Μοριακή δομή μονοξειδίου του άνθρακα. Τι είναι το μονοξείδιο του άνθρακα

Οξείδιο του άνθρακα (CARBON MONOXIDE). Οξείδιο του άνθρακα (II) ( μονοξείδιο του άνθρακα) CO, μονοξείδιο του άνθρακα που δεν σχηματίζει άλατα. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει οξύ που να αντιστοιχεί σε αυτό το οξείδιο. Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο που υγροποιείται όταν ατμοσφαιρική πίεσησε θερμοκρασία -191,5 ° C και στερεοποιείται στους -205 ° C. Το μόριο CO είναι παρόμοια στη δομή με το μόριο N2: και τα δύο περιέχουν ίσο αριθμό ηλεκτρονίων (τέτοια μόρια ονομάζονται ισοηλεκτρονικά), τα άτομα σε αυτά συνδέονται με ένας τριπλός δεσμός (δύο δεσμοί στο μόριο CO σχηματίζονται λόγω 2p-ηλεκτρονίων ατόμων άνθρακα και οξυγόνου και ο τρίτος - από τον μηχανισμό δότη-δέκτη με τη συμμετοχή του μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων του οξυγόνου και του ελεύθερου τροχιακού 2p άνθρακας). Ως αποτέλεσμα, οι φυσικές ιδιότητες του CO και του N2 (σημεία τήξης και βρασμού, διαλυτότητα στο νερό κ.λπ.) είναι πολύ κοντινές.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) σχηματίζεται κατά την καύση ενώσεων που περιέχουν άνθρακα με ανεπαρκή πρόσβαση σε οξυγόνο, καθώς και όταν ο θερμός άνθρακας έρχεται σε επαφή με το προϊόν πλήρους καύσης - διοξείδιο του άνθρακα: C + CO2 → 2CO. Στο εργαστήριο, το CO λαμβάνεται με αφυδάτωση του μυρμηκικού οξέος με τη δράση του πυκνού θειικού οξέος σε υγρό μυρμηκικό οξύ όταν θερμαίνεται ή με τη διέλευση ατμών μυρμηκικού οξέος πάνω από το P2O5: HCOOH → CO + H2O. Το CO λαμβάνεται με αποσύνθεση οξαλικού οξέος: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. Είναι εύκολο να διαχωριστεί το CO από άλλα αέρια περνώντας από ένα αλκαλικό διάλυμα.
Υπό κανονικές συνθήκες, το CO, όπως και το άζωτο, είναι χημικά μάλλον αδρανές. Μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες το CO τείνει να υφίσταται αντιδράσεις οξείδωσης, προσθήκης και αναγωγής. Έτσι, σε υψηλές θερμοκρασίες, αντιδρά με αλκάλια: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Αυτές οι αντιδράσεις χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση του CO από τεχνικά αέρια.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι καύσιμο με πολλές θερμίδες: η καύση συνοδεύεται από την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας θερμότητας (283 kJ ανά 1 mol CO). Μείγματα CO με αέρα εκρήγνυνται στην περιεκτικότητά του από 12 έως 74%. Ευτυχώς, στην πράξη, τέτοια μείγματα είναι εξαιρετικά σπάνια. Στη βιομηχανία, για την απόκτηση CO, πραγματοποιείται αεριοποίηση στερεό καύσιμο. Για παράδειγμα, η εμφύσηση υδρατμών μέσω ενός στρώματος άνθρακα που έχει θερμανθεί στους 1000o C οδηγεί στο σχηματισμό αερίου νερού: C + H2O → CO + H2, το οποίο έχει πολύ υψηλή θερμογόνο δύναμη. Ωστόσο, η αποτέφρωση απέχει πολύ από την πιο κερδοφόρα χρήση του αερίου νερού. Από αυτό, για παράδειγμα, είναι δυνατό να ληφθεί (παρουσία διαφόρων καταλυτών υπό πίεση) ένα μείγμα στερεών, υγρών και αέριων υδρογονανθράκων - μια πολύτιμη πρώτη ύλη για χημική βιομηχανία(αντίδραση Fischer-Tropsch). Από το ίδιο μείγμα, εμπλουτίζοντας το με υδρογόνο και χρησιμοποιώντας τους απαραίτητους καταλύτες, μπορούν να ληφθούν αλκοόλες, αλδεΰδες και οξέα. Ιδιαίτερη σημασία έχει η σύνθεση μεθανόλης: CO + 2H2 → CH3OH, της σημαντικότερης πρώτης ύλης για την οργανική σύνθεση, γι' αυτό η αντίδραση αυτή πραγματοποιείται στη βιομηχανία σε μεγάλη κλίμακα.

Οι αντιδράσεις στις οποίες το CO είναι αναγωγικός παράγοντας μπορούν να αποδειχθούν με το παράδειγμα της αναγωγής του σιδήρου από το μετάλλευμα κατά τη διαδικασία της υψικαμίνου: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Η αναγωγή των οξειδίων μετάλλων με οξείδιο του άνθρακα(II) έχει μεγάλης σημασίαςσε μεταλλουργικές διεργασίες.

Τα μόρια CO χαρακτηρίζονται από αντιδράσεις προσθήκης σε μέταλλα μετάπτωσης και τις ενώσεις τους με σχηματισμό σύνθετων ενώσεων - καρβονυλίων. Παραδείγματα είναι τα υγρά ή στερεά μεταλλικά καρβονύλια Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 κ.λπ. μέταλλο και CO. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να ληφθούν κονιοποιημένα μέταλλα υψηλής καθαρότητας. Μερικές φορές στον καυστήρα σόμπα υγραερίουΟι "μουτζούρες" του μετάλλου είναι ορατές, αυτό είναι συνέπεια του σχηματισμού και της αποσύνθεσης καρβονυλίου σιδήρου. Επί του παρόντος, έχουν συντεθεί χιλιάδες διάφορα καρβονύλια μετάλλων που περιέχουν, εκτός από το CO, ανόργανους και οργανικούς συνδέτες, για παράδειγμα, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

Το CO χαρακτηρίζεται επίσης από την αντίδραση της ένωσης με το χλώριο, το οποίο στο φως προχωρά ήδη σε θερμοκρασία δωματίου με το σχηματισμό εξαιρετικά τοξικού φωσγενίου: CO + Cl2 → COCl2. Αυτή η αντίδραση είναι αλυσιδωτή, ακολουθεί έναν μηχανισμό ριζών που περιλαμβάνει άτομα χλωρίου και ελεύθερες ρίζες COCl. Παρά την τοξικότητά του, το φωσγένιο χρησιμοποιείται ευρέως στη σύνθεση πολλών οργανικών ενώσεων.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα ισχυρό δηλητήριο, καθώς σχηματίζει ισχυρά σύμπλοκα με βιολογικά ενεργά μόρια που περιέχουν μέταλλα. ταυτόχρονα διαταράσσεται η αναπνοή των ιστών. Τα κύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος επηρεάζονται ιδιαίτερα. Η δέσμευση του CO με τα άτομα Fe(II) στην αιμοσφαιρίνη του αίματος εμποδίζει το σχηματισμό οξυαιμοσφαιρίνης, η οποία μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στους ιστούς. Ήδη σε περιεκτικότητα 0,1% CO στον αέρα, αυτό το αέριο εκτοπίζει το μισό οξυγόνο από την οξυαιμοσφαιρίνη. Παρουσία CO, ο θάνατος από ασφυξία μπορεί να συμβεί ακόμη και με την παρουσία μεγάλων ποσοτήτων οξυγόνου. Επομένως, το CO ονομάζεται μονοξείδιο του άνθρακα. Σε ένα «θυμωμένο» άτομο επηρεάζεται κυρίως ο εγκέφαλος και το νευρικό σύστημα. Η σωτηρία απαιτεί πρώτα από όλα καθαρός αέρας, που δεν περιέχει CO (ή ακόμα καλύτερα - καθαρό οξυγόνο), ενώ το CO που σχετίζεται με την αιμοσφαιρίνη σταδιακά αντικαθίσταται από μόρια Ο2 και η ασφυξία εξαφανίζεται. Η μέγιστη επιτρεπόμενη μέση ημερήσια συγκέντρωση CO στον ατμοσφαιρικό αέρα είναι 3 mg/m3 (περίπου 3,10–5%), στον αέρα περιοχή εργασίας– 20 mg/m3.

