bau-enginer.ru → Cablaj

Monoxidul de carbon are o structură moleculară. Cu grija! Monoxid de carbon în casă! Fiziologia umană normală

Carbonul formează doi oxizi extrem de stabili (CO și CO 2), trei oxizi mult mai puțin stabili (C 3 O 2, C 5 O 2 și C 12 O 9), un număr de oxizi instabili sau slab studiati (C 2 O, C 2 O 3 etc.) şi oxid de grafit nestoichiometric. Dintre oxizii enumerați, CO și CO 2 joacă un rol deosebit.

DEFINIȚIE

Monoxid de carbonÎn condiții normale, un gaz inflamabil este incolor și inodor.

Este destul de toxic datorită capacității sale de a forma un complex cu hemoglobina, care este de aproximativ 300 de ori mai stabil decât complexul oxigen-hemoglobină.

DEFINIȚIE

Dioxid de carbonîn condiții normale, este un gaz incolor, de aproximativ 1,5 ori mai greu decât aerul, datorită căruia poate fi turnat ca un lichid dintr-un vas în altul.

Masa a 1 litru de CO 2 în condiții normale este de 1,98 g. Solubilitatea dioxidului de carbon în apă este scăzută: 1 volum de apă la 20 o C dizolvă 0,88 volume de CO 2, iar la 0 o C - 1,7 volume.

Oxidarea directă a carbonului cu lipsa de oxigen sau aer duce la formarea de CO; cu o cantitate suficientă din acestea, se formează CO 2. Unele proprietăți ale acestor oxizi sunt prezentate în tabel. 1.

Tabelul 1. Proprietățile fizice ale oxizilor de carbon.

Producția de monoxid de carbon

CO pur poate fi obținut în laborator prin deshidratarea acidului formic (HCOOH) cu acid sulfuric concentrat la ~140 °C:

HCOOH = CO + H2O.

În cantități mici, dioxidul de carbon poate fi obținut ușor prin acțiunea acizilor asupra carbonaților:

CaC03 + 2HCI = CaCI2 + H2O + CO2.

La scară industrială, CO 2 este produs în principal ca produs secundar în procesul de sinteză a amoniacului:

CH4 + 2H20 = C02 + 4H2;

CO + H2O = CO2 + H2.

Cantități mari de dioxid de carbon sunt produse prin arderea calcarului:

CaCO3 = CaO + CO2.

Proprietățile chimice ale monoxidului de carbon

Monoxidul de carbon este reactiv chimic la temperaturi ridicate. Se dovedește a fi un agent reducător puternic. Reacționează cu oxigenul, clorul, sulful, amoniacul, alcalinele, metalele.

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

CO + H2 = CH4 + H20 (t = 150 - 200 oC, cat. Ni);

CO + 2H2 = CH3OH (t = 250 - 300°C, cat. CuO/Cr203);

2CO + O2 = 2CO2 (cat. Mn02/CuO);

CO + CI2 = CCl20(t = 125 - 150 oC, kat. C);

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

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

Dioxidul de carbon prezintă proprietăți acide: reacționează cu alcalii și hidratul de amoniac. Redus de metale active, hidrogen, carbon.

CO2 + NaOH diluat = NaHC03;

CO2 + 2NaOH conc = Na2C03 + H20;

CO2 + Ba(OH)2 = BaC03 + H20;

CO2 + BaC03 + H20 = Ba(HC03)2;

CO2 + NH3xH20 = NH4HCO3;

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H20 (t = 200 oC, cat. Cu20);

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

C02 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO2 + 5Ca = CaC2 + 4CaO (t = 500 o C);

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

Aplicații ale monoxidului de carbon

Monoxidul de carbon este utilizat pe scară largă ca combustibil sub formă de gaz generator sau gaz de apă și se formează și atunci când multe metale sunt separate de oxizii lor prin reducerea cu cărbune. Gazul de producție este produs prin trecerea aerului prin cărbune încins. Conține aproximativ 25% CO, 4% CO2 și 70% N2 cu urme de H2 și CH4 62.

Utilizarea dioxidului de carbon se datorează cel mai adesea proprietăților sale fizice. Este folosit ca agent de răcire, pentru carbogazarea băuturilor, în producția de materiale plastice ușoare (spumate) și, de asemenea, ca gaz pentru crearea unei atmosfere inerte.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu

Determinați de câte ori monoxidul de carbon (IV)CO 2 este mai greu decât aerul.

Soluţie

Raportul dintre masa unui gaz dat și masa altui gaz luată în același volum, la aceeași temperatură și aceeași presiune se numește densitatea relativă a primului gaz față de al doilea. Această valoare arată de câte ori primul gaz este mai greu sau mai ușor decât al doilea gaz.

Greutatea moleculară relativă a aerului este considerată 29 (ținând cont de conținutul de azot, oxigen și alte gaze din aer). Trebuie remarcat faptul că conceptul de „masă moleculară relativă a aerului” este utilizat condiționat, deoarece aerul este un amestec de gaze.

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

D aer (CO 2 ) = 44 / 29 = 1,517.

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

Răspuns

Monoxidul de carbon (IV)CO 2 este de 1,517 ori mai greu decât aerul.

Are o legătură triplă. Deoarece aceste molecule sunt similare ca structură, proprietățile lor sunt, de asemenea, similare - puncte de topire și fierbere foarte scăzute, valori apropiate ale entropiilor standard etc.

