A szén-monoxid molekuláris szerkezete. Mi az a szén-monoxid

SZÉN-OXID (SZÉN-MONOXID). szén(II)-oxid ( szén-monoxid) CO, nem sóképző szén-monoxid. Ez azt jelenti, hogy nincs ennek az oxidnak megfelelő sav. A szén-monoxid (II) színtelen és szagtalan gáz, amely cseppfolyósodik, amikor légköri nyomás-191,5 °C hőmérsékleten és -205 °C-on megszilárdul. A CO-molekula szerkezete hasonló az N2-molekulához: mindkettő azonos számú elektront tartalmaz (az ilyen molekulákat izoelektronikusnak nevezik), a bennük lévő atomokat hármas kötés (a CO-molekulában két kötés jön létre a szén- és oxigénatomok 2p-elektronjainak köszönhetően, a harmadik pedig a donor-akceptor mechanizmus révén, az oxigén magányos elektronpárja és a szabad 2p-pálya részvételével szén). Ennek eredményeként a CO és az N2 fizikai tulajdonságai (olvadás- és forráspont, vízben való oldhatóság stb.) nagyon közel állnak egymáshoz.

Szén-monoxid (II) keletkezik a széntartalmú vegyületek elégetése során, ha nem jut elegendő oxigénhez, valamint amikor a forró szén érintkezik a teljes égés termékével - szén-dioxiddal: C + CO2 → 2CO. Laboratóriumban a CO-t a hangyasav dehidratálásával állítják elő, tömény kénsav és folyékony hangyasav hatására hevítés közben, vagy hangyasavgőzöket P2O5: HCOOH → CO + H2O felett vezetve. A CO-t az oxálsav lebontásával nyerik: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. A CO könnyen elválasztható más gázoktól lúgos oldaton való áthaladással.
Normál körülmények között a CO a nitrogénhez hasonlóan kémiailag meglehetősen közömbös. A CO csak magasabb hőmérsékleten megy keresztül oxidációs, addíciós és redukciós reakciókon. Tehát megemelt hőmérsékleten lúgokkal reagál: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Ezeket a reakciókat a CO eltávolítására használják az ipari gázokból.

A szén-monoxid(II) magas kalóriatartalmú tüzelőanyag: az égés jelentős mennyiségű hő felszabadulásával jár (283 kJ/1 mol CO). A CO levegővel alkotott keverékei 12-74% tartalomnál felrobbannak; Szerencsére a gyakorlatban az ilyen keverékek rendkívül ritkák. Az iparban a CO előállításához elgázosítást végeznek szilárd tüzelőanyag. Például, ha vízgőzt fújunk át egy 1000 o C-ra felmelegített szénrétegen, akkor vízgáz képződik: C + H2O → CO + H2, amelynek nagyon magas a fűtőértéke. Az égetés azonban messze nem a vízgáz legjövedelmezőbb felhasználása. Például lehet belőle (különféle nyomás alatti katalizátorok jelenlétében) szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú szénhidrogének keverékét nyerni, amely értékes nyersanyag vegyipar(Fischer-Tropsch reakció). Ugyanebből a keverékből hidrogénnel dúsítva és a szükséges katalizátorok felhasználásával alkoholok, aldehidek, savak nyerhetők. Különösen fontos a metanol szintézise: CO + 2H2 → CH3OH, a szerves szintézis legfontosabb nyersanyaga, ezért ezt a reakciót az iparban nagy léptékben hajtják végre.

Azok a reakciók, amelyekben a CO redukálószer, a vasnak a nagyolvasztó eljárás során történő ércből történő redukciójával mutathatók be: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. A fém-oxidok redukciója szén(II)-oxiddal rendelkezik nagyon fontos kohászati ​​folyamatokban.

A CO-molekulákat az átmeneti fémekhez és vegyületeihez való addíciós reakció jellemzi, komplex vegyületek - karbonilok - képződésével. Ilyenek például a folyékony vagy szilárd fémkarbonilok Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 stb. fém és CO. Ily módon nagy tisztaságú fémporokat lehet előállítani. Néha az égőn gáztűzhely a fém „foltjai” láthatók, ez a vas-karbonil képződésének és bomlásának következménye. Jelenleg több ezer különféle fém-karbonil-csoportot szintetizáltak, amelyek a CO-n kívül szervetlen és szerves ligandumokat is tartalmaznak, például PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

A CO-t az is jellemzi, hogy a vegyület klórral reagál, amely fényben már szobahőmérsékleten végbemegy, rendkívül mérgező foszgén képződésével: CO + Cl2 → COCl2. Ez a reakció láncszerű, egy gyökös mechanizmust követ, amelyben klóratomok és COCl szabad gyökök vesznek részt. Toxikussága ellenére a foszgént széles körben használják számos szerves vegyület szintézisében.

A szén-monoxid (II) erős méreg, mivel erős komplexeket képez fémtartalmú biológiailag aktív molekulákkal; ugyanakkor a szöveti légzés zavart szenved. A központi idegrendszer sejtjei különösen érintettek. A CO-nak a vér hemoglobinjában lévő Fe(II) atomjaihoz való kötődése megakadályozza az oxihemoglobin képződését, amely oxigént szállít a tüdőből a szövetekbe. Ez a gáz már 0,1% CO-tartalommal a levegőben kiszorítja az oxigén felét az oxihemoglobinból. CO jelenlétében még nagy mennyiségű oxigén jelenlétében is előfordulhat fulladás okozta halál. Ezért a CO-t szén-monoxidnak nevezik. Egy "dühös" embernél elsősorban az agy és az idegrendszer érintett. Az üdvösséghez mindenekelőtt szükség van friss levegő, amely nem tartalmaz CO-t (vagy még jobb - tiszta oxigént), miközben a hemoglobinhoz kapcsolódó CO-t fokozatosan O2 molekulák váltják fel, és megszűnik a fulladás. A CO maximális megengedett napi átlagos koncentrációja a légköri levegőben 3 mg/m3 (kb. 3,10-5%), a levegőben munkaterület– 20 mg/m3.

Általában a légkör CO-tartalma nem haladja meg a 10-5%-ot. Ez a gáz vulkáni és mocsári gázok részeként, plankton és más mikroorganizmusok váladékával kerül a levegőbe. Így évente 220 millió tonna CO2 kerül ki az óceán felszíni rétegeiből a légkörbe. A szénbányákban a CO koncentrációja magas. Erdőtüzek során sok szén-monoxid keletkezik. Minden millió tonna acél olvasztása 300-400 tonna CO képződésével jár együtt. Összességében a technogén CO levegőbe történő kibocsátása eléri az évi 600 millió tonnát, amelynek több mint felét a járművek teszik ki. Beállítatlan karburátorral akár 12% CO-t is tartalmazhat a kipufogógáz! Ezért a legtöbb országban szigorú szabványokat vezettek be az autók kipufogógázának CO-tartalmára vonatkozóan.