Συνήθως, η περιεκτικότητα σε CO στην ατμόσφαιρα δεν υπερβαίνει το 10–5%. Αυτό το αέριο εισέρχεται στον αέρα ως μέρος ηφαιστειακών και ελών αερίων, με τις εκκρίσεις πλαγκτόν και άλλων μικροοργανισμών. Έτσι, 220 εκατομμύρια τόνοι CO2 εκπέμπονται ετησίως από τα επιφανειακά στρώματα του ωκεανού στην ατμόσφαιρα. Η συγκέντρωση του CO στα ανθρακωρυχεία είναι υψηλή. Κατά τη διάρκεια των δασικών πυρκαγιών παράγεται πολύ μονοξείδιο του άνθρακα. Η τήξη κάθε εκατομμυρίου τόνων χάλυβα συνοδεύεται από το σχηματισμό 300 - 400 τόνων CO. Συνολικά, η τεχνολογική απελευθέρωση CO στην ατμόσφαιρα φθάνει τους 600 εκατομμύρια τόνους ετησίως, εκ των οποίων πάνω από το ήμισυ οφείλεται στα οχήματα. Με ένα μη ρυθμισμένο καρμπυρατέρ, μπορεί να περιέχεται έως και 12% CO στα καυσαέρια! Ως εκ τούτου, στις περισσότερες χώρες έχουν εισαχθεί αυστηρά πρότυπα για την περιεκτικότητα σε CO στα καυσαέρια των αυτοκινήτων.

Ο σχηματισμός CO συμβαίνει πάντα κατά την καύση ενώσεων που περιέχουν άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του ξύλου, με ανεπαρκή πρόσβαση σε οξυγόνο, καθώς και όταν ο θερμός άνθρακας έρχεται σε επαφή με το διοξείδιο του άνθρακα: C + CO2 → 2CO. Τέτοιες διεργασίες συμβαίνουν και σε αγροτικούς φούρνους. Επομένως, το πρόωρο κλείσιμο της καμινάδας της σόμπας για να διατηρήσετε τη θερμότητα μέσα συχνά οδηγεί σε δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα. Δεν πρέπει να θεωρείται ότι οι πολίτες που δεν θερμαίνουν σόμπες είναι ασφαλισμένοι έναντι της δηλητηρίασης από CO. για παράδειγμα, είναι εύκολο να δηλητηριαστούν σε ένα γκαράζ με κακή αερισμό όπου στέκεται ένα αυτοκίνητο με κινητήρα σε λειτουργία. Το CO περιέχεται επίσης στα προϊόντα καύσης φυσικό αέριοστην κουζίνα. Πολλά αεροπορικά ατυχήματα στο παρελθόν συνέβησαν λόγω φθοράς του κινητήρα ή κακής προσαρμογής: CO εισήλθε στο πιλοτήριο και δηλητηρίασε το πλήρωμα. Ο κίνδυνος επιδεινώνεται από το γεγονός ότι το CO δεν μπορεί να ανιχνευθεί με τη μυρωδιά. Από αυτή την άποψη, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι πιο επικίνδυνο από το χλώριο!

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) πρακτικά δεν απορροφάται από τον ενεργό άνθρακα και επομένως μια συμβατική μάσκα αερίου δεν εξοικονομεί από αυτό το αέριο. Για την απορρόφησή του, χρειάζεται ένα επιπλέον φυσίγγιο χοπκαλίτη, που περιέχει έναν καταλύτη που «μετακαίγει» το CO σε CO2 με τη βοήθεια του ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Όλο και περισσότεροι καταλύτες μετά την καύση παρέχονται τώρα αυτοκίνητα, παρά υψηλό κόστοςΑυτοί οι καταλύτες βασίζονται σε μέταλλα πλατίνας.

−110,52 kJ/mol Πίεση ατμού 35 ± 1 atm Χημικές ιδιότητες Διαλυτότητα στο νερό 0,0026 g/100 ml Ταξινόμηση Καν. Αριθμός CAS 630-08-0 PubChem Καν. Αριθμός EINECS 211-128-3 ΧΑΜΟΓΕΛΑ InChI Καν. Αριθμός ΕΚ 006-001-00-2 RTECS FG3500000 CHEBI αριθμός ΟΗΕ 1016 ChemSpider Ασφάλεια Τοξικότητα NFPA 704 Τα δεδομένα βασίζονται σε τυπικές συνθήκες (25 °C, 100 kPa), εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά.

Μονοξείδιο του άνθρακα (μονοξείδιο του άνθρακα, μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδιο του άνθρακα (II).) είναι ένα άχρωμο, εξαιρετικά τοξικό, άγευστο και άοσμο αέριο, ελαφρύτερο από τον αέρα (υπό κανονικές συνθήκες). Ο χημικός τύπος είναι CO.

Η δομή του μορίου

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

Το μόριο είναι ασθενώς πολωμένο, η ηλεκτρική του διπολική ροπή μ = 0,04⋅10 −29 C m . Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι το αρνητικό φορτίο στο μόριο του CO συγκεντρώνεται στο άτομο άνθρακα C − ←O + (η κατεύθυνση της διπολικής ροπής στο μόριο είναι αντίθετη από αυτή που υποθέτουμε προηγουμένως). Ενέργεια ιοντισμού 14,0 eV, σταθερά σύζευξης δύναμης κ = 18,6 .

Ιδιότητες

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

Ιδιότητες μονοξειδίου του άνθρακα (II)

Τυπική ενέργεια σχηματισμού Gibbs Δ σολ	−137,14 kJ/mol (g) (στους 298 K)
Πρότυπη Εντροπία Εκπαίδευσης μικρό	197,54 J/mol K (g) (στους 298 K)
Τυπική μοριακή θερμοχωρητικότητα Cp	29,11 J/mol K (g) (στους 298 K)
Ενθαλπία τήξης Δ H pl	0,838 kJ/mol
Ενθαλπία βρασμού Δ Hδέρμα μόσχου ακατέργαστου	6,04 kJ/mol
Κρίσιμη θερμοκρασία tΚρήτη	-140,23°C
κρίσιμη πίεση ΠΚρήτη	3.499 MPa
Κρίσιμη πυκνότητα ρ crit	0,301 g/cm³

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

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

Κάτω από τους 830 °C, το CO είναι ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας και υψηλότερο υδρογόνο. Άρα η ισορροπία της αντίδρασης

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\δεξιά αριστερά βέλη CO_(2)+H_(2))))

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

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

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

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\δεξιό βέλος 2CO_(2)))) (Δ σολ° 298 = −257 kJ, Δ μικρό° 298 = −86 J/K).

Η θερμοκρασία καύσης του CO μπορεί να φτάσει τους 2100 °C. Η αντίδραση καύσης είναι αλυσιδωτή και οι εκκινητές είναι μικρές ποσότητες ενώσεων που περιέχουν υδρογόνο (νερό, αμμωνία, υδρόθειο κ.λπ.)

Λόγω της τόσο καλής θερμογόνου δύναμης, το CO είναι συστατικό διαφόρων τεχνικών μιγμάτων αερίων (βλ., για παράδειγμα, αέριο παραγωγής) που χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, για θέρμανση. Εκρηκτικό όταν αναμιγνύεται με αέρα. κατώτερα και ανώτερα όρια συγκέντρωσης διάδοσης της φλόγας: από 12,5 έως 74% (κατ' όγκο) .

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

C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\δεξιό βέλος COCl_(2))).)

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

(F C O) 2 O 2 + 2 K I → 2 K F + I 2 + 2 C O 2. (\displaystyle (\mathsf ((FCO)_(2)O_(2)+2KI\δεξιό βέλος 2KF+I_(2)+2CO_(2).)))

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

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\δεξιό βέλος COS))) (Δ σολ° 298 = −229 kJ, Δ μικρό° 298 = −134 J/K).

Παρόμοιο σελονοξείδιο του άνθρακα COSe και τελλουροξείδιο του άνθρακα COTe έχουν επίσης ληφθεί.

Επαναφέρει το SO 2:

2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S . (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\δεξιό βέλος 2CO_(2)+S.)))

Με τα μέταλλα μετάπτωσης σχηματίζει εύφλεκτες και τοξικές ενώσεις - καρβονύλια, όπως,,, κ.λπ. Κάποια από αυτά είναι πτητικά.

n C O + M e → [ M e (C O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\δεξιό βέλος )))

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

C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\δεξιό βέλος HCOOK.)))

Μια ενδιαφέρουσα αντίδραση είναι η αντίδραση μονοξειδίου του άνθρακα (II) με μεταλλικό κάλιο σε διάλυμα αμμωνίας. Αυτό σχηματίζει την εκρηκτική ένωση διοξοδικανθρακικό κάλιο:

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\δεξιό βέλος K_(2)C_(2)O_(2).))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\δεξιό βέλος )))αλκοόλες + γραμμικά αλκάνια.