În cadrul metodei legăturii de valență, structura moleculei de CO poate fi descrisă prin formula: C≡O:, iar a treia legătură se formează conform mecanismului donor-acceptor, unde carbonul este donorul perechii de electroni. , iar oxigenul este acceptorul.

Conform metodei orbitalelor moleculare, configurația electronică a unei molecule de CO neexcitată este σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C. S-a format o legătură triplă σ -legatura formata datorita σ z pereche de electroni, iar electronii sunt de dublu nivel degenerat π x, y corespund la două σ - conexiuni. Electronii din orbitalii σ C nelegați și orbitalii σ O corespund a două perechi de electroni, dintre care una este localizată la atom, cealaltă la atom.

Datorită prezenței unei triple legături, molecula de CO este foarte puternică (energia de disociere 1069 kJ/mol, sau 256 kcal/mol, care este mai mare decât cea a oricărei alte molecule diatomice) și are o distanță internucleară mică (d C≡ O = 0,1128 nm sau 1,13Â).

Molecula este slab polarizată, momentul electric al dipolului său μ = 0,04·10 -29 C m (direcția momentului dipol C - →O +). Potențial de ionizare 14,0 V, constantă de cuplare a forței k = 18,6.

Istoria descoperirii

Monoxidul de carbon a fost produs pentru prima dată de chimistul francez Jacques de Lassonne prin încălzirea oxidului de zinc cu cărbune, dar inițial a fost confundat cu hidrogen, deoarece ardea cu o flacără albastră. Faptul că acest gaz conține carbon și oxigen a fost descoperit de chimistul englez William Cruickshank. Monoxidul de carbon din atmosfera Pământului a fost descoperit pentru prima dată de omul de știință belgian M. Migeotte în 1949 prin prezența unei benzi vibraționale-rotaționale principale în spectrul IR al Soarelui.

Monoxid de carbon în atmosfera Pământului

Există surse naturale și antropice de intrare. În condiții naturale, la suprafața Pământului, CO se formează în timpul descompunerii anaerobe incomplete a compușilor organici și în timpul arderii biomasei, în principal în timpul incendiilor de pădure și stepă. Monoxidul de carbon se formează în sol atât biologic (eliberat de organismele vii), cât și non-biologic. S-a dovedit experimental eliberarea de monoxid de carbon din cauza compușilor fenolici obișnuiți în sol, care conțin grupări OCH 3 sau OH în poziții orto- sau para-față de prima grupare hidroxil.

Echilibrul general între producția de CO nebiologic și oxidarea acestuia de către microorganisme depinde de condițiile specifice de mediu, în primul rând de scop. De exemplu, monoxidul de carbon este eliberat direct în atmosferă din solurile aride, creând astfel maxime locale în concentrația acestui gaz.

În atmosferă, CO este produsul lanțurilor de reacții care implică metanul și alte hidrocarburi (în principal izoprenul).

Principala sursă antropogenă de CO sunt în prezent gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă. Monoxidul de carbon se formează atunci când combustibilii cu hidrocarburi sunt arse în motoarele cu ardere internă la temperaturi insuficiente sau la setări slabe de alimentare cu aer (nu este suficient oxigen pentru a oxida CO în CO 2 ). În trecut, o parte semnificativă a aportului antropic de CO în atmosferă era furnizată de gazul de iluminat folosit pentru iluminatul interior. Ea corespundea aproximativ ca compoziție, adică conținea până la 45% monoxid de carbon. În prezent, în sectorul utilităților publice, acest gaz este înlocuit cu gaz natural mult mai puțin toxic (reprezentanți mai mici ai seriei omoloage - propan etc.)

Aportul de CO din surse naturale și antropice este aproximativ același.

Monoxidul de carbon din atmosferă este în circulație rapidă: timpul său mediu de rezidență este de aproximativ 0,1 an, fiind oxidat de hidroxil în dioxid de carbon.

Chitanță

Metoda industriala

2C + O 2 → 2CO (efectul termic al acestei reacții este de 22 kJ),

2. sau la restaurarea cu cărbune fierbinte:

CO2 + C↔2CO (AH=172 kJ, AS=176 J/K).

Această reacție apare adesea la un incendiu de sobă când clapeta sobei este închisă prea devreme (înainte ca cărbunii să se fi ars complet). Monoxidul de carbon format în acest caz, datorită toxicității sale, provoacă tulburări fiziologice („fumuri”) și chiar moarte (vezi mai jos), de unde și una dintre denumirile banale - „monoxid de carbon”. O imagine a reacțiilor care au loc în cuptor este prezentată în diagramă.

Reacția de reducere a dioxidului de carbon este reversibilă; efectul temperaturii asupra stării de echilibru a acestei reacții este prezentat în grafic. Fluxul unei reacții la dreapta este asigurat de factorul de entropie, iar la stânga de factorul de entalpie. La temperaturi sub 400°C echilibrul este aproape complet deplasat spre stânga, iar la temperaturi peste 1000°C spre dreapta (spre formarea CO). La temperaturi scăzute, viteza acestei reacții este foarte scăzută, astfel încât monoxidul de carbon este destul de stabil în condiții normale. Acest echilibru are un nume special Echilibrul budoirului.

