Що таке окис вуглецю. Чадний газ

• Клас небезпеки ООН 2,3
• Вторинна небезпека за класифікацією ООН 2,1

Будова молекули

Молекула CO, як і, як і изоэлектронная їй молекула азоту , має потрійну зв'язок. Так як ці молекули подібні за будовою, то й властивості їх схожі - дуже низькі температури плавлення і кипіння, близькі значення стандартних ентропій і т.п.

У межах методу валентних зв'язків будову молекули CO можна описати формулою:C≡O:, причому третій зв'язок утворена по донорно-акцепторному механізму, де вуглець є акцептором електронної пари, а кисень - донором.

Завдяки наявності потрійного зв'язку молекула CO дуже міцна (енергія дисоціації 1069 кДж/моль, або 256 ккал/моль, що більше, ніж у будь-яких інших двоатомних молекул) і має малу між'ядерну відстань (d C≡O =0,1128 нм або 1, 13Å).

Молекула слабо поляризована, електричний момент її диполя μ = 0,04 · 10 -29 Кл · м (напрямок дипольного моменту O - → C +). Іонізаційний потенціал 14,0, силова константа зв'язку k = 18,6.

Історія відкриття

Монооксид вуглецю був вперше отриманий французьким хіміком Жаком де Лассоном при нагріванні оксиду цинку з вугіллям, але спочатку його помилково прийняли за водень, оскільки він згоряв синім полум'ям. Те, що до цього газу входить вуглець і кисень, з'ясував в англійський хімік Вільям Крукшенк. Моноксид вуглецю поза атмосферою Землі вперше був виявлений бельгійським ученим М. Міжотом (M. Migeotte) у 1949 році за наявності основної коливально-обертальної смуги в ІЧ спектрі Сонця.

Монооксид вуглецю в атмосфері Землі

Розрізняють природні та антропогенні джерела надходження в атмосферу Землі. У природних умовах на поверхні Землі CO утворюється при неповному анаеробному розкладанні органічних сполук і при згорянні біомаси, в основному в ході лісових і степових пожеж. Монооксид вуглецю утворюється у ґрунті як біологічним шляхом (виділення живими організмами), так і небіологічним. Експериментально доведено виділення монооксиду вуглецю за рахунок звичайних у ґрунтах фенольних сполук, що містять групи OCH 3 або OH в орто- або пара-положеннях по відношенню до першої гідроксильної групи.

Загальний баланс продукування небіологічного CO та його окислення мікроорганізмами залежить від конкретних екологічних умов, насамперед від вологості та значення. Наприклад, з аридних ґрунтів монооксид вуглецю виділяється безпосередньо в атмосферу, створюючи таким чином локальні максимуми концентрації цього газу.

В атмосфері є продуктом ланцюжків реакцій за участю метану та інших вуглеводнів (в першу чергу, ізопрену).

Основним антропогенним джерелом CO в даний час є вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння. Оксид вуглецю утворюється при згорянні вуглеводневого палива в двигунах внутрішнього згоряння при недостатніх температурах або поганому настроюванні системи подачі повітря (подається недостатня кількість кисню для окислення CO в CO 2 ). У минулому значну частку антропогенного надходження CO в атмосферу забезпечував світильний газ, що використовувався для освітлення приміщень у XIX столітті. За складом він приблизно відповідав водяному газу, тобто містив до 45% монооксиду вуглецю. В даний час у комунальній сфері цей газ витіснений набагато менш токсичним природним газом (нижчі представники гомологічного ряду алканів - пропан та ін.)

Надходження CO від природних та антропогенних джерел приблизно однаково.

Монооксид вуглецю в атмосфері знаходиться у швидкому кругообігу: середній час його перебування становить близько 0,1 року, окислюючись гідроксилом до діоксиду вуглецю.

Отримання

Промисловий спосіб

2C + O 2 → 2CO (тепловий ефект цієї реакції 22 кДж),

2. або при відновленні діоксиду вуглецю розпеченим вугіллям:

CO 2 + C ↔ 2CO (H=172 кДж, S=176 Дж/К).

Ця реакція часто відбувається при пічній топці, коли дуже рано закривають пічну заслінку (поки остаточно не прогоріло вугілля). монооксид вуглецю, що утворюється при цьому, внаслідок своєї отруйності, викликає фізіологічні розлади («чад») і навіть смерть (див. нижче), звідси і одна з тривіальних назв - «чадний газ». Картина реакцій, що протікають у печі, наведена на схемі.