A CO képződése mindig a széntartalmú vegyületek, köztük a fa elégetésekor következik be, ha nem jut elegendő oxigénhez, valamint amikor a forró szén szén-dioxiddal érintkezik: C + CO2 → 2CO. Ilyen folyamatok a vidéki kemencékben is előfordulnak. Ezért a kályha kéményének idő előtti lezárása a hő megtartása érdekében gyakran szén-monoxid-mérgezést okoz. Nem szabad azt gondolni, hogy azok a polgárok, akik nem fűtenek kályhát, biztosítottak a CO-mérgezés ellen; például könnyen megmérgezhetik magukat egy rosszul szellőző garázsban, ahol járó motorral autó áll. CO-t az égéstermékek is tartalmaznak földgáz a konyhán. A múltban sok repülési baleset következett be a motor kopása vagy a rossz beállítás miatt: CO bejutott a pilótafülkébe és megmérgezte a személyzetet. A veszélyt fokozza, hogy a CO szaggal nem észlelhető; Ebből a szempontból a szén-monoxid veszélyesebb, mint a klór!

A szén-monoxidot (II) gyakorlatilag nem szorbeálja az aktív szén, ezért a hagyományos gázálarc nem takarít meg ettől a gáztól; abszorbeálásához további hopcalite patronra van szükség, amely egy olyan katalizátort tartalmaz, amely a CO-t CO2-vé „utóégeti” a légköri oxigén segítségével. Egyre több utóégetés utáni katalizátort szállítanak autók, annak ellenére magas ár ezek a platinafém alapú katalizátorok.

−110,52 kJ/mol Gőznyomás 35 ± 1 atm Kémiai tulajdonságok vízben oldhatóság 0,0026 g/100 ml Osztályozás Reg. CAS szám 630-08-0 PubChem Reg. EINECS szám 211-128-3 MOSOLYOK InChI Reg. EK szám 006-001-00-2 RTECS 3500000 FG CHEBI UN szám 1016 ChemSpider Biztonság Toxicitás NFPA 704 Az adatok standard körülményeken alapulnak (25 °C, 100 kPa), hacsak nincs másképp jelezve.

Szén-monoxid (szén-monoxid, szén-monoxid, szén(II)-oxid) színtelen, rendkívül mérgező, íztelen és szagtalan gáz, könnyebb a levegőnél (normál körülmények között). A kémiai képlet CO.

A molekula szerkezete

A hármas kötés jelenléte miatt a CO-molekula nagyon erős (a disszociációs energiája 1069 kJ/mol, vagyis 256 kcal/mol, ami több, mint bármely más kétatomos molekuláé) és kicsi a magok közötti távolsága ( d C≡O = 0,1128 nm vagy 1,13 Å).

A molekula gyengén polarizált, elektromos dipólusmomentuma μ = 0,04⋅10 −29 C m . Számos tanulmány kimutatta, hogy a CO molekulában a negatív töltés a C − ←O + szénatomon koncentrálódik (a molekulában a dipólusmomentum iránya ellentétes a korábban feltételezetttel). Ionizációs energia 14,0 eV, erőcsatolási állandó k = 18,6 .

Tulajdonságok

A szén-monoxid(II) színtelen, szagtalan és íztelen gáz. éghető Az úgynevezett "szén-monoxid-szag" valójában a szerves szennyeződések szaga.

A szén-monoxid tulajdonságai (II)

Szabványos Gibbs képződési energia Δ G	−137,14 kJ/mol (g) (298 K-en)
Az oktatás standard entrópiája S	197,54 J/mol K (g) (298 K-en)
Szabványos moláris hőkapacitás Cp	29,11 J/mol K (g) (298 K-en)
Az olvadás entalpiája Δ H pl	0,838 kJ/mol
Forrási entalpia Δ H kip	6,04 kJ/mol
Kritikus hőmérséklet t Kréta	-140,23 °C
kritikus nyomás P Kréta	3,499 MPa
Kritikus sűrűség ρ crit	0,301 g/cm³

A kémiai reakciók fő típusai, amelyekben a szén-monoxid (II) részt vesz, az addíciós reakciók és a redox reakciók, amelyekben redukáló tulajdonságokat mutat.

Szobahőmérsékleten a CO inaktív, kémiai aktivitása melegítéskor és oldatokban jelentősen megnő. Tehát oldatokban már szobahőmérsékleten helyreállítja a sókat és másokat a fémekbe. Melegítve más fémeket is redukál, például CO + CuO → Cu + CO 2. Ezt széles körben használják a pirometallurgiában. A CO kvalitatív kimutatásának módszere az oldatban lévő CO palládium-kloriddal való reakcióján alapul, lásd alább.

A CO oldatban történő oxidációja gyakran csak katalizátor jelenlétében megy végbe észrevehető sebességgel. Az utóbbi kiválasztásakor az oxidálószer jellege játssza a főszerepet. Tehát a KMnO 4 a leggyorsabban oxidálja a CO-t finom eloszlású ezüst jelenlétében, a K 2 Cr 2 O 7 - sók jelenlétében, a KClO 3 - OsO 4 jelenlétében. Általában a CO redukáló tulajdonságaiban hasonló a molekuláris hidrogénhez.

830 °C alatt a CO erősebb redukálószer, magasabban pedig a hidrogén. Tehát a reakció egyensúlya

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\rightleftarrows CO_(2)+H_(2))))

830 °C-ig jobbra, 830 °C felett balra tolva.

Érdekes módon vannak olyan baktériumok, amelyek a CO oxidációja miatt képesek az élethez szükséges energiát megszerezni.

A szén-monoxid(II) lánggal ég kék színű(a reakció indulási hőmérséklete 700 °C) levegőben:

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\jobbra 2CO_(2)))) (Δ G° 298 = -257 kJ, Δ S°298 = -86 J/K).

A CO égési hőmérséklete elérheti a 2100 °C-ot. Az égési reakció láncos, és az iniciátorok kis mennyiségű hidrogén tartalmú vegyületek (víz, ammónia, kénhidrogén stb.)

Ilyen jó fűtőértéke miatt a CO különböző műszaki gázkeverékek (lásd pl. generátorgáz) alkotórésze, amelyet többek között fűtésre használnak. Levegővel keverve robbanásveszélyes; a lángterjedés alsó és felső koncentrációs határai: 12,5-74% (térfogat szerint) .

halogének. A klórral való reakció a legnagyobb gyakorlati alkalmazást kapta:

C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\jobbra mutató COCl_(2))).)

CO-t F 2 -vel reagáltatva a COF 2 karbonil-fluoridon kívül egy peroxidvegyület (FCO) 2 O 2 is előállítható. Jellemzői: olvadáspont -42 °C, forráspont +16 °C, jellegzetes szagú (hasonló az ózon szagához), 200 °C fölé hevítve robbanással bomlik (reakciótermékek CO 2, O 2 és COF 2), savas közegben reagál a kálium-jodiddal a következő egyenlet szerint:

(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\jobbra 2KF+I_(2)+2CO_(2).)))

A szén-monoxid(II) reakcióba lép kalkogénekkel. A kénnel szén-szulfid COS képződik, a reakció hevítéskor a következő egyenlet szerint megy végbe:

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\jobbra COS))) (Δ G° 298 = -229 kJ, Δ S°298 = -134 J/K).

Hasonló szén-szelenoxidot (COSe) és szén-telluroxidot (COTe) is kaptak.