3. Amestecuri de monoxid de carbon cu alte substanțe se obțin prin trecerea aerului, vaporilor de apă etc. printr-un strat de cocs fierbinte, cărbune sau cărbune brun etc. (vezi,).

Metoda de laborator

Efect fiziologic, toxicitate

Monoxidul de carbon este foarte periculos pentru că nu provoacă și chiar... Semnele de otrăvire includ dureri de cap, amețeli și pierderea conștienței. Efectul toxic al monoxidului de carbon se bazează pe faptul că se leagă de sânge mai puternic decât oxigenul (aceasta formează carboxihemoglobina), blocând astfel procesele de transport al oxigenului și respirația celulară. monoxidul de carbon din aerul întreprinderilor industriale este de 0,02 mg/l.

TLV (limită de concentrație, SUA): 25 ppm; 29 mg/m3 (ca TWA - medie de schimbare a SUA) (ACGIH 1994-1995). MAC (concentrație maximă admisă, SUA): 30 ppm; 33 mg/m3; Sarcina: B (efect nociv probabil chiar și la nivelul MAK) (1993)

Protecție împotriva monoxidului de carbon

Proprietăți

Monoxidul de carbon este un gaz incolor, insipid și inodor. Așa-numitul „miros de monoxid de carbon” este de fapt mirosul de impurități organice.

Proprietățile monoxidului de carbon

Masa moleculara	28,01
Temperatură de topire	-205°C
Temperatura de fierbere	-191,5°C
Solubilitate	Extrem de ușor solubil în (2,3 ml CO/100 ml H2O la 20°C)
Densitatea ρ	0,00125 g/cm 3 (la 0°C)
Entalpia standard de formare ΔH	−110,52 kJ/mol (g) (la 298 K)
Energia Gibbs standard de formare ΔG	−137,14 kJ/mol (g) (la 298 K)
Entropia standard a formațiunii S	197,54 J/mol K (g) (la 298 K)
Molar standard C p	29,11 J/mol K (g) (la 298 K)
Entalpia de topire ΔH pl	0,838 kJ/mol
Entalpia de fierbere ΔH fierbere	6,04 kJ/mol
t crit	-140,23°C
P crit	3.499 MPa
ρ crit	0,301 g/cm 3

Principalele tipuri de reacții chimice la care participă monoxidul de carbon sunt reacțiile de adiție și în care prezintă proprietăți reducătoare.

La temperatura camerei, CO este inactiv, activitatea sa chimică crește semnificativ atunci când este încălzit și în soluții (de exemplu, în soluții reduce sărurile și altele la metale deja la temperatura camerei. Când este încălzit, reduce și alte metale, de exemplu CO + CuO → Cu + CO 2 Acesta este utilizat pe scară largă în pirometalurgie.Reacția CO în soluție cu clorură de paladiu stă la baza detectării calitative a CO, vezi mai jos).

Oxidarea CO în soluție are loc adesea la o viteză vizibilă numai în prezența unui catalizator. La selectarea acestuia din urmă, rolul principal este jucat de natura agentului de oxidare. Astfel, CO se oxidează cel mai repede în prezența argintului fin zdrobit, - în prezența sărurilor, - în prezența OsO 4. În general, CO este similar în proprietățile sale reducătoare cu hidrogenul molecular.

Sub 830°C, agentul reducător mai puternic este CO, iar deasupra este hidrogenul. Prin urmare, echilibrul de reacție este:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 kJ

până la 830°C este deplasată la dreapta, peste 830°C la stânga.

Interesant este că există bacterii care, prin oxidarea CO, obțin energia de care au nevoie pentru viață.

Monoxidul de carbon arde cu o flacără albastră (temperatura de reacție 700°C) în aer:

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

Temperatura de ardere a CO poate ajunge la 2100°C; este o ardere în lanț, cu cantități mici de compuși care conțin hidrogen (apă, etc.) servind drept inițiatori.

Datorită unei puteri calorice atât de bune, CO este o componentă a diferitelor amestecuri tehnice de gaze (vezi, de exemplu), utilizate, printre altele, pentru încălzire.

Monoxidul de carbon reacţionează cu . Reacția cu cea mai mare aplicație practică este

Monoxid de carbon– CO (monoxidul de carbon) este o otravă mortală și insidioasă care se leagă mult mai puternic decât oxigenul care dă viață. Este un gaz incolor, otrăvitor (în condiții normale) fără gust sau miros. Formula chimică - CO. Moartea apare atunci când monoxidul de carbon se combină cu 80% din hemoglobină. Monoxidul de carbon este conținut (până la 12%) în gazele de eșapament ale mașinii.

Principalele tipuri de reacții chimice în care este implicat monoxidul de carbon sunt reacțiile de adiție și reacțiile redox, în care prezintă proprietăți reducătoare.

La temperatura camerei, monoxidul de carbon este inactiv; activitatea sa chimică crește semnificativ atunci când este încălzit și în soluții. Astfel, în soluții reduce sărurile de Au, Pt, Pd și altele la metale deja la temperatura camerei. Când este încălzit, reduce și alte metale, de exemplu CO + CuO = Cu + CO 2. Este utilizat pe scară largă în pirometalurgie. Metoda de detectare calitativă a monoxidului de carbon se bazează pe reacția CO în soluție cu clorură de paladiu.

Este interesant că există animale capabile să obțină energia de care au nevoie pentru viață prin oxidarea CO.