Αυτή η διαδικασία είναι η πηγή κρίσιμων βιομηχανικών προϊόντων όπως η μεθανόλη, το συνθετικό καύσιμο ντίζελ, οι πολυϋδρικές αλκοόλες, τα λάδια και τα λιπαντικά.

Φυσιολογική δράση

Τοξικότητα

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι εξαιρετικά τοξικό.

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

Το θύμα πρέπει να μεταφερθεί στον καθαρό αέρα. Σε περίπτωση ήπιας δηλητηρίασης αρκεί ο υπεραερισμός των πνευμόνων με οξυγόνο.
Τεχνητός αερισμός των πνευμόνων.
Lobeline ή καφεΐνη κάτω από το δέρμα.
Καρβοξυλάση ενδοφλεβίως.

Η παγκόσμια ιατρική δεν γνωρίζει αξιόπιστα αντίδοτα για χρήση σε περίπτωση δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα.

Προστασία από το μονοξείδιο του άνθρακα (II)

ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα

Το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται κανονικά από τα κύτταρα του ανθρώπινου και ζωικού σώματος και λειτουργεί ως μόριο σηματοδότησης. Παίζει γνωστό φυσιολογικό ρόλο στο σώμα, ιδιαίτερα ως νευροδιαβιβαστής και προκαλεί αγγειοδιαστολή. Λόγω του ρόλου του ενδογενούς μονοξειδίου του άνθρακα στον οργανισμό, οι μεταβολικές του διαταραχές συνδέονται με διάφορες ασθένειες, όπως νευροεκφυλιστικές ασθένειες, αθηροσκλήρωση των αιμοφόρων αγγείων, υπέρταση, καρδιακή ανεπάρκεια και διάφορες φλεγμονώδεις διεργασίες.

Το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται στο σώμα λόγω της οξειδωτικής δράσης του ενζύμου οξυγενάσης της αίμης στην αίμη, το οποίο είναι προϊόν της καταστροφής της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης, καθώς και άλλων πρωτεϊνών που περιέχουν αίμη. Αυτή η διαδικασία προκαλεί το σχηματισμό μικρής ποσότητας καρβοξυαιμοσφαιρίνης στο ανθρώπινο αίμα, ακόμα κι αν το άτομο δεν καπνίζει και δεν αναπνέει ατμοσφαιρικό αέρα (που περιέχει πάντα μικρές ποσότητες εξωγενούς μονοξειδίου του άνθρακα), αλλά καθαρό οξυγόνο ή μείγμα αζώτου και οξυγόνου.

Μετά τα πρώτα στοιχεία που εμφανίστηκαν το 1993 ότι το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένας φυσιολογικός νευροδιαβιβαστής στο ανθρώπινο σώμα, καθώς και ένα από τα τρία ενδογενή αέρια που κανονικά ρυθμίζουν την πορεία των φλεγμονωδών αντιδράσεων στο σώμα (τα άλλα δύο είναι το μονοξείδιο του αζώτου (II) και υδρόθειο), το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα έχει λάβει μεγάλη προσοχή από κλινικούς γιατρούς και ερευνητές ως σημαντικό βιολογικό ρυθμιστή. Σε πολλούς ιστούς, και τα τρία προαναφερθέντα αέρια έχουν αποδειχθεί ότι είναι αντιφλεγμονώδεις παράγοντες, αγγειοδιασταλτικά και επίσης επάγουν αγγειογένεση. Ωστόσο, δεν είναι όλα τόσο απλά και ξεκάθαρα. Η αγγειογένεση δεν είναι πάντα ευεργετική επίδραση, καθώς παίζει ρόλο στην ανάπτυξη κακοήθων όγκων ιδιαίτερα, και είναι επίσης μία από τις αιτίες της βλάβης του αμφιβληστροειδούς στην εκφύλιση της ωχράς κηλίδας. Ειδικότερα, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το κάπνισμα (η κύρια πηγή μονοξειδίου του άνθρακα στο αίμα, που δίνει αρκετές φορές υψηλότερη συγκέντρωση από τη φυσική παραγωγή) αυξάνει τον κίνδυνο εκφύλισης της ωχράς κηλίδας του αμφιβληστροειδούς κατά 4-6 φορές.

Υπάρχει μια θεωρία ότι σε ορισμένες συνάψεις νευρικών κυττάρων, όπου η πληροφορία αποθηκεύεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, το κύτταρο που λαμβάνει, ως απόκριση στο λαμβανόμενο σήμα, παράγει ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο μεταδίδει το σήμα πίσω στο κύτταρο εκπομπής, το οποίο το ενημερώνει. της ετοιμότητάς του να λαμβάνει σήματα από αυτό στο μέλλον και την αύξηση της δραστηριότητας της κυψέλης πομπού σήματος. Μερικά από αυτά τα νευρικά κύτταρα περιέχουν γουανυλική κυκλάση, ένα ένζυμο που ενεργοποιείται όταν εκτίθεται σε ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα.

Έρευνα για τον ρόλο του ενδογενούς μονοξειδίου του άνθρακα ως αντιφλεγμονώδους παράγοντα και κυτταροπροστάτη έχει πραγματοποιηθεί σε πολλά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι ιδιότητες του ενδογενούς μονοξειδίου του άνθρακα καθιστούν την επίδραση στον μεταβολισμό του έναν ενδιαφέροντα θεραπευτικό στόχο για τη θεραπεία διαφόρων παθολογικών καταστάσεων όπως η βλάβη των ιστών που προκαλείται από ισχαιμία και επακόλουθη επαναιμάτωση (για παράδειγμα, έμφραγμα του μυοκαρδίου, ισχαιμικό εγκεφαλικό επεισόδιο), απόρριψη μοσχεύματος, αγγειακή αθηροσκλήρωση, σοβαρή σήψη, σοβαρή ελονοσία, αυτοάνοσα νοσήματα. Έχουν επίσης διεξαχθεί κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, αλλά τα αποτελέσματά τους δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί.

Συνοπτικά, όσα είναι γνωστά από το 2015 σχετικά με τον ρόλο του ενδογενούς μονοξειδίου του άνθρακα στο σώμα μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:

Το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα από τα σημαντικά ενδογενή μόρια σηματοδότησης.
Το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα ρυθμίζει το ΚΝΣ και τις καρδιαγγειακές λειτουργίες.
Το ενδογενές μονοξείδιο του άνθρακα αναστέλλει τη συσσώρευση των αιμοπεταλίων και την προσκόλλησή τους στα τοιχώματα των αγγείων.
Η επιρροή στην ανταλλαγή του ενδογενούς μονοξειδίου του άνθρακα στο μέλλον μπορεί να είναι μια από τις σημαντικές θεραπευτικές στρατηγικές για μια σειρά ασθενειών.

Ιστορικό ανακάλυψης

Η τοξικότητα του καπνού που εκπέμπεται κατά την καύση του άνθρακα περιγράφηκε από τον Αριστοτέλη και τον Γαληνό.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) ελήφθη για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό Jacques de Lasson κατά τη θέρμανση του οξειδίου του ψευδαργύρου με άνθρακα, αλλά αρχικά θεωρήθηκε λανθασμένα με το υδρογόνο, καθώς καιγόταν με μια μπλε φλόγα.

Το γεγονός ότι αυτό το αέριο περιέχει άνθρακα και οξυγόνο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο χημικό William Kruikshank. Η τοξικότητα του αερίου διερευνήθηκε το 1846 από τον Γάλλο γιατρό Claude Bernard σε πειράματα σε σκύλους.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) έξω από την ατμόσφαιρα της Γης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Βέλγο επιστήμονα M. Mizhot (M. Migeotte) το 1949 από την παρουσία της κύριας δονητικής-περιστροφικής ζώνης στο φάσμα υπερύθρων του Ήλιου. Το οξείδιο του άνθρακα (II) ανακαλύφθηκε στο διαστρικό μέσο το 1970.

Παραλαβή

βιομηχανικό τρόπο

Σχηματίζεται κατά την καύση άνθρακα ή ενώσεων που βασίζονται σε αυτόν (για παράδειγμα, βενζίνη) σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\δεξιό βέλος 2CO)))(η θερμική επίδραση αυτής της αντίδρασης είναι 220 kJ),

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

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\δεξιά αριστερά βελάκια 2CO))) (Δ H= 172 kJ, Δ μικρό= 176 J/K)

Αυτή η αντίδραση συμβαίνει κατά τη διάρκεια του κλιβάνου, όταν ο αποσβεστήρας του κλιβάνου κλείνει πολύ νωρίς (μέχρι να καούν εντελώς τα κάρβουνα). Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) που σχηματίζεται σε αυτήν την περίπτωση, λόγω της τοξικότητάς του, προκαλεί φυσιολογικές διαταραχές ("burnout") και ακόμη και θάνατο (βλ. παρακάτω), εξ ου και ένα από τα ασήμαντα ονόματα - "μονοξείδιο του άνθρακα".