SO 2 visszaállítása:

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

Az átmenetifémekkel éghető és mérgező vegyületeket képez - karbonilokat, például,,, stb. Ezek egy része illékony.

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

A szén-monoxid(II) vízben gyengén oldódik, de nem lép reakcióba vele. Ezenkívül nem lép reakcióba lúgok és savak oldataival. Azonban reakcióba lép az alkáli olvadékokkal, és megfelelő formiátokat képez:

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

Érdekes reakció a szén-monoxid (II) reakciója fémes káliummal ammóniaoldatban. Ez létrehozza a kálium-dioxo-karbonát robbanásveszélyes vegyületet:

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2. (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\jobbra K_(2)C_(2)O_(2).))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\jobbra nyíl ))) alkoholok + lineáris alkánok.

Ez a folyamat olyan kritikus ipari termékek forrása, mint a metanol, szintetikus dízel üzemanyag, többértékű alkoholok, olajok és kenőanyagok.

Fiziológiai hatás

Toxicitás

A szén-monoxid erősen mérgező.

A szén-monoxid (II) toxikus hatása a karboxihemoglobin képződésének köszönhető – ez egy sokkal erősebb karbonilkomplex a hemoglobinnal, mint a hemoglobin oxigénnel alkotott komplexe (oxihemoglobin). Így az oxigénszállítás és a sejtlégzés folyamatai blokkolva vannak. A 0,1%-ot meghaladó levegőkoncentráció egy órán belül halált okoz.

• Az áldozatot friss levegőre kell vinni. Enyhe mérgezés esetén elegendő a tüdő oxigénnel történő hiperventillációja.
• A tüdő mesterséges szellőztetése.
• Lobeline vagy koffein a bőr alatt.
• Karboxiláz intravénásan.

A világgyógyászat nem ismer megbízható ellenszereket szén-monoxid-mérgezés esetén.

Szén-monoxid elleni védelem (II)

endogén szén-monoxid

Az endogén szén-monoxidot általában az emberi és állati test sejtjei termelik, és jelzőmolekulaként működik. Ismert fiziológiai szerepet játszik a szervezetben, különösen neurotranszmitterként és értágulatot indukál. Az endogén szén-monoxid szervezetben betöltött szerepéből adódóan anyagcserezavarai különféle betegségekhez kapcsolódnak, mint például neurodegeneratív betegségek, érelmeszesedés, magas vérnyomás, szívelégtelenség, különféle gyulladásos folyamatok.

Endogén szén-monoxid képződik a szervezetben a hem oxigenáz enzim hemre gyakorolt ​​oxidáló hatása miatt, amely a hemoglobin és a mioglobin, valamint más hem tartalmú fehérjék pusztulásának terméke. Ez a folyamat kis mennyiségű karboxihemoglobin képződését okozza az emberi vérben, még akkor is, ha az ember nem dohányzik, és nem légköri levegőt (mindig kis mennyiségű exogén szén-monoxidot tartalmaz), hanem tiszta oxigént vagy nitrogén és oxigén keverékét lélegzi be.

Az 1993-ban megjelent első bizonyítékok nyomán, miszerint az endogén szén-monoxid az emberi szervezet normális neurotranszmitterje, valamint egyike annak a három endogén gáznak, amelyek általában módosítják a gyulladásos reakciók lefolyását a szervezetben (a másik kettő a nitrogén-monoxid (II). és hidrogén-szulfid), az endogén szén-monoxid jelentős figyelmet kapott a klinikusok és a kutatók részéről, mint fontos biológiai szabályozó. Számos szövetben mindhárom fent említett gázról kimutatták, hogy gyulladáscsökkentő, értágító, és angiogenezist is indukál. Azonban nem minden ilyen egyszerű és egyértelmű. Az angiogenezis nem mindig jótékony hatású, hiszen különösen a rosszindulatú daganatok növekedésében játszik szerepet, és a makuladegenerációban a retina károsodásának egyik oka. Különösen fontos megjegyezni, hogy a dohányzás (a vérben a szén-monoxid fő forrása, amely többszöröse a természetes termelésnél magasabb koncentrációt eredményez) 4-6-szorosára növeli a retina makuladegenerációjának kockázatát.

Van egy elmélet, miszerint az idegsejtek egyes szinapszisaiban, ahol az információ hosszú ideig tárolódik, a fogadó sejt a vett jelre reagálva endogén szén-monoxidot termel, amely a jelet visszaküldi a továbbító sejtnek, amely tájékoztatja azt. hogy a jövőben készen áll-e arra, hogy jeleket fogadjon tőle.és a jeladó cella aktivitásának növelése. Ezen idegsejtek némelyike ​​guanilát-ciklázt tartalmaz, egy enzimet, amely aktiválódik, ha endogén szén-monoxidnak vannak kitéve.

Az endogén szén-monoxid gyulladásgátló szerként és citoprotektorként betöltött szerepével kapcsolatos kutatásokat számos laboratóriumban végezték szerte a világon. Az endogén szén-monoxid ezen tulajdonságai érdekes terápiás célponttá teszik az anyagcserére gyakorolt ​​hatást különféle kóros állapotok, például ischaemia és az azt követő reperfúzió által okozott szöveti károsodások (például szívinfarktus, ischaemiás stroke), transzplantátum kilökődés, vaszkuláris atherosclerosis, súlyos szepszis, súlyos malária, autoimmun betegségek. Humán klinikai vizsgálatokat is végeztek, de ezek eredményeit még nem tették közzé.

Összefoglalva, ami 2015-ig ismert az endogén szén-monoxid szervezetben betöltött szerepéről, az alábbiakban foglalható össze:

• Az endogén szén-monoxid az egyik fontos endogén jelátviteli molekula;
• Az endogén szén-monoxid modulálja a központi idegrendszer és a szív- és érrendszeri funkciókat;
• Az endogén szén-monoxid gátolja a vérlemezkék aggregációját és az érfalakhoz való tapadását;
• Az endogén szén-monoxid cseréjének befolyásolása a jövőben számos betegség egyik fontos terápiás stratégiája lehet.

A felfedezés története

A szén elégetése során felszabaduló füst mérgező hatását Arisztotelész és Galenus írta le.

A szén-monoxidot (II) először Jacques de Lasson francia kémikus nyerte cink-oxid szénnel való hevítésénél, de kezdetben hidrogénnel tévesztették, mivel kék lánggal égett.

Azt a tényt, hogy ez a gáz szenet és oxigént tartalmaz, William Kruikshank angol kémikus fedezte fel. A gáz toxicitását 1846-ban Claude Bernard francia orvos vizsgálta kutyákon végzett kísérletekben.

A Föld légkörén kívüli szén-monoxidot (II) először M. Mizhot (M. Migeotte) belga tudós fedezte fel 1949-ben a Nap infravörös spektrumának fő vibrációs-forgási sávjának jelenlétével. A szén(II)-oxidot 1970-ben fedezték fel a csillagközi közegben.