După cum sa menționat deja, monoxidul de carbon este foarte periculos. Semne de otrăvire: dureri de cap și amețeli; există tinitus, dificultăți de respirație, palpitații, pâlpâire în fața ochilor, roșeață a feței, slăbiciune generală, greață și uneori vărsături; în cazuri severe, convulsii, pierderea conștienței, comă.

Au fost cazuri când unii șoferi imprudenți au petrecut iarna noaptea într-o mașină care era parcata într-un garaj, ale cărui uși erau închise. Pentru a dormi cu căldură, au pornit motorul și a mers la ralanti. De regulă, monoxidul de carbon s-a acumulat în garaj și astfel de oameni neglijenți au murit. Autorul unei cărți a remarcat pe bună dreptate că „pornirea motorului într-un garaj mic cu ușa închisă este o sinucidere”.

Efectul toxic al CO se datorează formării carboxihemoglobinei - un complex carbonil mult mai puternic cu hemoglobina, în comparație cu complexul hemoglobinei cu oxigen. Astfel, procesele de transport al oxigenului și respirația celulară sunt blocate. Concentrațiile în aer de peste 0,1% duc la moarte în decurs de o oră.

Combinația de monoxid de carbon cu hemoglobina este reversibilă. Victima trebuie scoasă la aer curat. Pentru otrăvirea ușoară este suficientă hiperventilația plămânilor cu oxigen.

Există surse naturale și antropice de monoxid de carbon care intră în atmosfera Pământului. Aportul de CO din surse naturale și antropice este aproximativ același. În condiții naturale, la suprafața Pământului, monoxidul de carbon se formează în timpul descompunerii anaerobe incomplete a compușilor organici și în timpul arderii biomasei, în principal în timpul incendiilor de pădure și stepă.

Principala sursă antropogenă de CO sunt în prezent gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă.

Toți cei care au avut de-a face cu funcționarea sistemelor de încălzire - sobe, cazane, cazane, încălzitoare de apă, concepute pentru combustibilul menajer sub orice formă - știe cât de periculos este monoxidul de carbon pentru oameni. Este destul de dificil să îl neutralizezi în stare de gaz; nu există metode eficiente de combatere a monoxidului de carbon, așa că majoritatea măsurilor de protecție vizează prevenirea și detectarea în timp util a monoxidului de carbon în aer.

Proprietățile unei substanțe toxice

Nu există nimic neobișnuit în natura și proprietățile monoxidului de carbon. În esență, este un produs al oxidării parțiale a cărbunelui sau a combustibililor care conțin cărbune. Formula monoxidului de carbon este simplă și simplă - CO, în termeni chimici - monoxid de carbon. Un atom de carbon este conectat la un atom de oxigen. Natura proceselor de ardere a combustibilului organic este astfel încât monoxidul de carbon este o parte integrantă a oricărei flăcări.

Când sunt încălziți în focar, cărbunii, combustibilii aferenti, turba și lemnele de foc sunt gazeificate în monoxid de carbon și abia apoi sunt arse cu un aflux de aer. Daca dioxidul de carbon s-a scurs din camera de ardere in camera, acesta va ramane intr-o stare stabila pana in momentul in care fluxul de carbon este eliminat din camera prin ventilatie sau se acumuleaza, umpland intregul spatiu, de la podea pana la tavan. În acest din urmă caz, doar un senzor electronic de monoxid de carbon poate salva situația, răspunzând la cea mai mică creștere a concentrației de fum toxici în atmosfera încăperii.

Ce trebuie să știți despre monoxidul de carbon:

În condiții standard, densitatea monoxidului de carbon este de 1,25 kg/m3, ceea ce este foarte apropiat de greutatea specifică a aerului de 1,25 kg/m3. Monoxidul fierbinte și chiar cald se ridică cu ușurință în tavan și, pe măsură ce se răcește, se depune și se amestecă cu aerul;
Monoxidul de carbon este insipid, incolor și inodor, chiar și în concentrații mari;
Pentru a începe formarea monoxidului de carbon, este suficient să încălziți metalul în contact cu carbonul la o temperatură de 400-500 o C;
Gazul este capabil să ardă în aer, eliberând o cantitate mare de căldură, aproximativ 111 kJ/mol.

Nu numai că inhalarea de monoxid de carbon este periculoasă, dar amestecul gaz-aer poate exploda atunci când concentrația în volum ajunge de la 12,5% la 74%. În acest sens, amestecul de gaze este similar cu metanul de uz casnic, dar mult mai periculos decât gazul de rețea.

Metanul este mai ușor decât aerul și mai puțin toxic atunci când este inhalat; în plus, datorită adăugării unui aditiv special - mercaptan - în fluxul de gaz, prezența acestuia în cameră poate fi ușor detectată prin miros. Dacă bucătăria este ușor gazată, puteți intra în cameră și o aerisiți fără consecințe asupra sănătății.

Cu monoxidul de carbon totul este mai complicat. Relația strânsă dintre CO și aer împiedică îndepărtarea eficientă a norului de gaz toxic. Pe măsură ce se răcește, norul de gaz se va așeza treptat în zona podelei. Dacă se declanșează un detector de monoxid de carbon sau se detectează o scurgere de produse de ardere de la o sobă sau un cazan cu combustibil solid, este necesar să se ia imediat măsuri de ventilație, altfel copiii și animalele de companie vor fi primii care vor avea de suferit.