Реакція відновлення діоксиду вуглецю оборотна, вплив температури на стан рівноваги цієї реакції наведено на графіку. Протікання реакції праворуч забезпечує ентропійний фактор, а вліво - ентальпійний. При температурі нижче 400°C рівновага практично повністю зсунута вліво, а при температурі вище 1000°C вправо (у бік утворення CO). За низьких температур швидкість цієї реакції дуже мала, тому монооксид вуглецю за нормальних умов цілком стійкий. Ця рівновага носить спеціальну назву рівновага Будуара.

3. Суміші монооксиду вуглецю з іншими речовинами отримують при пропусканні повітря, водяної пари і т. п. крізь шар розжареного коксу, кам'яного або бурого вугілля і т. п. (див. генераторний газ, водяний газ, змішаний газ, синтез-газ).

Лабораторний спосіб

TLV (гранична гранична концентрація, США): 25 ГДК р.з. за Гігієнічними нормативами ГН 2.2.5.1313-03 становить 20 мг/м³

Захист від монооксиду вуглецю

Завдяки такій хорошій теплотворній здатності CO є компонентом різних технічних газових сумішей (див., наприклад генераторний газ), що використовуються, в тому числі, для опалення.

галогенами. Найбільшого практичного застосування отримала реакція з хлором:

CO + Cl 2 → COCl 2

Реакція екзотермічна, її тепловий ефект 113 кДж, у присутності каталізатора (активоване вугілля) вона йде вже за кімнатної температури. В результаті реакції утворюється фосген - речовина, що набула широкого поширення в різних галузях хімії (а також як бойова отруйна речовина). За аналогічними реакціями можуть бути отримані COF 2 (карбонілфторид) та COBr 2 (карбонілбромід). Карбоніліодид не отримано. Екзотермічність реакцій швидко знижується від F до I (для реакцій з F 2 тепловий ефект 481 кДж, з Br 2 - 4 кДж). Можна також отримувати змішані похідні, наприклад COFCl (докладніше див. галогенпохідні вугільної кислоти).

Реакцією CO з F 2 крім карбонілфториду можна отримати перекисне з'єднання (FCO) 2 O 2 . Його характеристики: температура плавлення −42°C, кипіння +16°C, має характерний запах (схожий запах озону), при нагріванні вище 200°C розкладається з вибухом (продукти реакції CO 2 , O 2 і COF 2), в кислій середовищі реагує з іодидом калію за рівнянням:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

Монооксид вуглецю реагує з халькогенами. З сіркою утворює сероксид вуглецю COS, реакція йде при нагріванні, за рівнянням:

CO + S → COS ΔG° 298 = −229 кДж, ΔS° 298 = −134 Дж/K

Отримано також аналогічні селеноксид COSe та телуроксид COTe.

Відновлює SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

З перехідними металами утворює дуже леткі, горючі та отруйні сполуки - карбоніли, такі як Cr(CO) 6 , Ni(CO) 4 , Mn 2 CO 10 , Co 2 (CO) 9 та ін.

Як зазначено вище, монооксид вуглецю трохи розчиняється у воді, проте не реагує з нею. Також він не вступає в реакції з розчинами лугів та кислот. Проте з розплавами лугів входить у реакцію:

CO + KOH → HCOOK

Цікавою є реакція монооксиду вуглецю з металевим калієм в аміачному розчині. При цьому утворюється вибухова сполука діоксодікарбонат калію:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

Реакцією з аміаком при високих температурах можна отримати важливе для промисловості з'єднання - ціановодень HCN. Реакція йде у присутності каталізатора (оксид

Дата публікації 28.01.2012 12:18

Чадний газ- оксид вуглецю, про який занадто часто доводиться чути, якщо йдеться про отруєння продуктами горіння, нещасні випадки у промисловості або навіть у побуті. В силу особливих отруйних властивостей цієї сполуки звичайна домашня газова колонка може спричинити загибель цілої сім'ї. Прикладів тому – сотні. Але чому так відбувається? Що таке чадний газ насправді? Чим він небезпечний для людини?

Що таке чадний газ, формула, основні властивості

Чадний газ, формулаякого дуже проста і позначає союз атома кисню і вуглецю - CO - одне з найбільш отруйних газоподібних сполук. Але на відміну від багатьох інших небезпечних речовин, які використовуються тільки для вирішення вузьких промислових завдань, хімічне забруднення монооксидом вуглецю може виникнути в ході звичайних хімічних процесів, можливих навіть у побуті.