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

Μείγματα μονοξειδίου του άνθρακα (II) με άλλες ουσίες λαμβάνονται με τη διέλευση αέρα, υδρατμών κ.λπ. μέσω ενός στρώματος θερμού οπτάνθρακα, άνθρακα ή καφέ άνθρακα κ.λπ. (βλέπε αέριο γεννήτριας, αέριο νερού, μικτό αέριο, αέριο σύνθεσης ).

εργαστηριακή μέθοδο

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

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xδεξιό βέλος[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.)))Κάποιος μπορεί επίσης να επεξεργαστεί μυρμηκικό οξύ με χλωροσουλφονικό οξύ. Αυτή η αντίδραση προχωρά ήδη σε κανονική θερμοκρασία σύμφωνα με το σχήμα: H C O O H + C l S O 3 H → H 2 S O 4 + H C l + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\δεξιό βέλος H_(2)SO_(4)+HCl+CO\πάνω άκρο .)))

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

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O. (\style display (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xδεξιό βέλος[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \upparrow +H_(2)O.)))

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

K 4 [ F e (C N) 6 ] + 6 H 2 S O 4 + 6 H 2 O → o t 2 K 2 S O 4 + F e S O 4 + 3 (N H 4) 2 S O 4 + 6 C O . (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xrightarrow[()](^(o)t))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\upparrow .)))

Ανάκτηση από ανθρακικό ψευδάργυρο με μαγνήσιο όταν θερμαίνεται:

M g + Z n C O 3 → o t M g O + Z n O + C O . (\displaystyle (\mathsf (Mg+ZnCO_(3)(\xδεξιό βέλος[()](^(o)t))MgO+ZnO+CO\uparrow .)))

Προσδιορισμός μονοξειδίου του άνθρακα (II)

Ποιοτικά, η παρουσία CO μπορεί να προσδιοριστεί με το σκουρόχρωμο διαλύματα χλωριούχου παλλαδίου (ή χαρτιού εμποτισμένου με αυτό το διάλυμα). Το σκουρόχρωμο σχετίζεται με την απελευθέρωση λεπτώς διασκορπισμένου μεταλλικού παλλαδίου σύμφωνα με το σχήμα:

P d C l 2 + C O + H 2 O → P d ↓ + C O 2 + 2 H C l . (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\δεξιό βέλος Pd\κάτω στενό +CO_(2)+2HCl.)))

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

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

5 C O + I 2 O 5 → 5 C O 2 + I 2. (\displaystyle (\mathsf (5CO+I_(2)O_(5)\δεξιό βέλος 5CO_(2)+I_(2).)))

Εφαρμογή

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι ένα ενδιάμεσο αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται σε αντιδράσεις με υδρογόνο στις πιο σημαντικές βιομηχανικές διεργασίες για την παραγωγή οργανικών αλκοολών και ευθύγραμμων υδρογονανθράκων.
Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) χρησιμοποιείται για την επεξεργασία κρέατος ζώων και ψαριών, δίνοντάς τους ένα έντονο κόκκινο χρώμα και μια όψη φρεσκάδας, χωρίς να αλλάζει η γεύση (τεχνολογίες καθαρός καπνόςκαι Άγευστος καπνός). Η επιτρεπόμενη συγκέντρωση CO είναι 200 mg/kg κρέατος.
Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) είναι το κύριο συστατικό του αερίου της γεννήτριας που χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε οχήματα φυσικού αερίου.
Το μονοξείδιο του άνθρακα από την εξάτμιση του κινητήρα χρησιμοποιήθηκε από τους Ναζί κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου για να σφαγιάσουν ανθρώπους με δηλητηρίαση.

Μονοξείδιο του άνθρακα (II) στην ατμόσφαιρα της Γης

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

Το συνολικό ισοζύγιο παραγωγής μη βιολογικού CO και η οξείδωσή του από μικροοργανισμούς εξαρτάται από συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, κυρίως από την υγρασία και την τιμή του . Για παράδειγμα, από άνυδρα εδάφη, το μονοξείδιο του άνθρακα (II) απελευθερώνεται απευθείας στην ατμόσφαιρα, δημιουργώντας έτσι τοπικά μέγιστα στη συγκέντρωση αυτού του αερίου.

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

Η κύρια ανθρωπογενής πηγή CO σήμερα είναι τα καυσαέρια των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται όταν τα καύσιμα υδρογονανθράκων καίγονται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης σε ανεπαρκείς θερμοκρασίες ή σε κακώς συντονισμένο σύστημα παροχής αέρα (παρέχεται ανεπαρκές οξυγόνο για την οξείδωση CO σε CO 2 ). Στο παρελθόν, ένα σημαντικό ποσοστό των ανθρωπογενών εκπομπών CO στην ατμόσφαιρα προερχόταν από αέριο φωτισμού που χρησιμοποιήθηκε για φωτισμό εσωτερικών χώρων τον 19ο αιώνα. Στη σύνθεση, αντιστοιχούσε περίπου σε αέριο νερού, δηλαδή περιείχε έως και 45% μονοξείδιο του άνθρακα (II). Στον δημόσιο τομέα, δεν χρησιμοποιείται λόγω της παρουσίας ενός πολύ φθηνότερου και πιο ενεργειακά αποδοτικού αναλόγου -

Όλοι όσοι έχουν ασχοληθεί με τη δουλειά γνωρίζουν πόσο επικίνδυνο είναι το μονοξείδιο του άνθρακα για τον άνθρωπο. συστήματα θέρμανσης, - σόμπες, λέβητες, λέβητες, θερμοσίφωνες, σχεδιασμένες για οικιακά καύσιμα σε οποιαδήποτε μορφή. Είναι αρκετά δύσκολο να το εξουδετερώσετε σε αέρια κατάσταση, δεν υπάρχουν αποτελεσματικές οικιακές μέθοδοι για την αντιμετώπιση του μονοξειδίου του άνθρακα, επομένως τα περισσότερα προστατευτικά μέτρα στοχεύουν στην πρόληψη και έγκαιρη ανίχνευση μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα.

Ιδιότητες τοξικής ουσίας

Δεν υπάρχει τίποτα ασυνήθιστο σχετικά με τη φύση και τις ιδιότητες του μονοξειδίου του άνθρακα. Στην πραγματικότητα, είναι προϊόν της μερικής οξείδωσης του άνθρακα ή των καυσίμων που περιέχουν άνθρακα. Ο τύπος για το μονοξείδιο του άνθρακα είναι απλός και μη περίπλοκος - CO, από χημική άποψη - μονοξείδιο του άνθρακα. Ένα άτομο άνθρακα συνδέεται με ένα άτομο οξυγόνου. Η φύση των διαδικασιών καύσης ορυκτών καυσίμων είναι διευθετημένη με τέτοιο τρόπο ώστε το μονοξείδιο του άνθρακα να αποτελεί αναπόσπαστο μέρος κάθε φλόγας.

Άνθρακες, σχετικά καύσιμα, τύρφη, καυσόξυλα, όταν θερμαίνονται σε φούρνο, αεριοποιούνται σε μονοξείδιο του άνθρακα και μόνο τότε καίγονται από τη ροή του αέρα. Εάν το μονοξείδιο του άνθρακα έχει διαρρεύσει από τον θάλαμο καύσης στο δωμάτιο, τότε θα παραμείνει σε σταθερή κατάσταση μέχρι τη στιγμή που η ροή μονοξειδίου του άνθρακα αφαιρεθεί από το δωμάτιο με αερισμό ή συσσωρευτεί, γεμίζοντας ολόκληρο τον χώρο, από το δάπεδο μέχρι την οροφή. Στην τελευταία περίπτωση, μόνο ένας ηλεκτρονικός ανιχνευτής μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να σώσει την κατάσταση, αντιδρώντας στην παραμικρή αύξηση της συγκέντρωσης τοξικών αναθυμιάσεων στην ατμόσφαιρα του δωματίου.