Această proprietate a unui nor de monoxid de carbon a fost folosită anterior pe scară largă pentru a lupta împotriva rozătoarelor și gândacilor, dar eficiența unui atac cu gaz este semnificativ mai mică decât mijloacele moderne, iar riscul de otrăvire este disproporționat mai mare.

Pentru informația dumneavoastră! Un nor de gaz CO, în absența ventilației, își poate păstra proprietățile neschimbate mult timp.

Dacă există suspiciunea de acumulare de monoxid de carbon în subsoluri, încăperi de utilitate, cazane, pivnițe, primul pas este asigurarea unei ventilații maxime cu un schimb de gaze de 3-4 unități pe oră.

Condiții pentru apariția fumului în cameră

Monoxidul de carbon poate fi produs folosind zeci de reacții chimice, dar acest lucru necesită reactivi și condiții specifice pentru interacțiunea lor. Riscul de intoxicație cu gaz în acest fel este practic zero. Principalele motive pentru apariția monoxidului de carbon într-un cazan sau în zona bucătăriei rămân doi factori:

Tirajul slab și fluxul parțial al produselor de ardere din sursa de ardere în zona bucătăriei;
Funcționarea necorespunzătoare a echipamentelor de cazan, gaz și cuptor;
Incendii și incendii locale de plastic, cabluri, acoperiri și materiale polimerice;
Gaze reziduale din conductele de canalizare.

Sursa de monoxid de carbon poate fi arderea secundară a cenușii, depunerile de funingine în coșuri, funinginea și rășina încorporate în zidăria șemineelor și stingătoarelor de funingine.

Cel mai adesea, sursa de gaz CO este cărbunii mocniți care ard în focar atunci când supapa este închisă. În special în timpul descompunerii termice a lemnului de foc se eliberează mult gaz în absența aerului; aproximativ jumătate din norul de gaz este ocupat de monoxid de carbon. Prin urmare, orice experiment cu afumarea cărnii și a peștelui folosind ceața obținută din așchii mocnit ar trebui să fie efectuate numai în aer liber.

În timpul gătirii, poate apărea și o cantitate mică de monoxid de carbon. De exemplu, oricine a întâlnit instalarea cazanelor de încălzire pe gaz cu focar închis în bucătărie știe cum reacționează senzorii de monoxid de carbon la cartofii prăjiți sau la orice mâncare gătită în ulei în clocot.

Natura insidioasă a monoxidului de carbon

Principalul pericol al monoxidului de carbon este că este imposibil să se simtă și să se simtă prezența acestuia în atmosfera unei încăperi până când gazul intră în sistemul respirator împreună cu aerul și se dizolvă în sânge.

Consecințele inhalării CO depind de concentrația gazului din aer și de durata șederii în cameră:

Cefaleea, starea de rău și dezvoltarea unei stări de somnolență încep atunci când conținutul volumetric de gaz în aer este de 0,009-0,011%. O persoană sănătoasă din punct de vedere fizic poate rezista până la trei ore de expunere la o atmosferă poluată;
Greață, dureri musculare severe, convulsii, leșin, pierderea orientării se pot dezvolta la o concentrație de 0,065-0,07%. Timpul petrecut în cameră până la apariția consecințelor inevitabile este de doar 1,5-2 ore;
Când concentrația de monoxid de carbon este peste 0,5%, chiar și câteva secunde de a sta într-un spațiu poluat cu gaz înseamnă moarte.

Chiar dacă o persoană a ieșit în siguranță dintr-o cameră cu o concentrație mare de monoxid de carbon pe cont propriu, va avea totuși nevoie de asistență medicală și de utilizarea de antidoturi, deoarece consecințele otrăvirii sistemului circulator și ale circulației sanguine afectate în creier vor încă apar, doar puțin mai târziu.

Moleculele de monoxid de carbon sunt bine absorbite de apă și soluții saline. Prin urmare, prosoapele și șervețelele obișnuite umezite cu orice apă disponibilă sunt adesea folosite ca primul mijloc de protecție disponibil. Acest lucru vă permite să opriți intrarea monoxidului de carbon în organism pentru câteva minute, până când puteți părăsi camera.

Această proprietate a monoxidului de carbon este adesea abuzată de unii proprietari de echipamente de încălzire care au senzori de CO încorporați. Când se declanșează un senzor sensibil, în loc să aerisească camera, dispozitivul este adesea pur și simplu acoperit cu un prosop umed. Drept urmare, după o duzină de astfel de manipulări, senzorul de monoxid de carbon eșuează, iar riscul de otrăvire crește cu un ordin de mărime.

Sisteme tehnice de detectare a monoxidului de carbon

De fapt, astăzi există o singură modalitate de a combate cu succes monoxidul de carbon, folosind dispozitive electronice speciale și senzori care înregistrează concentrațiile în exces de CO din cameră. Desigur, puteți face ceva mai simplu, de exemplu, instalați o ventilație puternică, așa cum fac cei cărora le place să se relaxeze lângă un șemineu adevărat din cărămidă. Dar într-o astfel de soluție există un anumit risc de otrăvire cu monoxid de carbon la schimbarea direcției de aspirație în țeavă și, în plus, a trăi sub un curent puternic nu este, de asemenea, foarte bun pentru sănătate.