Втім, перш ніж перейти до того, як відбувається синтез цієї речовини, розглянемо, що таке чадний газзагалом і які його основні фізичні властивості:

• безбарвний газ без смаку та запаху;
• вкрай низькі температури плавлення та кипіння: -205 і -191,5 градусів за Цельсієм відповідно;
• щільність 0,00125 г/куб.
• дуже горючий з високою температурою горіння (до 2100 градусів за Цельсієм).

Утворення чадного газу

У побуті чи промисловості утворення чадного газузазвичай відбувається одним із кількох досить простих способів, що легко пояснює ризик випадкового синтезу цієї речовини з ризиком для персоналу підприємства чи мешканців будинку, де виникла несправність опалювального обладнання або порушена техніка безпеки. Розглянемо основні шляхи утворення монооксиду вуглецю:

• горіння вуглецю (вугілля, коксу) або його сполук (бензину та іншого рідкого палива) в умовах нестачі кисню. Як неважко здогадатися, дефіцит свіжого повітря, небезпечний з погляду ризику синтезу чадного газу, легко виникає у двигунах внутрішнього згоряння, побутових колонках з порушеною вентиляцією, промислових та звичайних печах;
• взаємодія звичайного вуглекислого газу із розпеченим вугіллям. Такі процеси відбуваються в печі постійно і повністю оборотні, але, за умови вже згаданої нестачі кисню, при закритій заслінці, чадний газ утворюється в значно більших кількостях, що становить смертельну небезпеку для людей.

Чим небезпечний чадний газ?

У достатній концентрації чадний газ, властивостіякого пояснюють його високу хімічну активність, надзвичайно небезпечний для людського життя та здоров'я. Суть такого отруєння насамперед у тому, що молекули цієї сполуки миттєво пов'язують гемоглобін крові і позбавляють його здатності переносити кисень. Таким чином, монооксид вуглецю знижує рівень клітинного дихання із найсерйознішими наслідками для організму.

Відповідаючи на запитання " Чим небезпечний чадний газ?варто згадати і те, що, на відміну від багатьох інших токсичних речовин, людина не відчуває ніякого специфічного запаху, не відчуває неприємних відчуттів і не здатна розпізнати його наявність у повітрі будь-якими іншими способами, не маючи спеціального обладнання. В результаті постраждалий просто не приймає ніяких заходів для того, щоб врятуватися, а коли дія чадного газу (сонливість і втрата свідомості) стає очевидною, може бути вже запізно.

Чадний газ призводить до смерті протягом години при концентрації повітря понад 0,1%. При цьому вихлоп цілком звичайного легкового автомобіля міститься від 1,5 до 3% цієї речовини. І це ще за умови гарного стану двигуна. Це легко пояснює той факт, що отруєння чадним газомчасто виникає саме у гаражах або всередині машини, загерметизованої снігом.

Інші найнебезпечніші випадки, в яких люди отруїлися чадним газом у побуті чи на роботі - це...

• перекриття чи поломка вентиляції опалювальної колонки;
• неписьменне використання дров'яних або вугільних печей;
• на пожежах у закритих приміщеннях;
• поблизу жвавих автомобільних магістралей;
• на промислових підприємствах, де активно використовують монооксид вуглецю.

Чадний газ, окис вуглецю (СО) є безбарвним газом без запаху і смаку, який є трохи менш щільним, ніж повітря. Він токсичний для гемоглобінних тварин (включаючи людину), якщо його концентрації вище приблизно 35 частин на мільйон, хоча він також виробляється у звичайному метаболізмі тварин у невеликих кількостях, і, як вважають, має деякі нормальні біологічні функції. В атмосфері він просторово змінний і швидкорозпадний, і має певну роль у формуванні озону на рівні землі. Окис вуглецю складається з одного атома вуглецю та одного атома кисню, пов'язаних потрійним зв'язком, який складається з двох ковалентних зв'язків, а також одного дативного ковалентного зв'язку. Це найпростіший оксид вуглецю. Він є ізоелектроном з ціанідом аніону, нітрозоній катіоном та молекулярним азотом. У координаційних комплексах ліганд монооксиду вуглецю називається карбонілом.