Τι πρέπει να γνωρίζετε για το μονοξείδιο του άνθρακα:

Υπό τυπικές συνθήκες, η πυκνότητα του μονοξειδίου του άνθρακα είναι 1,25 kg / m 3, η οποία είναι πολύ κοντά στο ειδικό βάροςαέρας 1,25 kg / m 3. Το ζεστό και ακόμη ζεστό μονοξείδιο ανεβαίνει εύκολα στην οροφή, καθιζάνει και αναμιγνύεται με τον αέρα καθώς ψύχεται.
Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι άγευστο, άχρωμο και άοσμο, ακόμη και σε υψηλές συγκεντρώσεις.
Για να ξεκινήσει ο σχηματισμός μονοξειδίου του άνθρακα, αρκεί να θερμανθεί το μέταλλο σε επαφή με τον άνθρακα σε θερμοκρασία 400-500 o C.
Το αέριο μπορεί να καεί στον αέρα με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας, περίπου 111 kJ / mol.

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

Το μεθάνιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και λιγότερο τοξικό όταν εισπνέεται· επιπλέον, λόγω της προσθήκης ενός ειδικού πρόσθετου, της μερκαπτάνης, στο ρεύμα αερίου, η παρουσία του στο δωμάτιο είναι εύκολο να ανιχνευθεί με τη μυρωδιά. Με μια ελαφρά μόλυνση με αέριο της κουζίνας, μπορείτε να εισέλθετε στο δωμάτιο χωρίς συνέπειες για την υγεία και να το αερίσετε.

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

Μια παρόμοια ιδιότητα ενός νέφους μονοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν ευρέως για τον έλεγχο τρωκτικών και κατσαρίδων, αλλά η αποτελεσματικότητα μιας επίθεσης αερίου είναι πολύ χαμηλότερη. σύγχρονα μέσα, και ο κίνδυνος δηλητηρίασης είναι δυσανάλογα υψηλότερος.

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

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

Προϋποθέσεις για την εμφάνιση αναθυμιάσεων στο δωμάτιο

Το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας δεκάδες παραλλαγές χημικών αντιδράσεων, αλλά αυτό απαιτεί συγκεκριμένα αντιδραστήρια και συνθήκες για την αλληλεπίδρασή τους. Ο κίνδυνος δηλητηρίασης από αέριο με αυτόν τον τρόπο είναι πρακτικά μηδενικός. Οι κύριοι λόγοι για την εμφάνιση μονοξειδίου του άνθρακα στο λεβητοστάσιο ή στην κουζίνα είναι δύο παράγοντες:

Κακή ροή και μερική υπερχείλιση προϊόντων καύσης από την πηγή καύσης στην κουζίνα.
Ακατάλληλη λειτουργία εξοπλισμού λέβητα, αερίου και κλιβάνου.
Φωτιές και τοπικές εστίες ανάφλεξης πλαστικού, καλωδιώσεις, πολυμερείς επικαλύψειςκαι υλικά?
Καυσαέρια από τις επικοινωνίες αποχέτευσης.

Πηγή μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να είναι η δευτερογενής καύση τέφρας, χαλαρών εναποθέσεων αιθάλης στις καμινάδες, αιθάλης και πίσσας που έχουν απορροφηθεί πλινθοδομήτζάκι και πυροσβεστήρες αιθάλης.

Τις περισσότερες φορές, τα σιγασμένα κάρβουνα που καίγονται στον κλίβανο με τη βαλβίδα κλειστή γίνονται η πηγή αερίου CO. Ειδικά πολύ αέριο απελευθερώνεται κατά τη θερμική αποσύνθεση των καυσόξυλων απουσία αέρα, περίπου το ήμισυ του νέφους αερίου καταλαμβάνεται από μονοξείδιο του άνθρακα. Ως εκ τούτου, τυχόν πειράματα με το κάπνισμα κρέατος και ψαριού στον καπνό που προέρχεται από το σιγαστήρα ρινισμάτων θα πρέπει να διεξάγονται μόνο σε εξωτερικούς χώρους.

Μια μικρή ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί επίσης να εμφανιστεί κατά το μαγείρεμα. Για παράδειγμα, όλοι όσοι έχουν δοκιμάσει την εγκατάσταση λεβήτων κλειστής καύσης αερίου στην κουζίνα γνωρίζουν πώς αντιδρούν οι αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα στις τηγανητές πατάτες ή σε οποιοδήποτε φαγητό μαγειρεμένο σε βραστό λάδι.

Η ύπουλη φύση του μονοξειδίου του άνθρακα

Ο κύριος κίνδυνος του μονοξειδίου του άνθρακα είναι ότι είναι αδύνατο να νιώσετε και να αισθανθείτε την παρουσία του στην ατμόσφαιρα ενός δωματίου έως ότου το αέριο εισέλθει στα αναπνευστικά όργανα με τον αέρα και διαλυθεί στο αίμα.

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

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

Ακόμα κι αν ένα άτομο βγήκε με ασφάλεια από ένα δωμάτιο με υψηλή συγκέντρωση μονοξειδίου του άνθρακα μόνο του, θα χρειαστεί ιατρική βοήθεια και χρήση αντιδότων, καθώς οι συνέπειες της δηλητηρίασης του κυκλοφορικού συστήματος και οι κυκλοφορικές διαταραχές του εγκεφάλου θα εξακολουθήσουν να εμφανίζονται , μόνο λίγο αργότερα.

Τα μόρια μονοξειδίου του άνθρακα απορροφώνται εύκολα από το νερό και αλατούχα διαλύματα. Ως εκ τούτου, συνηθισμένες πετσέτες, χαρτοπετσέτες βρεγμένες με οποιοδήποτε διαθέσιμο νερό χρησιμοποιούνται συχνά ως τα πρώτα διαθέσιμα μέσα προστασίας. Αυτό σας επιτρέπει να σταματήσετε την είσοδο μονοξειδίου του άνθρακα στο σώμα για λίγα λεπτά, μέχρι να καταστεί δυνατή η έξοδος από το δωμάτιο.

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

Τεχνικά συστήματα καταγραφής μονοξειδίου του άνθρακα

Στην πραγματικότητα, σήμερα υπάρχει μόνο ένας τρόπος για την επιτυχή αντιμετώπιση του μονοξειδίου του άνθρακα, χρησιμοποιώντας ειδικές ηλεκτρονικές συσκευές και αισθητήρες που ανιχνεύουν την περίσσεια συγκέντρωσης CO στο δωμάτιο. Μπορείτε, φυσικά, να το κάνετε πιο εύκολα, για παράδειγμα, να εξοπλίσετε ισχυρό εξαερισμό, όπως κάνουν οι λάτρεις της χαλάρωσης δίπλα σε ένα πραγματικό τζάκι από τούβλα. Αλλά σε μια τέτοια απόφαση υπάρχει ένας ορισμένος κίνδυνος δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα κατά την αλλαγή της κατεύθυνσης του βυθίσματος στον σωλήνα, και επιπλέον, το να ζεις κάτω από ένα ισχυρό ρεύμα δεν είναι επίσης πολύ υγιές.

Συσκευή ανίχνευσης μονοξειδίου του άνθρακα

Το πρόβλημα του ελέγχου της περιεκτικότητας σε μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα των κατοικιών και βοηθητικοί χώροιη σημερινή ημέρα είναι τόσο επίκαιρη όσο η παρουσία συναγερμού πυρκαγιάς ή διαρρήκτη.

Σε εξειδικευμένα σαλόνια θέρμανσης και εξοπλισμός αερίουΥπάρχουν διάφορες επιλογές για συσκευές παρακολούθησης αερίου:

Χημικοί συναγερμοί;
σαρωτές υπερύθρων.
αισθητήρες στερεάς κατάστασης.

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

Είναι σαφές ότι η χρήση αισθητήρων με ελεγχόμενη βαλβίδα διακοπής είναι αναγκαστικό μέτρο, αλλά συχνά οι κατασκευαστές εξοπλισμού θέρμανσης ενσωματώνουν σκόπιμα την "προστασία των ανόητων" για να αποφύγουν κάθε είδους χειρισμούς με την ασφάλεια του εξοπλισμού αερίου.

Όργανα ελέγχου χημικών και στερεάς κατάστασης

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

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

Σαρωτές και ηλεκτρονικοί φύλακες

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

Το CO απορροφά πολύ καλά το θερμικό μέρος του φάσματος, επομένως τέτοιες συσκευές λειτουργούν σε λειτουργία φύλακα ή σαρωτή. Το αποτέλεσμα σάρωσης μπορεί να εμφανιστεί ως δίχρωμο σήμα ή ένδειξη της ποσότητας μονοξειδίου του άνθρακα στον αέρα σε ψηφιακή ή γραμμική κλίμακα.