Dispozitiv cu senzor de monoxid de carbon

Problema controlului conținutului de monoxid de carbon din atmosfera încăperilor rezidențiale și utilitare este astăzi la fel de presantă ca și prezența unei alarme de incendiu sau de securitate.

În magazinele specializate de încălzire și echipamente de gaz, puteți achiziționa mai multe opțiuni pentru dispozitive de monitorizare a conținutului de gaz:

Alarme chimice;
Scanere cu infraroșu;
Senzori cu stare solidă.

Senzorul sensibil al dispozitivului este de obicei echipat cu o placă electronică care asigură alimentarea, calibrarea și conversia semnalului într-o formă de indicație ușor de înțeles. Acestea ar putea fi pur și simplu LED-uri verzi și roșii pe un panou, o sirenă sonoră, informații digitale pentru a emite un semnal către o rețea de calculatoare sau un impuls de control pentru o supapă automată care oprește alimentarea cu gaz menajer a cazanului de încălzire.

Este clar că utilizarea senzorilor cu o supapă de închidere controlată este o măsură necesară, dar adesea producătorii de echipamente de încălzire construiesc în mod deliberat „izolarea” pentru a evita tot felul de manipulări cu siguranța echipamentelor cu gaz.

Instrumente de control chimic și stare solidă

Cea mai ieftină și mai accesibilă versiune a senzorului cu indicator chimic este realizată sub forma unui balon cu plasă, ușor permeabil la aer. În interiorul balonului sunt doi electrozi separați printr-un perete poros impregnat cu o soluție alcalină. Apariția monoxidului de carbon duce la carbonizarea electrolitului, conductivitatea senzorului scade brusc, ceea ce este citit imediat de electronică ca un semnal de alarmă. După instalare, dispozitivul se află într-o stare inactivă și nu funcționează până când nu există urme de monoxid de carbon în aer care depășesc concentrația admisă.

Senzorii cu stare solidă folosesc pungi cu două straturi de dioxid de staniu și ruteniu în loc de o bucată de azbest impregnată cu alcali. Apariția gazului în aer provoacă o defecțiune între contactele dispozitivului senzor și declanșează automat o alarmă.

Scanere și apărători electronice

Senzori cu infraroșu care funcționează pe principiul scanării aerului din jur. Senzorul în infraroșu încorporat percepe strălucirea LED-ului laser, iar un dispozitiv de declanșare este activat pe baza unei modificări a intensității absorbției radiației termice de către gaz.

CO absoarbe foarte bine partea termică a spectrului, astfel încât astfel de dispozitive funcționează în modul paznic sau scaner. Rezultatul scanării poate fi afișat sub forma unui semnal cu două culori sau a unei indicații a cantității de monoxid de carbon din aer pe o scară digitală sau liniară.

Care senzor este mai bun

Pentru a selecta corect un senzor de monoxid de carbon, este necesar să se țină cont de modul de funcționare și de natura încăperii în care urmează să fie instalat dispozitivul cu senzor. De exemplu, senzorii chimici, considerați învechiți, funcționează excelent în încăperile cazanelor și în încăperile utilitare. Un dispozitiv ieftin de detectare a monoxidului de carbon poate fi instalat în casa sau atelierul dumneavoastră. În bucătărie, plasa devine rapid acoperită cu depuneri de praf și grăsime, ceea ce reduce drastic sensibilitatea conului chimic.

Senzorii de monoxid de carbon cu stare solidă funcționează la fel de bine în toate condițiile, dar au nevoie de o sursă de energie externă puternică pentru a funcționa. Costul dispozitivului este mai mare decât prețul sistemelor cu senzori chimici.

Senzorii cu infraroșu sunt cei mai des întâlniți astăzi. Ele sunt utilizate în mod activ pentru a completa sistemele de securitate pentru cazanele de încălzire individuale rezidențiale. În același timp, sensibilitatea sistemului de control practic nu se modifică în timp din cauza prafului sau a temperaturii aerului. În plus, astfel de sisteme, de regulă, au mecanisme de testare și calibrare încorporate, ceea ce vă permite să verificați periodic performanța acestora.

Instalarea dispozitivelor de monitorizare a monoxidului de carbon

Senzorii de monoxid de carbon trebuie instalați și întreținuți exclusiv de personal calificat. Periodic, instrumentele sunt supuse inspecției, calibrării, întreținerii și înlocuirii.

Senzorul trebuie instalat la o distanță de la sursa de gaz de 1 până la 4 m; carcasa sau senzorii de la distanță sunt montați la o înălțime de 150 cm deasupra nivelului podelei și trebuie calibrați în funcție de pragurile de sensibilitate superioare și inferioare.

Durata de viață a detectorilor rezidențiali de monoxid de carbon este de 5 ani.

Concluzie

Lupta împotriva formării monoxidului de carbon necesită grijă și o atitudine responsabilă față de echipamentele instalate. Orice experimente cu senzori, în special cei cu semiconductori, reduc drastic sensibilitatea dispozitivului, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a conținutului de monoxid de carbon din atmosfera bucătăriei și a întregului apartament, otrăvindu-i încet pe toți locuitorii săi. Problema monitorizării monoxidului de carbon este atât de gravă încât este posibil ca utilizarea senzorilor în viitor să devină obligatorie pentru toate categoriile de încălzire individuală.

