Zemes atmosfēras pirmo reizi atklāja beļģu zinātnieks M. Migeotte 1949. gadā no galvenās vibrācijas-rotācijas joslas klātbūtnes Saules IS spektrā.

Kvīts

Rūpnieciskā metode

• Veidojas oglekļa vai savienojumu (piemēram, benzīna) sadegšanas laikā skābekļa trūkuma apstākļos:

(šīs reakcijas termiskais efekts ir 220 kJ),

• vai, samazinot oglekļa dioksīdu ar karstām oglēm:

(ΔH = 172 kJ, ΔS = 176 J/K)

Šī reakcija notiek krāsns aizdegšanās laikā, kad krāsns aizbīdnis tiek aizvērts pārāk agri (pirms ogles ir pilnībā izdegušas). Iegūtais oglekļa monoksīds (II) savas toksicitātes dēļ izraisa fizioloģiskus traucējumus ("izgarojumus") un pat nāvi (skatīt zemāk), tāpēc viens no triviālajiem nosaukumiem - "oglekļa monoksīds".

Oglekļa dioksīda reducēšanās reakcija ir atgriezeniska, temperatūras ietekme uz šīs reakcijas līdzsvara stāvokli ir parādīta grafikā. Reakcijas plūsmu pa labi nodrošina entropijas faktors, bet pa kreisi - entalpijas faktors. Temperatūrā, kas zemāka par 400 °C, līdzsvars ir gandrīz pilnībā nobīdīts pa kreisi, bet temperatūrā virs 1000 °C – pa labi (virzienā uz CO veidošanos). Zemā temperatūrā šīs reakcijas ātrums ir ļoti zems, tāpēc oglekļa (II) monoksīds normālos apstākļos ir diezgan stabils. Šim līdzsvaram ir īpašs nosaukums Buduāra līdzsvars.

• Oglekļa monoksīda (II) maisījumus ar citām vielām iegūst, izlaižot gaisu, ūdens tvaikus utt. caur karsta koksa, akmeņogļu vai brūnogļu slāni utt. (sk. ģeneratora gāzi, ūdens gāzi, jauktu gāzi, sintēzes gāzi).

Laboratorijas metode

• Šķidras skudrskābes sadalīšanās, iedarbojoties ar karstu koncentrētu sērskābi vai pārlaižot skudrskābi pāri fosfora oksīdam P 2 O 5. Reakcijas shēma:

Ir iespējams arī apstrādāt skudrskābi ar hlorsulfonskābi. Šī reakcija notiek parastā temperatūrā saskaņā ar šādu shēmu:

• Skābeņskābes un koncentrētas sērskābes maisījuma karsēšana. Reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

Oglekļa dioksīdu, kas izdalās kopā ar CO, var noņemt, izlaižot maisījumu caur barīta ūdeni.

• Kālija heksacianoferāta (II) maisījuma karsēšana ar koncentrētu sērskābi. Reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

Oglekļa monoksīda noteikšana (II)

CO klātbūtni var kvalitatīvi noteikt, kļūstot tumšākiem palādija hlorīda šķīdumiem (vai papīram, kas iemērc šajā šķīdumā). Aptumšošana ir saistīta ar smalka metāla pallādija izdalīšanos saskaņā ar šādu shēmu:

Šī reakcija ir ļoti jutīga. Standarta šķīdums: 1 grams pallādija hlorīda uz litru ūdens.

Oglekļa monoksīda (II) kvantitatīvā noteikšana balstās uz jodometrisko reakciju:

Pieteikums

• Oglekļa (II) monoksīds ir starpreaģents, ko izmanto reakcijās ar ūdeņradi kritiskos rūpnieciskos procesos, lai iegūtu organiskos spirtus un tīros ogļūdeņražus.
• Oglekļa monoksīdu (II) izmanto dzīvnieku gaļas un zivju apstrādei, piešķirot tām spilgti sarkanu krāsu un svaiguma izskatu, nemainot garšu (lv: Clear smoke vai lv: Bezgaršas dūmu tehnoloģija). Pieļaujamā CO koncentrācija ir 200 mg/kg gaļas.
• Otrā pasaules kara laikā nacisti izmantoja oglekļa monoksīdu no dzinēja izplūdes gāzēm, lai masveidā nogalinātu cilvēkus saindēšanās rezultātā.

Oglekļa (II) monoksīds Zemes atmosfērā

Ir dabiski un antropogēni iekļūšanas avoti