Nyugta

ipari módon

• A szén vagy az arra épülő vegyületek (például benzin) égése során képződik oxigénhiányos körülmények között:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\jobbra 2CO)))(a reakció hőhatása 220 kJ),

• vagy amikor a szén-dioxidot forró szénnel redukálják:

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\rightleftarrows 2CO))) (Δ H= 172 kJ, Δ S= 176 J/K)

Ez a reakció a kemence kemence közben következik be, amikor a kemence csappantyúját túl korán zárják (amíg a szén teljesen ki nem ég). A keletkező szén-monoxid (II) toxicitása miatt élettani rendellenességeket ("kiégést") és akár halált is okoz (lásd alább), innen ered az egyik triviális elnevezés - "szén-monoxid".

A szén-dioxid redukciós reakció reverzibilis, a hőmérséklet hatását ennek a reakciónak az egyensúlyi állapotára a grafikon mutatja. A reakció áramlása jobbra biztosítja az entrópiatényezőt, balra pedig az entalpiatényezőt. 400 °C alatti hőmérsékleten az egyensúly szinte teljesen balra, 1000 °C felett pedig jobbra (a CO képződés irányába) tolódik el. Alacsony hőmérsékleten ennek a reakciónak a sebessége nagyon kicsi, ezért a szén-monoxid (II) normális körülmények között meglehetősen stabil. Ennek az egyensúlynak külön neve van budoár egyensúly.

• A szén-monoxid (II) keverékét más anyagokkal úgy állítják elő, hogy levegőt, vízgőzt stb. átvezetnek egy forró koksz, szén vagy barnaszén stb. rétegen (lásd generátorgáz, vízgáz, kevert gáz, szintézisgáz).

laboratóriumi módszer

• Folyékony hangyasav bomlása forró tömény kénsav hatására vagy gáz halmazállapotú hangyasav P 2 O 5 foszfor-oxidon való átvezetése során. Reakciós séma:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xjobbra nyíl[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.))) A hangyasavat klórszulfonsavval is kezelhetjük. Ez a reakció már normál hőmérsékleten megy végbe az alábbi séma szerint: 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\jobbra H_(2)SO_(4)+HCl+CO\uparrow .)))

• Oxálsav és tömény kénsav keverékének melegítése. A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O. (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• Kálium-hexaciano-ferrát(II) és tömény kénsav keverékének melegítése. A reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:

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 CO . (\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\uparrow .)))

• A cink-karbonátból történő visszanyerés magnézium által melegítés közben:

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

A szén-monoxid meghatározása (II)

Minőségileg a CO jelenléte palládium-klorid oldatok (vagy ezzel az oldattal impregnált papír) sötétedésével határozható meg. A sötétedés a finoman diszpergált fémes palládium felszabadulásával jár a séma szerint:

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\rightarrow Pd\downarrow +CO_(2)+2HCl.)))

Ez a reakció nagyon érzékeny. Standard oldat: 1 gramm palládium-klorid per liter víz.

A szén-monoxid (II) mennyiségi meghatározása a jodometriás reakción alapul:

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

Alkalmazás

• A szén-monoxid(II) egy köztes reagens, amelyet a szerves alkoholok és egyenes szénhidrogének előállításának legfontosabb ipari folyamataiban hidrogénnel történő reakciókban használnak.
• A szén-monoxidot (II) állati hús és hal feldolgozására használják, élénkvörös színt és frisses megjelenést biztosítva az ízük megváltoztatása nélkül (technológiák tiszta füstés Íztelen füst). A CO megengedett koncentrációja 200 mg/kg hús.
• A szén-monoxid(II) a földgázüzemű járművekben üzemanyagként használt generátorgáz fő összetevője.
• A motor kipufogógázából származó szén-monoxidot a nácik használták a második világháború idején, hogy mérgezéssel mészároljanak le embereket.

Szén-monoxid(II) a Föld légkörében

A Föld légkörébe természetes és antropogén források is bejuthatnak. Természetes körülmények között a Föld felszínén a szerves vegyületek tökéletlen anaerob bomlása és a biomassza elégetése során, elsősorban erdő- és sztyeppetüzek során keletkezik CO. A szén-monoxid (II) a talajban biológiailag (élő szervezetek által kiválasztva) és nem biológiailag egyaránt képződik. Kísérletileg igazolt a szén-monoxid (II) felszabadulása az első hidroxilcsoporthoz képest orto- vagy para-helyzetben OCH 3 vagy OH csoportokat tartalmazó talajokban elterjedt fenolos vegyületek hatására.

A nem biológiai CO termelésének és mikroorganizmusok általi oxidációjának általános egyensúlya az adott környezeti feltételektől, elsősorban a páratartalomtól és a széndioxid értékétől függ. Például a száraz talajokból a szén-monoxid(II) közvetlenül a légkörbe kerül, így helyi maximumokat hoz létre ennek a gáznak a koncentrációjában.

A légkörben a CO metán és más szénhidrogének (elsősorban izoprén) részvételével zajló láncreakciók terméke.

A CO fő antropogén forrása jelenleg a belső égésű motorok kipufogógázai. Szén-monoxid akkor képződik, amikor a szénhidrogén tüzelőanyagok elégetése belső égésű motorokban elégtelen hőmérsékleten vagy rosszul hangolt levegőellátó rendszerben történik (a CO CO 2 -dá oxidálásához elégtelen oxigént szállítanak). A múltban az antropogén CO-kibocsátás jelentős része a légkörbe a 19. században beltéri világításhoz használt gyújtógázból származott. Összetételében megközelítőleg vízgáznak felelt meg, azaz legfeljebb 45% szén-monoxidot (II) tartalmazott. Az állami szektorban nem használják egy sokkal olcsóbb és energiahatékonyabb analóg jelenléte miatt -

Mindenki, akinek volt már munkája, tudja, milyen veszélyes a szén-monoxid az emberre. fűtési rendszerek, - kályhák, kazánok, kazánok, vízmelegítők, háztartási tüzelőanyagra tervezve bármilyen formában. Gázhalmazállapotban meglehetősen nehéz semlegesíteni, nincsenek hatékony otthoni módszerek a szén-monoxid kezelésére, ezért a védőintézkedések többsége a levegőben lévő szén-monoxid megelőzésére és időben történő kimutatására irányul.

Mérgező anyagok tulajdonságai

A szén-monoxid természetében és tulajdonságaiban nincs semmi szokatlan. Valójában szén vagy széntartalmú tüzelőanyagok részleges oxidációjának terméke. A szén-monoxid képlete egyszerű és nem bonyolult - CO, kémiai értelemben - szén-monoxid. Egy szénatom kapcsolódik egy oxigénatomhoz. A fosszilis tüzelőanyag-égetési folyamatok természete úgy van elrendezve, hogy a szén-monoxid minden láng szerves része.

A szén, a kapcsolódó tüzelőanyagok, a tőzeg, a tűzifa kemencében hevítve szén-monoxiddá gázosodik, és csak ezután égetik el levegőárammal. Ha a szén-monoxid az égéstérből kiszivárgott a helyiségbe, akkor stabil állapotban marad mindaddig, amíg a szén-monoxid-áramot szellőzéssel eltávolítják a helyiségből, vagy felhalmozódik, kitöltve az egész teret, a padlótól a mennyezetig. Ez utóbbi esetben csak egy elektronikus szén-monoxid-érzékelő mentheti meg a helyzetet, amely a helyiség légkörében a mérgező füstök koncentrációjának legkisebb növekedésére reagál.