0,00125 (la 0 °C) g/cm³ Proprietati termice Temperatură de topire -205 °C Temperatura de fierbere -191,5 °C Entalpia de formare (st. conv.) −110,52 kJ/mol Proprietăți chimice Solubilitate in apa 0,0026 g/100 ml Clasificare Reg. numar CAS 630-08-0 Reg. Numărul PubChem 281 Reg. numărul EINECS 211-128-3 ZÂMBETE # Număr de înregistrare CE 006-001-00-2 RTECS FG3500000

Monoxid de carbon (monoxid de carbon, monoxid de carbon, monoxid de carbon) este un gaz otrăvitor incolor (în condiții normale) fără gust sau miros. Formula chimică - CO. Limitele inferioare și superioare de concentrație de propagare a flăcării: de la 12,5 la 74% (în volum).

Structura moleculei

Molecula de CO are o legătură triplă, la fel ca molecula de azot N2. Deoarece aceste molecule sunt similare ca structură (izoelectronice, diatomice, au o masă molară similară), proprietățile lor sunt, de asemenea, similare - puncte de topire și de fierbere foarte scăzute, entropii standard similare etc.

Molecula este slab polarizată, momentul electric al dipolului său este μ = 0,04·10 −29 C m. Numeroase studii au arătat că sarcina negativă din molecula de CO este concentrată pe atomul de carbon C − ←O + (direcția momentului dipol din moleculă este opusă celei presupuse anterior). Potențial de ionizare 14,0 V, constantă de cuplare a forței k = 18,6.

Proprietăți

Monoxidul de carbon (II) este un gaz incolor, insipid și inodor. Inflamabil Așa-numitul „miros de monoxid de carbon” este de fapt mirosul de impurități organice.

Principalele tipuri de reacții chimice în care este implicat monoxidul de carbon (II) sunt reacțiile de adiție și reacțiile redox, în care prezintă proprietăți reducătoare.

La temperatura camerei, CO este inactiv; activitatea sa chimică crește semnificativ atunci când este încălzit și în soluții (astfel, în soluții reduce sărurile, , și altele la metale deja la temperatura camerei. Când este încălzit, reduce și alte metale, de exemplu CO + CuO → Cu + CO 2. Este utilizat pe scară largă în pirometalurgie.Reacția CO în soluție cu clorură de paladiu stă la baza detectării calitative a CO, vezi mai jos).

Oxidarea CO în soluție are loc adesea la o viteză vizibilă numai în prezența unui catalizator. La selectarea acestuia din urmă, rolul principal este jucat de natura agentului de oxidare. Astfel, KMnO 4 oxidează CO cel mai rapid în prezența argintului mărunțit fin, K 2 Cr 2 O 7 - în prezența sărurilor, KClO 3 - în prezența OsO 4. În general, CO este similar în proprietățile sale reducătoare cu hidrogenul molecular.

Sub 830 °C agentul reducător mai puternic este CO, deasupra - hidrogenul. Prin urmare, echilibrul de reacție este:

până la 830 °C este deplasată la dreapta, peste 830 °C la stânga.

Interesant este că există bacterii care, prin oxidarea CO, obțin energia de care au nevoie pentru viață.

Monoxidul de carbon (II) arde cu o flacără albastră (temperatura de reacție 700 °C) în aer:

ΔG° 298 = −257 kJ, ΔS° 298 = −86 J/K

Temperatura de ardere a CO poate ajunge la 2100 °C; este o ardere în lanț, cu cantități mici de compuși care conțin hidrogen (apă, amoniac, hidrogen sulfurat etc.) servind drept inițiatori.

Datorită unei puteri calorice atât de bune, CO este o componentă a diferitelor amestecuri tehnice de gaze (vezi, de exemplu, gazul generatorului), folosit, printre altele, pentru încălzire.

halogeni. Reacția cu clorul a primit cea mai mare aplicație practică:

Reacția este exotermă, efectul ei termic este de 113 kJ, iar în prezența unui catalizator (cărbune activ) are loc la temperatura camerei. În urma reacției, se formează fosgen, o substanță care este utilizată pe scară largă în diferite ramuri ale chimiei (și, de asemenea, ca agent de război chimic). Prin reacții similare se pot obține COF2 (fluorura de carbonil) și COBr2 (bromură de carbonil). Nu s-a obţinut iodură de carbonil. Exotermicitatea reacțiilor scade rapid de la F la I (pentru reacțiile cu F 2 efectul termic este de 481 kJ, cu Br 2 - 4 kJ). De asemenea, este posibil să se obțină derivați mixți, de exemplu COFCl (pentru mai multe detalii, vezi derivații halogenați ai acidului carbonic).

Prin reacția CO cu F2, în plus față de fluorură de carbonil, se poate obține un compus peroxid (FCO)2O2. Caracteristicile sale: punctul de topire −42 °C, punctul de fierbere +16 °C, are un miros caracteristic (asemănător cu mirosul de ozon), când este încălzit peste 200 °C, se descompune exploziv (produși de reacție CO 2 , O 2 și COF 2 ). ), în mediu acid reacţionează cu iodura de potasiu conform ecuaţiei:

Monoxidul de carbon (II) reacţionează cu calcogenii. Cu sulful formează sulfură de carbon COS, reacția are loc la încălzire, conform ecuației:

ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K

S-au obținut, de asemenea, selenoxid de carbon COSe și teluroxid de carbon COTe similare.