Ποιος αισθητήρας είναι καλύτερος

Για σωστή επιλογήΓια έναν αισθητήρα μονοξειδίου του άνθρακα, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο τρόπος λειτουργίας και η φύση του δωματίου στον οποίο πρόκειται να εγκατασταθεί η συσκευή αισθητήρα. Για παράδειγμα, οι χημικοί αισθητήρες, που θεωρούνται απαρχαιωμένοι, λειτουργούν εξαιρετικά σε λεβητοστάσια και βοηθητικούς χώρους. Ένας φθηνός ανιχνευτής μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να εγκατασταθεί σε εξοχική κατοικία ή εργαστήριο. Στην κουζίνα, το πλέγμα καλύπτεται γρήγορα με σκόνη και λίπος, γεγονός που μειώνει δραματικά την ευαισθησία του χημικού κώνου.

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

Οι αισθητήρες υπερύθρων είναι μακράν οι πιο συνηθισμένοι. Χρησιμοποιούνται ενεργά για την ολοκλήρωση των συστημάτων ασφαλείας των λεβήτων διαμερισμάτων. ατομική θέρμανση. Ταυτόχρονα, η ευαισθησία του συστήματος ελέγχου πρακτικά δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου λόγω σκόνης ή θερμοκρασίας αέρα. Επιπλέον, τέτοια συστήματα, κατά κανόνα, διαθέτουν ενσωματωμένους μηχανισμούς δοκιμής και βαθμονόμησης, οι οποίοι σας επιτρέπουν να ελέγχετε περιοδικά την απόδοσή τους.

Εγκατάσταση συσκευών παρακολούθησης μονοξειδίου του άνθρακα

Οι αισθητήρες μονοξειδίου του άνθρακα πρέπει να εγκαθίστανται και να συντηρούνται μόνο από εξειδικευμένο προσωπικό. Τα όργανα πρέπει να ελέγχονται περιοδικά, να βαθμονομούνται, να συντηρούνται και να αντικαθίστανται.

Ο αισθητήρας πρέπει να εγκατασταθεί σε απόσταση από την πηγή αερίου από 1 έως 4 m, το περίβλημα ή οι αισθητήρες τηλεχειρισμού τοποθετούνται σε ύψος 150 cm πάνω από το δάπεδο και πρέπει να βαθμονομούνται σύμφωνα με τα ανώτερα και κατώτερα όρια ευαισθησίας.

Η διάρκεια ζωής των αισθητήρων μονοξειδίου του άνθρακα στο διαμέρισμα είναι 5 χρόνια.

συμπέρασμα

Η καταπολέμηση του σχηματισμού μονοξειδίου του άνθρακα απαιτεί ακρίβεια και υπεύθυνη στάση στον εγκατεστημένο εξοπλισμό. Οποιαδήποτε πειράματα με αισθητήρες, ειδικά τύπου ημιαγωγών, μειώνουν απότομα την ευαισθησία της συσκευής, γεγονός που οδηγεί τελικά σε αύξηση της περιεκτικότητας σε μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της κουζίνας και σε ολόκληρο το διαμέρισμα και σε αργή δηλητηρίαση όλων των κατοίκων της. Το πρόβλημα του ελέγχου του μονοξειδίου του άνθρακα είναι τόσο σοβαρό που ίσως η χρήση αισθητήρων στο μέλλον να καταστεί υποχρεωτική για όλες τις κατηγορίες ατομικής θέρμανσης.

Το μονοξείδιο του άνθρακα ή μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα άχρωμο, άοσμο και άγευστο αέριο. Καίγεται με μπλε φλόγα σαν υδρογόνο. Εξαιτίας αυτού, οι χημικοί το μπέρδεψαν με το υδρογόνο το 1776 όταν έκαναν για πρώτη φορά μονοξείδιο του άνθρακα θερμαίνοντας το οξείδιο του ψευδαργύρου με άνθρακα. Το μόριο αυτού του αερίου έχει ισχυρό τριπλό δεσμό, όπως το μόριο του αζώτου. Γι' αυτό υπάρχει κάποια ομοιότητα μεταξύ τους: τα σημεία τήξης και βρασμού είναι σχεδόν τα ίδια. Το μόριο μονοξειδίου του άνθρακα έχει υψηλό δυναμικό ιονισμού.

Οξειδωμένο, σχηματίζεται μονοξείδιο του άνθρακα διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνεται ένας μεγάλος αριθμός απόθερμική ενέργεια. Γι' αυτό το μονοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται στα συστήματα θέρμανσης.

Το μονοξείδιο του άνθρακα σε χαμηλές θερμοκρασίες σχεδόν δεν αντιδρά με άλλες ουσίες, στην περίπτωση των υψηλών θερμοκρασιών η κατάσταση είναι διαφορετική. Οι αντιδράσεις προσθήκης διαφόρων οργανικών ουσιών περνούν πολύ γρήγορα. Ένα μείγμα CO και οξυγόνου σε ορισμένες αναλογίες είναι πολύ επικίνδυνο λόγω της πιθανότητας έκρηξής του.

Λήψη μονοξειδίου του άνθρακα

Υπό εργαστηριακές συνθήκες, το μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται με αποσύνθεση. Εμφανίζεται υπό την επίδραση θερμού συμπυκνωμένου θειικού οξέος ή όταν διέρχεται από οξείδιο του φωσφόρου. Ένας άλλος τρόπος είναι ότι ένα μείγμα μυρμηκικού και οξαλικού οξέος θερμαίνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Το εκλυόμενο CO μπορεί να αφαιρεθεί από αυτό το μείγμα περνώντας το από νερό βαρίτη (κορεσμένο διάλυμα).

Ο κίνδυνος του μονοξειδίου του άνθρακα

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για τον άνθρωπο. Προκαλεί σοβαρή δηλητηρίαση, συχνά μπορεί να προκαλέσει θάνατο. Το θέμα είναι ότι το μονοξείδιο του άνθρακα έχει την ικανότητα να αντιδρά με την αιμοσφαιρίνη του αίματος, η οποία μεταφέρει οξυγόνο σε όλα τα κύτταρα του σώματος. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, σχηματίζεται καρβοαιμοσφαιρίνη. Λόγω της έλλειψης οξυγόνου, τα κύτταρα βιώνουν την πείνα.

Τα ακόλουθα συμπτώματα δηλητηρίασης μπορούν να διακριθούν: ναυτία, έμετος, πονοκέφαλος, απώλεια αντίληψης χρώματος, αναπνευστική δυσχέρεια και άλλα. Ένα άτομο που έχει δηλητηριαστεί από μονοξείδιο του άνθρακα χρειάζεται τις πρώτες βοήθειες το συντομότερο δυνατό. Πρώτα, πρέπει να το βγάλετε στον καθαρό αέρα και να βάλετε στη μύτη σας μια μπατονέτα βουτηγμένη σε αμμωνία. Στη συνέχεια, τρίψτε το στήθος του θύματος και εφαρμόστε θερμαντικά επιθέματα στα πόδια του. Συνιστάται άφθονο ζεστό ρόφημα. Είναι απαραίτητο να καλέσετε έναν γιατρό αμέσως μετά την ανακάλυψη των συμπτωμάτων.

φυσικές ιδιότητες.

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, ελαφρώς διαλυτό στο νερό.

τ τετρ. 205 °C,
t b.p. 191 °C
κρίσιμη θερμοκρασία =140°С
κρίσιμη πίεση = 35 atm.
Η διαλυτότητα του CO στο νερό είναι περίπου 1:40 κατ' όγκο.

Χημικές ιδιότητες.

Υπό κανονικές συνθήκες, το CO είναι αδρανές. όταν θερμαίνεται - αναγωγικός παράγοντας. οξείδιο που δεν σχηματίζει άλατα.

1) με οξυγόνο

2C +2 O + O 2 \u003d 2C +4 O 2

2) με οξείδια μετάλλων

C +2 O + CuO \u003d Cu + C +4 O 2

3) με χλώριο (στο φως)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (φωσγένιο)

4) αντιδρά με τήγματα αλκαλίων (υπό πίεση)

CO + NaOH = HCOONa (μυρμηκικό νάτριο (μυρμηκικό νάτριο))

5) σχηματίζει καρβονύλια με μέταλλα μετάπτωσης

Ni + 4CO \u003d t ° \u003d Ni (CO) 4

Fe + 5CO \u003d t ° \u003d Fe (CO) 5

Το μονοξείδιο του άνθρακα δεν αλληλεπιδρά χημικά με το νερό. Το CO επίσης δεν αντιδρά με αλκάλια και οξέα. Είναι εξαιρετικά δηλητηριώδες.