Amit a szén-monoxidról tudni kell:

• Normál körülmények között a szén-monoxid sűrűsége 1,25 kg / m 3, ami nagyon közel van fajsúly levegő 1,25 kg / m 3. A forró és egyenletes meleg monoxid könnyen felemelkedik a mennyezetre, leülepszik és levegővel keveredik, ahogy lehűl;
• A szén-monoxid még nagy koncentrációban is íztelen, színtelen és szagtalan;
• A szén-monoxid képződésének elindításához elegendő a szénnel érintkező fémet 400-500 o C hőmérsékletre felmelegíteni;
• A gáz képes égni a levegőben nagy mennyiségű, körülbelül 111 kJ / mol hő felszabadulásával.

Nemcsak a szén-monoxid belélegzése veszélyes, gáz-levegő keverék 12,5% és 74% közötti térfogatkoncentráció elérésekor felrobbanhat. Ebben az értelemben a gázelegy hasonló a hazai metánhoz, de sokkal veszélyesebb, mint a hálózati gáz.

A metán a levegőnél könnyebb, belélegezve kevésbé mérgező, ráadásul egy speciális adalék, a merkaptán gázáramhoz való hozzáadásának köszönhetően a helyiségben való jelenléte szaggal könnyen észlelhető. A konyha enyhe gázszennyezettsége esetén egészségügyi következmények nélkül lehet belépni a helyiségbe és kiszellőztetni.

A szén-monoxiddal minden bonyolultabb. A CO és a levegő szoros kapcsolata megakadályozza a mérgező gázfelhő hatékony eltávolítását. A lehűlés során fokozatosan megtelepszik a gázfelhő az alapterületen. Ha a szén-monoxid-érzékelő kioldott, vagy tűzhely vagy szilárd tüzelésű kazán égéstermékének szivárgását észlelték, azonnal szellőztetni kell, különben a gyermekek és a házi kedvencek szenvednek először.

A szén-monoxid-felhő hasonló tulajdonságát korábban széles körben használták rágcsálók és csótányok irtására, de a gáztámadás hatékonysága jóval alacsonyabb. modern eszközökkel, és aránytalanul nagyobb a mérgezés bevételének kockázata.

Tájékoztatásul! A CO gázfelhő szellőzés hiányában képes hosszú ideig változatlan állapotban megőrizni tulajdonságait.

Ha a pincében, közműves helyiségekben, kazánházakban, pincékben szén-monoxid felhalmozódás gyanúja merül fel, első lépésként a maximális szellőzést kell biztosítani óránként 3-4 egység gázcsere sebességgel.

A füstök helyiségben való megjelenésének feltételei

A szén-monoxid kémiai reakciók tucatnyi változatával nyerhető, de ehhez speciális reagensekre és kölcsönhatásukra van szükség. A gázmérgezés kockázata így gyakorlatilag nulla. A szén-monoxid kazánházban vagy konyhában való megjelenésének fő oka két tényező:

• Gyenge huzat és az égéstermékek részleges túlfolyása az égésforrásból a konyhába;
• kazán-, gáz- és kemenceberendezések nem megfelelő működése;
• Tüzek és helyi gyulladási gócok műanyagok, vezetékek, polimer bevonatokés anyagok;
• Kipufogógázok a csatornahálózatból.

A szén-monoxid forrása lehet a hamu másodlagos elégetése, a kéményekben lévő laza koromlerakódások, a korom és a kátrány, amely beemészte téglafalazat kandallóburkolatok és koromoltók.

Leggyakrabban a parázsló szenek, amelyek a kemencében, zárt szelep mellett égnek ki, a CO-gáz forrásává válnak. Különösen sok gáz szabadul fel a tűzifa levegő hiányában történő hőbomlása során, a gázfelhő mintegy felét a szén-monoxid foglalja el. Ezért a parázsló forgácsok füstjével végzett hús- és halfüstölési kísérleteket csak a szabadban szabad végezni.

Főzés közben kis mennyiségű szén-monoxid is megjelenhet. Például mindenki, aki tapasztalta a gáztüzelésű zárt tüzelésű kazánok beépítését a konyhában, tudja, hogyan reagálnak a szén-monoxid-érzékelők a sült burgonyára vagy bármilyen forrásban lévő olajban főtt ételre.

A szén-monoxid alattomos természete

A szén-monoxid fő veszélye, hogy nem lehet érezni és érezni jelenlétét egy helyiség légkörében, amíg a gáz levegővel be nem jut a légzőszervekbe és fel nem oldódik a vérben.

A CO belélegzésének következményei a levegőben lévő gáz koncentrációjától és a helyiségben való tartózkodás hosszától függenek:

• A fejfájás, a rossz közérzet és az álmosság kialakulása akkor kezdődik, amikor a levegő térfogati gáztartalma 0,009-0,011%. Fizikailag egészséges ember akár három órát is képes ellenállni gázos atmoszférában;
• Hányinger, erős izomfájdalom, görcsök, ájulás, tájékozódási zavar alakulhat ki 0,065-0,07%-os koncentrációban. A szobában eltöltött idő az elkerülhetetlen következmények megjelenéséig mindössze 1,5-2 óra;
• 0,5% feletti szén-monoxid-koncentrációnál már néhány másodpercnyi elgázosodott térben való tartózkodás is végzetes kimenetelű.

Még akkor is szükség lesz orvosi segítségre és ellenszerek alkalmazására, ha valaki biztonságosan kijutott a magas szén-monoxid-koncentrációjú helyiségből, mert a keringési rendszer mérgezésének és az agy keringési zavarainak következményei továbbra is jelentkeznek. , csak kicsit később.

A szén-monoxid molekulákat a víz könnyen felszívja és sóoldatok. Ezért gyakran a közönséges törölközőket, bármilyen rendelkezésre álló vízzel megnedvesített szalvétát használják az első elérhető védelmi eszközként. Ez lehetővé teszi, hogy néhány percig megakadályozza a szén-monoxid bejutását a szervezetbe, amíg lehetővé válik a helyiség elhagyása.

A szén-monoxid ezen tulajdonságával gyakran visszaélnek néhány olyan fűtőberendezés tulajdonosa, amelybe CO-érzékelőket építenek be. Amikor egy érzékeny érzékelő működésbe lép, a helyiség levegőztetése helyett gyakran egyszerűen letakarják a készüléket egy nedves törülközővel. Ennek eredményeként tucatnyi ilyen manipuláció után a szén-monoxid-érzékelő meghibásodik, és a mérgezés kockázata egy nagyságrenddel nő.

Műszaki szén-monoxid regisztrációs rendszerek

Valójában manapság csak egyetlen módja van a szén-monoxid sikeres kezelésének, speciális elektronikus eszközök és érzékelők segítségével, amelyek érzékelik a helyiségben a túlzott CO-koncentrációt. Természetesen egyszerűbben is megteheti, például erős szellőzést szerelhet fel, ahogy a pihenés szerelmesei egy igazi tégla kandalló mellett teszik. De egy ilyen döntésnél fennáll a szén-monoxid-mérgezés kockázata, ha megváltoztatja a huzat irányát a csőben, és emellett az erős huzat alatt élni sem túl egészséges.