Restaurează SO 2:

Cu metalele de tranziție formează compuși foarte volatili, inflamabili și toxici - Carbonili, precum Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 etc.

Monoxidul de carbon (II) este ușor solubil în apă, dar nu reacționează cu acesta. De asemenea, nu reacționează cu soluțiile de alcalii și acizi. Cu toate acestea, reacţionează cu topiturile alcaline pentru a forma formiaţii corespunzători:

Este interesantă reacția monoxidului de carbon (II) cu potasiul metal într-o soluție de amoniac. Aceasta produce compusul exploziv dioxodicarbonat de potasiu:

Efectul toxic al monoxidului de carbon (II) se datorează formării carboxihemoglobinei - un complex carbonil mult mai puternic cu hemoglobina, în comparație cu complexul hemoglobinei cu oxigen (oxihemoglobina), blocând astfel procesele de transport al oxigenului și respirația celulară. Concentrațiile în aer de peste 0,1% duc la moarte în decurs de o oră.

Istoria descoperirii

Monoxidul de carbon (II) a fost preparat pentru prima dată de chimistul francez Jacques de Lassonne prin încălzirea oxidului de zinc cu cărbune, dar a fost inițial confundat cu hidrogen deoarece ardea cu o flacără albastră.

Faptul că acest gaz conține carbon și oxigen a fost descoperit de chimistul englez William Cruickshank. Monoxidul de carbon (II) din afara atmosferei Pământului a fost descoperit pentru prima dată de omul de știință belgian M. Migeotte în 1949 din prezența unei benzi vibraționale-rotaționale principale în spectrul IR al Soarelui.

Chitanță

Metoda industriala

Formată în timpul arderii carbonului sau a compușilor pe bază de carbon (de exemplu, benzină) în condiții de lipsă de oxigen:

(efectul termic al acestei reacții este de 220 kJ),

sau la reducerea dioxidului de carbon cu cărbune fierbinte:

(ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K)

Această reacție are loc în timpul unui incendiu la sobă, când clapeta sobei este închisă prea devreme (înainte ca cărbunii să se fi ars complet). Monoxidul de carbon rezultat (II), datorită toxicității sale, provoacă tulburări fiziologice („fumuri”) și chiar moarte (vezi mai jos), de unde și una dintre denumirile banale - „monoxid de carbon”.

Reacția de reducere a dioxidului de carbon este reversibilă; efectul temperaturii asupra stării de echilibru a acestei reacții este prezentat în grafic. Fluxul unei reacții la dreapta este asigurat de factorul de entropie, iar la stânga de factorul de entalpie. La temperaturi sub 400 °C echilibrul este aproape complet deplasat spre stânga, iar la temperaturi peste 1000 °C spre dreapta (spre formarea CO). La temperaturi scăzute, viteza acestei reacții este foarte scăzută, astfel încât monoxidul de carbon (II) este destul de stabil în condiții normale. Acest echilibru are un nume special Echilibrul budoirului.

Amestecuri de monoxid de carbon (II) cu alte substanțe se obțin prin trecerea aerului, vaporilor de apă etc. printr-un strat de cocs fierbinte, cărbune sau cărbune brun etc. (vezi gaz generator, apă gazoasă, amestec de gaz, gaz de sinteză).

Metoda de laborator

Descompunerea acidului formic lichid sub acțiunea acidului sulfuric concentrat fierbinte sau trecerea acidului formic peste oxidul de fosfor P 2 O 5. Schema de reactie:

De asemenea, este posibil să se trateze acidul formic cu acid clorosulfonic. Această reacție are loc la temperaturi obișnuite conform următoarei scheme:

Încălzirea unui amestec de acizi oxalic și acizi sulfuric concentrat. Reacția se desfășoară conform ecuației:

Dioxidul de carbon eliberat împreună cu CO poate fi îndepărtat prin trecerea amestecului prin apă barită.

Încălzirea unui amestec de hexacianoferat de potasiu (II) cu acid sulfuric concentrat. Reacția se desfășoară conform ecuației:

Determinarea monoxidului de carbon (II)

Prezența CO poate fi determinată calitativ prin întunecarea soluțiilor de clorură de paladiu (sau hârtie înmuiată în această soluție). Întunecarea este asociată cu eliberarea de paladiu metalic fin conform următoarei scheme:

Această reacție este foarte sensibilă. Soluție standard: 1 gram de clorură de paladiu pe litru de apă.

Determinarea cantitativă a monoxidului de carbon (II) se bazează pe reacția iodometrică:

Aplicație

Monoxidul de carbon (II) este un reactiv intermediar utilizat în reacțiile cu hidrogenul în procese industriale critice pentru a produce alcooli organici și hidrocarburi simple.
Monoxidul de carbon (II) este utilizat pentru prelucrarea cărnii și peștelui de animale, dându-le o culoare roșie aprinsă și aspectul de prospețime fără a modifica gustul (en: Clear smoke sau en: Tasteless smoke technology). Concentrația admisibilă de CO este de 200 mg/kg de carne.
Monoxidul de carbon din evacuarea motorului a fost folosit de naziști în timpul celui de-al Doilea Război Mondial pentru uciderea în masă a oamenilor prin otrăvire.

Monoxid de carbon (II) în atmosfera Pământului

Există surse naturale și antropice de intrare în