Από χημικής πλευράς, το μονοξείδιο του άνθρακα χαρακτηρίζεται κυρίως από την τάση του σε αντιδράσεις προσθήκης και τις αναγωγικές του ιδιότητες. Και οι δύο αυτές τάσεις, ωστόσο, συνήθως εμφανίζονται μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το CO συνδυάζεται με οξυγόνο, χλώριο, θείο, ορισμένα μέταλλα κ.λπ. Ταυτόχρονα, όταν θερμαίνεται, το μονοξείδιο του άνθρακα μειώνει πολλά οξείδια σε μέταλλα, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τη μεταλλουργία.

Μαζί με τη θέρμανση, συχνά προκαλείται αύξηση της χημικής δραστηριότητας του CO από τη διάλυσή του. Έτσι, σε διάλυμα, είναι σε θέση να μειώσει τα άλατα του Au, Pt και ορισμένων άλλων στοιχείων σε ελεύθερα μέταλλα ήδη σε συνηθισμένες θερμοκρασίες.

Σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσειςΤο CO αλληλεπιδρά με το νερό και τα καυστικά αλκάλια: στην πρώτη περίπτωση, σχηματίζεται HCOOH και στη δεύτερη, μυρμηκικό οξύ νατρίου. Η τελευταία αντίδραση προχωρά στους 120 °C, πίεση 5 atm και βρίσκει τεχνική χρήση.

Εύκολη αναγωγή του χλωριούχου παλλαδίου σε διάλυμα σύμφωνα με το συνοπτικό σχήμα:

PdCl 2 + H 2 O + CO \u003d CO 2 + 2 HCl + Pd

χρησιμεύει ως η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη αντίδραση για την ανακάλυψη μονοξειδίου του άνθρακα σε ένα μείγμα αερίων. Ήδη πολύ μικρές ποσότητες CO ανιχνεύονται εύκολα από τον ελαφρύ χρωματισμό του διαλύματος λόγω της απελευθέρωσης λεπτώς θρυμματισμένου μετάλλου παλλαδίου. Ο ποσοτικός προσδιορισμός του CO βασίζεται στην αντίδραση:

5 CO + I 2 O 5 \u003d 5 CO 2 + I 2.

Η οξείδωση του CO σε διάλυμα συχνά προχωρά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο με την παρουσία ενός καταλύτη. Κατά την επιλογή του τελευταίου, η φύση του οξειδωτικού παράγοντα παίζει τον κύριο ρόλο. Έτσι, το KMnO 4 οξειδώνει ταχύτερα το CO παρουσία λεπτά διαμερισμένου αργύρου, το K 2 Cr 2 O 7 - παρουσία αλάτων υδραργύρου, το KClO 3 - παρουσία OsO 4. Γενικά, στις αναγωγικές του ιδιότητες, το CO είναι παρόμοιο με το μοριακό υδρογόνο και η δραστηριότητά του υπό κανονικές συνθήκες είναι υψηλότερη από αυτή του τελευταίου. Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχουν βακτήρια ικανά να λάβουν την ενέργεια που χρειάζονται για τη ζωή λόγω της οξείδωσης του CO.

Η συγκριτική δράση του CO και του Η2 ως αναγωγικών παραγόντων μπορεί να εκτιμηθεί μελετώντας την αναστρέψιμη αντίδραση:

η κατάσταση ισορροπίας της οποίας σε υψηλές θερμοκρασίες επιτυγχάνεται μάλλον γρήγορα (ειδικά παρουσία Fe 2 O 3). Στους 830 ° C, το μείγμα ισορροπίας περιέχει ίσες ποσότητες CO και H 2, δηλαδή η συγγένεια και των δύο αερίων για το οξυγόνο είναι η ίδια. Κάτω από τους 830 °C, το CO είναι ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας και υψηλότερος, το H2.

Η δέσμευση ενός από τα προϊόντα της αντίδρασης που συζητήθηκαν παραπάνω, σύμφωνα με το νόμο της δράσης της μάζας, μετατοπίζει την ισορροπία του. Επομένως, περνώντας ένα μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών πάνω από οξείδιο του ασβεστίου, μπορεί να ληφθεί υδρογόνο σύμφωνα με το σχήμα:

H 2 O + CO + CaO \u003d CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.

Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα ήδη στους 500 °C.

Στον αέρα, το CO αναφλέγεται στους 700 ° C περίπου και καίγεται με μπλε φλόγα σε CO 2:

2 CO + O 2 \u003d 2 CO 2 + 564 kJ.

Η σημαντική απελευθέρωση θερμότητας που συνοδεύει αυτήν την αντίδραση καθιστά το μονοξείδιο του άνθρακα πολύτιμο αέριο καύσιμο. Ωστόσο, βρίσκει την ευρύτερη εφαρμογή ως προϊόν έναρξης για τη σύνθεση διαφόρων οργανικών ουσιών.

Η καύση παχύρρευστων στρωμάτων άνθρακα στους φούρνους γίνεται σε τρία στάδια:

1) C + O 2 \u003d CO 2;

2) CO 2 + C \u003d 2 CO;

3) 2 CO + O 2 \u003d 2 CO 2.

Εάν ο σωλήνας κλείσει πρόωρα, δημιουργείται έλλειψη οξυγόνου στον κλίβανο, η οποία μπορεί να προκαλέσει εξάπλωση του CO σε όλο το θερμαινόμενο δωμάτιο και να οδηγήσει σε δηλητηρίαση (burnout). Πρέπει να σημειωθεί ότι η μυρωδιά του «μονοξειδίου του άνθρακα» δεν προκαλείται από CO, αλλά από ακαθαρσίες ορισμένων οργανικών ουσιών.

Μια φλόγα CO μπορεί να έχει θερμοκρασίες έως και 2100°C. Η αντίδραση καύσης CO είναι ενδιαφέρουσα στο ότι όταν θερμαίνεται στους 700-1000 ° C, προχωρά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο παρουσία ιχνών υδρατμών ή άλλων αερίων που περιέχουν υδρογόνο (NH 3, H 2 S, κ.λπ.). Αυτό οφείλεται στην αλυσιδωτή φύση της υπό εξέταση αντίδρασης, η οποία προχωρά μέσω του ενδιάμεσου σχηματισμού ριζών ΟΗ σύμφωνα με τα σχήματα:

H + O 2 \u003d HO + O, μετά O + CO \u003d CO 2, HO + CO \u003d CO 2 + H, κ.λπ.

Σε πολύ υψηλές θερμοκρασίεςη αντίδραση καύσης του CO γίνεται αισθητά αναστρέψιμη. Η περιεκτικότητα σε CO 2 σε ένα μείγμα ισορροπίας (σε πίεση 1 atm) πάνω από 4000 °C μπορεί να είναι αμελητέα. Το ίδιο το μόριο CO είναι τόσο θερμικά σταθερό που δεν αποσυντίθεται ακόμη και στους 6000 °C. Μόρια CO έχουν βρεθεί στο διαστρικό μέσο.

Κάτω από τη δράση του CO σε μεταλλικό Κ στους 80 ° C, σχηματίζεται μια άχρωμη κρυσταλλική, πολύ εκρηκτική ένωση της σύνθεσης K 6 C 6 O 6. Με την αποβολή του καλίου, η ουσία αυτή περνά εύκολα στο μονοξείδιο του άνθρακα C 6 O 6 («τρικινόνη»), το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως προϊόν πολυμερισμού CO. Η δομή του αντιστοιχεί σε έναν εξαμελή κύκλο που σχηματίζεται από άτομα άνθρακα, καθένα από τα οποία συνδέεται με διπλό δεσμό με άτομα οξυγόνου.

Η αλληλεπίδραση του CO με το θείο σύμφωνα με την αντίδραση:

CO + S = COS + 29 kJ

πηγαίνει γρήγορα μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το προκύπτον θειοξείδιο του άνθρακα (О=С=S) είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο (mp -139, bp -50 °С).

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) μπορεί να συνδυάζεται απευθείας με ορισμένα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται καρβονύλια μετάλλων, τα οποία θα πρέπει να θεωρούνται ως σύνθετες ενώσεις.

Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) σχηματίζει επίσης σύνθετες ενώσεις με ορισμένα άλατα. Μερικά από αυτά (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, κ.λπ.) είναι σταθερά μόνο σε διάλυμα. Ο σχηματισμός της τελευταίας ουσίας σχετίζεται με την απορρόφηση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) από ένα διάλυμα CuCl σε ισχυρό HCl. Παρόμοιες ενώσεις προφανώς σχηματίζονται επίσης σε ένα διάλυμα αμμωνίας CuCl, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά για την απορρόφηση CO στην ανάλυση των αερίων.

Παραλαβή.

Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται όταν ο άνθρακας καίγεται απουσία οξυγόνου. Τις περισσότερες φορές λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του διοξειδίου του άνθρακα με τον καυτό άνθρακα:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη και η ισορροπία της κάτω από τους 400 °C μετατοπίζεται σχεδόν πλήρως προς τα αριστερά και πάνω από τους 1000 °C - προς τα δεξιά (Εικ. 7). Ωστόσο, εγκαθίσταται με αισθητή ταχύτητα μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, υπό κανονικές συνθήκες, το CO είναι αρκετά σταθερό.

Ρύζι. 7. Ισορροπία CO 2 + C \u003d 2 CO.

Ο σχηματισμός CO από στοιχεία προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση:

2 C + O 2 \u003d 2 CO + 222 kJ.

Μικρές ποσότητες CO λαμβάνονται εύκολα με αποσύνθεση μυρμηκικού οξέος:

HCOOH \u003d H 2 O + CO

Αυτή η αντίδραση προχωρά εύκολα όταν το HCOOH αντιδρά με ζεστό, ισχυρό θειικό οξύ. Στην πράξη, η προετοιμασία αυτή πραγματοποιείται είτε με τη δράση του συζ. θειικό οξύ σε υγρό HCOOH (όταν θερμαίνεται), ή περνώντας τους ατμούς του τελευταίου πάνω από ημιπεντατοξείδιο του φωσφόρου. Η αλληλεπίδραση του HCOOH με το χλωροσουλφονικό οξύ σύμφωνα με το σχήμα:

HCOOH + CISO 3 H \u003d H 2 SO 4 + HCI + CO

συνεχίζει σε κανονικές θερμοκρασίες.

Μια βολική μέθοδος για την εργαστηριακή παραγωγή CO μπορεί να είναι η θέρμανση με συμπ. θειικό οξύ, οξαλικό οξύ ή κυανιούχο κάλιο. Στην πρώτη περίπτωση, η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με το σχήμα:

H 2 C 2 O 4 \u003d CO + CO 2 + H 2 O.

Μαζί με το CO, απελευθερώνεται επίσης διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο μπορεί να συγκρατηθεί περνώντας το μείγμα αερίων μέσω ενός διαλύματος υδροξειδίου του βαρίου. Στη δεύτερη περίπτωση, το μόνο αέριο προϊόν είναι το μονοξείδιο του άνθρακα:

K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O \u003d 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.

Μεγάλες ποσότητες CO μπορούν να ληφθούν με ατελή καύση άνθρακα σε ειδικούς κλιβάνους - γεννήτριες αερίου. Το συνηθισμένο αέριο ("αέρα") γεννήτριας περιέχει κατά μέσο όρο (όγκο%): CO-25, N2-70, CO 2 -4 και μικρές ακαθαρσίες άλλων αερίων. Όταν καίγεται, δίνει 3300-4200 kJ ανά m 3. Η αντικατάσταση του συνηθισμένου αέρα με οξυγόνο οδηγεί σε σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε CO (και σε αύξηση της θερμογόνου δύναμης του αερίου).

Ακόμη περισσότερο CO περιέχει αέριο νερού, που αποτελείται (στην ιδανική περίπτωση) από ένα μείγμα ίσων όγκων CO και H 2 και δίνει 11700 kJ / m 3 κατά την καύση. Αυτό το αέριο λαμβάνεται με εμφύσηση υδρατμών μέσω ενός στρώματος καυτού άνθρακα και στους 1000 ° C περίπου, η αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα σύμφωνα με την εξίσωση:

H 2 O + C + 130 kJ \u003d CO + H 2.

Η αντίδραση σχηματισμού αερίου νερού προχωρά με την απορρόφηση θερμότητας, ο άνθρακας ψύχεται σταδιακά και για να διατηρηθεί σε θερμή κατάσταση, είναι απαραίτητο να εναλλάσσεται η διέλευση υδρατμών με τη δίοδο αέρα (ή οξυγόνου) στη γεννήτρια αερίου. Από αυτή την άποψη, το αέριο νερού περιέχει περίπου CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 και N 2 -6%. Χρησιμοποιείται ευρέως για τη σύνθεση διαφόρων οργανικών ενώσεων.

Συχνά λαμβάνεται ένα μικτό αέριο. Η διαδικασία απόκτησής του περιορίζεται στην ταυτόχρονη εμφύσηση αέρα και υδρατμών μέσω ενός στρώματος καυτού άνθρακα, δηλ. Συνδυάζοντας και τις δύο μεθόδους που περιγράφηκαν παραπάνω, επομένως, η σύνθεση του μικτού αερίου είναι ενδιάμεση μεταξύ γεννήτριας και νερού. Κατά μέσο όρο περιέχει: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 και N 2 -50%. Ένα κυβικό μέτρο του δίνει περίπου 5400 kJ όταν καίγεται.

Εφαρμογή.

Το νερό και τα μικτά αέρια (τα οποία περιέχουν CO) χρησιμοποιούνται ως καύσιμα και πρώτες ύλες στη χημική βιομηχανία. Είναι σημαντικές, για παράδειγμα, ως μία από τις πηγές για τη λήψη μίγματος αζώτου-υδρογόνου για τη σύνθεση αμμωνίας. Όταν περνούν μαζί με υδρατμούς πάνω από καταλύτη που θερμαίνεται στους 500 ° C (κυρίως Fe 2 O 3), εμφανίζεται μια αλληλεπίδραση σύμφωνα με μια αναστρέψιμη αντίδραση:

H 2 O + CO \u003d CO 2 + H 2 + 42 kJ,

του οποίου η ισορροπία μετατοπίζεται έντονα προς τα δεξιά.

Το διοξείδιο του άνθρακα που προκύπτει αφαιρείται στη συνέχεια με πλύσιμο με νερό (υπό πίεση) και το υπόλοιπο CO απομακρύνεται με διάλυμα αμμωνίας αλάτων χαλκού. Το αποτέλεσμα είναι σχεδόν καθαρό άζωτο και υδρογόνο. Με την προσαρμογή των σχετικών ποσοτήτων της γεννήτριας και αέρια νερού, μπορείτε να πάρετε N 2 και H 2 στην απαιτούμενη αναλογία όγκου. Πριν τροφοδοτηθεί στη στήλη σύνθεσης, το αέριο μίγμα υποβάλλεται σε ξήρανση και καθαρισμό από ακαθαρσίες που δηλητηριάζουν τον καταλύτη.

μόριο CO 2

Το μόριο CO χαρακτηρίζεται από d(CO) = 113 pm, η ενέργεια διάστασής του είναι 1070 kJ/mol, η οποία είναι μεγαλύτερη από αυτή άλλων διατομικών μορίων. Εξετάστε την ηλεκτρονική δομή του CO, όπου τα άτομα συνδέονται με έναν διπλό ομοιοπολικό δεσμό και έναν δεσμό δότη-δέκτη, με το οξυγόνο να είναι δότης και τον άνθρακα έναν δέκτη.

Επίδραση στο σώμα.

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι εξαιρετικά τοξικό. Τα πρώτα σημάδια οξείας δηλητηρίασης από CO είναι πονοκέφαλος και ζάλη, ακολουθούμενα από απώλεια συνείδησης. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση CO στον αέρα των βιομηχανικών επιχειρήσεων θεωρείται ότι είναι 0,02 mg/l. Το κύριο αντίδοτο για τη δηλητηρίαση από CO είναι ο καθαρός αέρας. Η βραχυπρόθεσμη εισπνοή ατμών αμμωνίας είναι επίσης χρήσιμη.

Η εξαιρετική τοξικότητα του CO, η έλλειψη χρώματος και οσμής του, καθώς και η πολύ ασθενής απορρόφησή του από τον ενεργό άνθρακα σε μια συμβατική μάσκα αερίων, καθιστούν αυτό το αέριο ιδιαίτερα επικίνδυνο. Το θέμα της προστασίας από αυτό επιλύθηκε με την κατασκευή ειδικών αντιαερομάσκας, το κουτί των οποίων ήταν γεμάτο με ένα μείγμα από διάφορα οξείδια (κυρίως MnO 2 και CuO). Η επίδραση αυτού του μείγματος ("χοπκαλίτης") μειώνεται στην καταλυτική επιτάχυνση της οξείδωσης του CO σε CO 2 από το οξυγόνο του αέρα. Στην πράξη, οι μάσκες αερίων χοπκαλίτη είναι πολύ άβολες, καθώς σας κάνουν να εισπνέετε θερμό (ως αποτέλεσμα αντίδρασης οξείδωσης) αέρα.

Εύρεση στη φύση.

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι μέρος της ατμόσφαιρας (10-5 vol.%). Κατά μέσο όρο, 0,5% CO περιέχει καπνό τσιγάρου και 3% - καυσαέρια από κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Παρόμοια άρθρα