Szén-monoxid érzékelő készülék

A lakossági és a légkör szén-monoxid-tartalmának szabályozásának problémája használati helyiségek ma éppoly aktuális, mint a tűz- vagy betörésjelző jelenléte.

Speciális fűtési és gázberendezés A gázellenőrző készülékekhez számos lehetőség áll rendelkezésre:

• Vegyi riasztók;
• infravörös szkennerek;
• szilárdtest érzékelők.

A készülék érzékeny érzékelője általában elektronikus kártyával van felszerelve, amely biztosítja a tápellátást, a kalibrálást és a jel átalakítását érthető jelzési formává. Ez lehet csak zöld és piros LED a panelen, hangsziréna, digitális információ a számítógépes hálózatba történő jel kibocsátásához, vagy vezérlő impulzus automatikus szelep a fűtőkazán háztartási gázellátásának blokkolása.

Nyilvánvaló, hogy a szabályozott elzárószeleppel ellátott érzékelők használata kényszerintézkedés, de gyakran a fűtőberendezések gyártói szándékosan építenek be "bolond védelmet", hogy elkerüljenek mindenféle manipulációt a gázberendezések biztonságával.

Vegyi és szilárdtest-ellenőrző műszerek

A kémiai indikátor érzékelő legolcsóbb és leginkább elérhető változata légáteresztő hálós lombik formájában készül. A lombik belsejében két elektróda van, amelyeket lúggal impregnált porózus válaszfal választ el. A szén-monoxid megjelenése az elektrolit elszenesítéséhez vezet, az érzékelő vezetőképessége meredeken csökken, amit az elektronika azonnal riasztási jelként olvas le. A beszerelés után a készülék inaktív állapotban van, és addig nem működik, amíg a levegőben a megengedett koncentrációt meghaladó szén-monoxid-nyomok nem jelennek meg.

A szilárdtest-érzékelők kétrétegű ón- és ruténium-dioxid-zsákokat használnak egy lúggal átitatott azbesztdarab helyett. A gáz megjelenése a levegőben meghibásodást okoz az érzékelő eszköz érintkezői között, és automatikusan riasztást vált ki.

Szkennerek és elektronikus őrök

Infravörös érzékelők, amelyek a környező levegő pásztázásának elvén működnek. A beépített infravörös érzékelő érzékeli a lézer LED izzását, és a hősugárzás gáz általi elnyelésének intenzitásának változtatásával aktiválódik a trigger eszköz.

A CO nagyon jól elnyeli a spektrum termikus részét, így az ilyen eszközök figyelő vagy szkenner üzemmódban működnek. A szkennelés eredménye megjeleníthető kétszínű jelként vagy a levegőben lévő szén-monoxid mennyiségének jelzéseként digitális vagy lineáris skálán.

Melyik szenzor a jobb

Mert helyes kiválasztás Szén-monoxid-érzékelő esetén figyelembe kell venni a működési módot és annak a helyiségnek a jellegét, amelyben az érzékelő eszközt telepíteni kell. Például az elavultnak tekintett vegyi érzékelők kiválóan működnek a kazánházakban és a háztartási helyiségekben. Egy olcsó szén-monoxid érzékelő telepíthető egy vidéki házban vagy műhelyben. A konyhában a rácsot gyorsan beborítja a por és a zsír, ami drámaian csökkenti a kémiai kúp érzékenységét.

A szilárdtest-szén-monoxid-érzékelők minden körülmények között egyformán jól működnek, de működésükhöz erős külső áramforrásra van szükség. Az eszköz ára magasabb, mint a vegyi érzékelő rendszerek ára.

Az infravörös érzékelők messze a leggyakoribbak. Aktívan használják a lakáskazánok biztonsági rendszereinek kiegészítésére. egyedi fűtés. Ugyanakkor a vezérlőrendszer érzékenysége gyakorlatilag nem változik az idő múlásával a por vagy a levegő hőmérséklete miatt. Ezenkívül az ilyen rendszerek általában beépített tesztelési és kalibrációs mechanizmusokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik teljesítményük időszakos ellenőrzését.

Szén-monoxid figyelő készülékek telepítése

A szén-monoxid-érzékelőket csak szakképzett személyzet telepítheti és javíthatja. A műszereket rendszeresen ellenőrizni, kalibrálni, karbantartani és cserélni kell.

Az érzékelőt a gázforrástól 1-4 m távolságra, a házat vagy a távérzékelőket a padlótól 150 cm magasságban kell felszerelni, és a felső és alsó érzékenységi küszöb szerint kell kalibrálni.

A lakás szén-monoxid érzékelőinek élettartama 5 év.

Következtetés

A szén-monoxid képződése elleni küzdelem pontosságot és felelősségteljes hozzáállást igényel a telepített berendezésekhez. Az érzékelőkkel végzett kísérletek, különösen a félvezető típusúak, élesen csökkentik az eszköz érzékenységét, ami végső soron a konyha és az egész lakás légkörében a szén-monoxid-tartalom növekedéséhez, valamint minden lakójának lassú mérgezéséhez vezet. A szén-monoxid-szabályozás olyannyira súlyos problémát jelent, hogy a jövőben talán az egyéni fűtés minden kategóriájában kötelezővé válhat az érzékelők használata.

A szén-monoxid vagy szén-monoxid (CO) színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Kék lánggal ég, mint a hidrogén. Emiatt a vegyészek 1776-ban összekeverték a hidrogénnel, amikor először szén-monoxidot készítettek cink-oxid szénnel való hevítésével. Ennek a gáznak a molekulája erős hármas kötéssel rendelkezik, mint a nitrogénmolekuláé. Ezért van köztük némi hasonlóság: az olvadáspont és a forráspont közel azonos. A szén-monoxid molekula nagy ionizációs potenciállal rendelkezik.

Oxidált, szén-monoxid formák szén-dioxid. Ez a reakció felszabadul nagyszámú hőenergia. Ezért használják a szén-monoxidot a fűtési rendszerekben.

A szén-monoxid alacsony hőmérsékleten szinte nem lép reakcióba más anyagokkal, magas hőmérséklet esetén más a helyzet. A különféle szerves anyagok hozzáadásának reakciói nagyon gyorsan lezajlanak. A CO és oxigén bizonyos arányú keveréke nagyon veszélyes a robbanás lehetősége miatt.

Szén-monoxid kinyerése

Laboratóriumi körülmények között a szén-monoxid bomlás útján keletkezik. Forró tömény kénsav hatására, vagy foszfor-oxidon való átengedésekor fordul elő. Egy másik módszer az, hogy a hangyasav és az oxálsav keverékét egy bizonyos hőmérsékletre hevítik. A fejlődő CO eltávolítható ebből a keverékből úgy, hogy baritvízen (telített oldaton) engedjük át.

A szén-monoxid veszélye

A szén-monoxid rendkívül veszélyes az emberre. Súlyos mérgezést okoz, gyakran halált is okozhat. A helyzet az, hogy a szén-monoxid képes reagálni a vér hemoglobinjával, amely oxigént szállít a test összes sejtjébe. A reakció eredményeként karbohemoglobin képződik. Az oxigénhiány miatt a sejtek éheznek.

A következő mérgezési tüneteket lehet megkülönböztetni: hányinger, hányás, fejfájás, színérzékelés elvesztése, légzési nehézség és mások. A szén-monoxid-mérgezést szenvedett személynek a lehető leghamarabb elsősegélyre van szüksége. Először is ki kell húzni a friss levegőre, és ammóniába mártott vattacsomót kell az orrához tenni. Ezután dörzsölje meg az áldozat mellkasát, és tegyen melegítő párnákat a lábára. Bőséges meleg ital fogyasztása javasolt. A tünetek észlelése után azonnal orvoshoz kell fordulni.

fizikai tulajdonságok.

A szén-monoxid színtelen és szagtalan gáz, vízben gyengén oldódik.

• t négyzetméter 205 °С,
• t b.p. 191 °С
• kritikus hőmérséklet =140°С
• kritikus nyomás = 35 atm.
• A CO vízben való oldhatósága körülbelül 1:40 térfogatarányú.

Kémiai tulajdonságok.

Normál körülmények között a CO inert; melegítéskor - redukálószer; nem sóképző oxid.

1) oxigénnel

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

2) fém-oxidokkal

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

3) klórral (fényben)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (foszgén)

4) reagál alkáli olvadékokkal (nyomás alatt)

CO + NaOH = HCOONa (nátrium-formiát (nátrium-formiát))

5) átmeneti fémekkel karbonilokat képez

Ni + 4CO \u003d t ° \u003d Ni (CO) 4

Fe + 5CO \u003d t ° \u003d Fe (CO) 5

A szén-monoxid nem lép kémiai kölcsönhatásba a vízzel. A CO szintén nem lép reakcióba lúgokkal és savakkal. Rendkívül mérgező.

Kémiai oldalról a szén-monoxidot főként addíciós reakciókra való hajlama és redukáló tulajdonságai jellemzik. Mindkét tendencia azonban általában csak magasabb hőmérsékleten jelentkezik. Ilyen körülmények között a CO oxigénnel, klórral, kénnel, bizonyos fémekkel stb. egyesül. Ugyanakkor hevítéskor a szén-monoxid számos oxidot redukál fémekké, ami nagyon fontos a kohászat szempontjából.

A melegítéssel együtt a CO kémiai aktivitásának növekedését gyakran annak oldódása okozza. Így oldatban már normál hőmérsékleten képes az Au, Pt és néhány más elem sóit fémekké redukálni.

Magas hőmérsékleten és magas nyomások A CO kölcsönhatásba lép vízzel és maró lúgokkal: az első esetben HCOOH, a második esetben nátrium-hangyasav képződik. Az utolsó reakció 120 °C-on, 5 atm nyomáson megy végbe, és technikailag hasznosítható.

A palládium-klorid egyszerű redukciója oldatban az összefoglaló séma szerint:

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

Ez a leggyakrabban használt reakció a szén-monoxid gázkeverékben való felfedezésére. Már nagyon kis mennyiségű CO könnyen kimutatható az oldat enyhe elszíneződésével, ami a finomra zúzott fém palládium felszabadulásának köszönhető. A CO mennyiségi meghatározása a reakción alapul:

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

A CO oldatban történő oxidációja gyakran csak katalizátor jelenlétében megy végbe észrevehető sebességgel. Az utóbbi kiválasztásakor az oxidálószer jellege játssza a főszerepet. Tehát a KMnO 4 a leggyorsabban oxidálja a CO-t finom eloszlású ezüst, a K 2 Cr 2 O 7 - higanysók jelenlétében, a KClO 3 - OsO 4 jelenlétében. Általánosságban elmondható, hogy redukáló tulajdonságaiban a CO hasonló a molekuláris hidrogénhez, aktivitása normál körülmények között nagyobb, mint az utóbbié. Érdekes módon vannak olyan baktériumok, amelyek a CO oxidációja miatt képesek az élethez szükséges energiát megszerezni.

A CO és a H 2 redukálószerkénti összehasonlító aktivitása a reverzibilis reakció vizsgálatával értékelhető:

amelynek egyensúlyi állapota magas hőmérsékleten meglehetősen gyorsan beáll (főleg Fe 2 O 3 jelenlétében). 830 °C-on az egyensúlyi keverék egyenlő mennyiségű CO-t és H2-t tartalmaz, azaz mindkét gáz oxigénaffinitása azonos. 830 °C alatt a CO erősebb redukálószer, magasabban pedig a H 2 .

A reakció egyik fentebb tárgyalt termékének megkötése, a tömeghatás törvényének megfelelően, eltolja annak egyensúlyát. Ezért szén-monoxid és vízgőz keverékének kalcium-oxidon való átvezetésével hidrogént nyerhetünk a következő séma szerint:

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

Ez a reakció már 500 °C-on végbemegy.

Levegőben a CO körülbelül 700 °C-on meggyullad, és kék lánggal ég el CO 2 -dá:

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

A reakciót kísérő jelentős hőleadás a szén-monoxidot értékes gáznemű tüzelőanyaggá teszi. Azonban a legszélesebb körben alkalmazható kiindulási termékként különféle szerves anyagok szintéziséhez.

A vastag szénrétegek elégetése a kemencékben három szakaszban történik:

1) C + O 2 \u003d CO 2;

2) CO 2 + C \u003d 2 CO;

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

A cső idő előtti lezárása esetén oxigénhiány keletkezik a kemencében, ami a CO szétterjedését okozhatja a fűtött helyiségben, és mérgezéshez (kiégéshez) vezethet. Megjegyzendő, hogy a „szén-monoxid” szagát nem a CO, hanem egyes szerves anyagok szennyeződései okozzák.

A CO-láng hőmérséklete akár 2100°C is lehet. A CO égési reakciója érdekes, hogy 700-1000 °C-ra melegítve csak vízgőz vagy más hidrogéntartalmú gázok (NH 3, H 2 S stb.) nyomokban megy végbe észrevehető sebességgel. Ez a vizsgált reakció láncjellegéből adódik, amely az OH-gyökök közbenső képződésén keresztül megy végbe az alábbi sémák szerint:

H + O 2 \u003d HO + O, majd O + CO \u003d CO 2, HO + CO \u003d CO 2 + H stb.

Nagyon magas hőmérsékletek a CO égési reakciója észrevehetően reverzibilissé válik. Egy egyensúlyi keverékben (1 atm nyomáson) 4000 °C felett a CO 2 tartalma csak elhanyagolható lehet. Maga a CO-molekula termikusan annyira stabil, hogy még 6000 °C-on sem bomlik le. CO-molekulákat találtak a csillagközi közegben.

A CO fémes K hatására 80 ° C-on színtelen kristályos, nagyon robbanásveszélyes K 6 C 6 O 6 összetételű vegyület képződik. A kálium eltávolításával ez az anyag könnyen átmegy C 6 O 6 szén-monoxiddá ("trikinon"), amely a CO polimerizáció termékének tekinthető. Szerkezete egy hattagú szénatomokból álló ciklusnak felel meg, amelyek mindegyike kettős kötéssel kapcsolódik az oxigénatomokhoz.

A CO kölcsönhatása kénnel a reakció szerint:

CO + S = COS + 29 kJ

csak magas hőmérsékleten megy gyorsan.

A keletkező szén-tioxid (О=С=S) színtelen és szagtalan gáz (olvadáspont -139, fp -50 °С).

A szén-monoxid (II) képes közvetlenül egyesülni bizonyos fémekkel. Ennek eredményeként fémkarbonilok képződnek, amelyeket összetett vegyületeknek kell tekinteni.

A szén-monoxid(II) néhány sóval összetett vegyületeket is képez. Némelyikük (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO stb.) csak oldatban stabil. Ez utóbbi anyag képződése a szén-monoxid (II) erős sósavval készült CuCl-oldat általi felszívódásával jár. Hasonló vegyületek nyilvánvalóan CuCl ammóniás oldatában is képződnek, amelyet gyakran használnak CO elnyelésére a gázok elemzése során.

Nyugta.

Szén-monoxid képződik, amikor a szén oxigén hiányában eléget. Leggyakrabban a szén-dioxid és a forró szén kölcsönhatása eredményeként nyerik:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ez a reakció reverzibilis, egyensúlya 400 °C alatt szinte teljesen balra, 1000 °C felett pedig jobbra tolódik el (7. ábra). Azonban észrevehető sebességgel csak magas hőmérsékleten jön létre. Ezért normál körülmények között a CO meglehetősen stabil.

Rizs. 7. Egyensúlyi CO 2 + C \u003d 2 CO.

A CO képződése elemekből a következő egyenlet szerint történik:

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

Kis mennyiségű CO kényelmesen nyerhető hangyasav lebontásával:

HCOOH \u003d H 2 O + CO

Ez a reakció könnyen lezajlik, ha a HCOOH forró, erős kénsavval reagál. A gyakorlatban ezt az előállítást vagy konc. kénsavat folyékony HCOOH-vá (hevítéskor), vagy az utóbbi gőzeit foszfor-hemipentoxidon átvezetve. A HCOOH kölcsönhatása klórszulfonsavval a séma szerint:

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

normál hőmérsékleten megy tovább.

A CO laboratóriumi előállításának kényelmes módja lehet a konc. kénsav, oxálsav vagy kálium-vas-cianid. Az első esetben a reakció a következő séma szerint megy végbe:

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

A CO-val együtt szén-dioxid is felszabadul, amit a gázelegy bárium-hidroxid oldaton való átengedésével lehet visszatartani. A második esetben az egyetlen gáznemű termék a szén-monoxid:

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.

Nagy mennyiségű CO nyerhető a szén tökéletlen elégetésével speciális kemencékben - gázgenerátorokban. A közönséges ("levegő") generátorgáz átlagosan (térf.%) tartalmaz: CO-25, N2-70, CO 2 -4 és egyéb gázok kis szennyeződéseit. Égetéskor 3300-4200 kJ/m 3 ad. A közönséges levegő oxigénnel való helyettesítése a CO-tartalom jelentős növekedéséhez (és a gáz fűtőértékének növekedéséhez) vezet.

Még több CO tartalmaz vízgázt, amely (ideális esetben) egyenlő térfogatú CO és H 2 keverékéből áll, és égés közben 11700 kJ / m 3 -t ad. Ezt a gázt úgy kapják, hogy vízgőzt fújnak át egy forró szénrétegen, és körülbelül 1000 ° C-on a kölcsönhatás a következő egyenlet szerint megy végbe:

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

A vízgáz képződésének reakciója a hő elnyelésével megy végbe, a szenet fokozatosan lehűtik, és ahhoz, hogy forró állapotban tartsák, váltakozni kell a vízgőz áthaladását a levegő (vagy oxigén) áthaladásával. a gázgenerátorba. Ebben a tekintetben a vízgáz körülbelül CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 és N 2 -6% -ot tartalmaz. Széles körben használják különféle szerves vegyületek szintézisére.

Gyakran kevert gázt kapunk. Megszerzésének folyamata a levegő és a vízgőz egyidejű átfúvatására redukálódik egy forró szénrétegen, azaz. A két fent leírt módszer kombinálásával ezért a kevert gáz összetétele a generátor és a víz közti összetételű. Átlagosan tartalmaz: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 és N 2 -50%. Egy köbméter elégetve körülbelül 5400 kJ-t ad.

Alkalmazás.

A vizet és a kevert gázokat (amelyek CO-t tartalmaznak) tüzelőanyagként és nyersanyagként használnak a vegyiparban. Fontosak például az ammónia szintéziséhez szükséges nitrogén-hidrogén keverék előállításának egyik forrásaként. Amikor vízgőzzel együtt 500 °C-ra felmelegített katalizátoron (főleg Fe 2 O 3) keresztül vezetjük át, reverzibilis reakció szerint kölcsönhatás lép fel:

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

amelynek egyensúlya erősen jobbra tolódik el.

A keletkező szén-dioxidot ezután vízzel (nyomás alatt) mosással távolítják el, a maradék CO-t pedig rézsók ammóniás oldatával távolítják el. Az eredmény szinte tiszta nitrogén és hidrogén. A generátor és a relatív mennyiségek beállításával vízgázok, a kívánt térfogatarányban N 2 és H 2 -t kaphat. A szintézisoszlopba való betáplálás előtt a gázelegyet szárítják, és megtisztítják a katalizátort mérgező szennyeződésektől.

CO 2 molekula

A CO molekulát d(CO) = 113 pm jellemzi, disszociációs energiája 1070 kJ/mol, ami nagyobb, mint a többi kétatomos molekuláé. Tekintsük a CO elektronszerkezetét, ahol az atomokat kettős kovalens kötés és egy donor-akceptor kötés köti össze, ahol az oxigén donor, a szén pedig akceptor.

Hatás a testre.

A szén-monoxid erősen mérgező. Az akut CO-mérgezés első jelei a fejfájás és a szédülés, majd az eszméletvesztés. Az ipari vállalkozások levegőjében a CO megengedett legnagyobb koncentrációja 0,02 mg/l. A CO-mérgezés fő ellenszere a friss levegő. Hasznos az ammóniagőzök rövid távú belélegzése is.

A CO rendkívüli toxicitása, szín- és szagtalansága, valamint az aktív szén nagyon gyenge felszívódása a hagyományos gázálarcokban különösen veszélyessé teszi ezt a gázt. Az ellene való védekezés kérdését speciális gázálarcok gyártásával oldották meg, amelyek dobozát különféle oxidok (főleg MnO 2 és CuO) keverékével töltötték meg. Ennek a keveréknek ("hopcalit") hatása a CO levegő oxigén által CO 2 -dá történő oxidációjának katalitikus felgyorsítására redukálódik. A gyakorlatban a hopkalit gázálarcok nagyon kényelmetlenek, mivel felmelegített (oxidációs reakció eredményeként) levegőt lélegeznek be.

Megtalálás a természetben.

A szén-monoxid a légkör része (10-5 térfogat%). Átlagosan 0,5% CO tartalmaz dohányfüstöt és 3% - belső égésű motorok kipufogógázait.