Історія

Аристотель (384-322 до н.е.) вперше описав процес спалювання вугілля, що призводить до утворення токсичних парів. У давнину існував спосіб страти - закривати злочинця у ванній кімнаті з вугіллям, що тліє. Однак на той момент механізм смерті був незрозумілий. Грецький лікар Гален (129-199 рр. н.е.) припустив, що мала місце зміна складу повітря, який завдавав людині шкоди при вдиханні. У 1776 році французький хімік де Лассон виробив СО шляхом нагрівання оксиду цинку з коксом, проте вчений дійшов помилкового висновку, що газоподібний продукт був воднем, оскільки він горів синім полум'ям. Газ був ідентифікований як сполука, що містить вуглець і кисень, шотландським хіміком Вільямом Камберлендом Круїкшанком у 1800 році. Його токсичність на собаках була ретельно досліджена Клодом Бернаром близько 1846 року. Під час Другої світової війни газова суміш, що включає окис вуглецю, використовувалася для підтримки механічних транспортних засобів, що працюють у деяких частинах світу, де було мало бензину та дизельного палива. Зовнішнє (з деякими винятками) деревне вугілля або газогенератори газу, отриманого з деревини, були встановлені, і суміш атмосферного азоту, окису вуглецю і невеликих кількостей інших газів, що утворюються при газифікації, надходила газовий змішувач. Газова суміш, отримана внаслідок цього процесу, відома як деревний газ. Окис вуглецю також використовувався у великих масштабах під час Голокосту в деяких німецьких нацистських таборах смерті, найбільш явно – у газових фургонах у Хелмно та у програмі умертвіння Т4 «евтаназія».

Джерела

Окис вуглецю утворюється в ході часткового окислення вуглецевмісних сполук; вона утворюється, коли не вистачає кисню для утворення двоокису вуглецю (CO2), наприклад, при роботі з плитою або двигуном внутрішнього згоряння у замкнутому просторі. У присутності кисню, включаючи його концентрації в атмосфері, монооксид вуглецю світиться блакитним полум'ям, виробляючи вуглекислий газ. Кам'яновугільний газ, який широко використовувався до 1960-х років для внутрішнього освітлення, приготування їжі та нагрівання, містив окис вуглецю як значну паливну складову. Деякі процеси в сучасній технології, такі як виплавка чавуну, досі виробляють окис вуглецю як побічний продукт. У всьому світі найбільшими джерелами окису вуглецю є природні джерела через фотохімічні реакції в тропосфері, які генерують близько 5 × 1012 кг окису вуглецю на рік. Інші природні джерела включають вулкани, лісові пожежі та інші форми згоряння. У біології, окис вуглецю природно виробляється під дією гемоксигенази 1 і 2 на гем від розпаду гемоглобіну. Цей процес виробляє певну кількість карбоксигемоглобіну у нормальних людей, навіть якщо вони не вдихають окис вуглецю. Після першої доповіді про те, що окис вуглецю є нормальним нейромедіатором у 1993 році, а також одним із трьох газів, які природним чином модулюють запальні реакції в організмі (два інших – оксид азоту та сірководень), окис вуглецю отримав велику увагу вчених як біологічний регулятора. У багатьох тканинах, всі три газу, діють як протизапальні засоби, вазодилататори та промотори неоваскулярного зростання. Продовжуються клінічні випробування невеликих кількостей окису вуглецю як лікарський засіб. Тим не менш, надмірна кількість монооксиду вуглецю викликає отруєння чадним газом.

Молекулярні властивості

Окис вуглецю має молекулярну масу 28,0, що робить його трохи легшим, ніж повітря, чия середня молекулярна маса становить 28,8. Відповідно до закону ідеального газу, СО, отже, має меншу щільність, ніж повітря. Довжина зв'язку між атомом вуглецю та атомом кисню становить 112,8 пм. Ця довжина зв'язку узгоджується з потрійним зв'язком, як у молекулярному азоті (N2), який має аналогічну довжину зв'язку і майже таку ж молекулярну масу. Подвійні зв'язки вуглець-кисень значно довші, наприклад, 120,8 м у формальдегіду. Точка кипіння (82 К) і температура плавлення (68 K) дуже схожі на N2 (77 К та 63 К відповідно). Енергія дисоціації зв'язку 1072 кДж/моль сильніша, ніж у N2 (942 кДж/моль) і являє собою найбільш сильний з відомих хімічний зв'язок. Основний стан електрону окису вуглецю є синглетним, тому що тут немає неспарених електронів.

Сполучний та дипольний момент

Вуглець та кисень разом мають, загалом, 10 електронів у валентній оболонці. Дотримуючись правила октету для вуглецю та кисню, два атоми утворюють потрійний зв'язок, з шістьма загальними електронами в трьох зв'язуючих молекулярних орбіталях, а не звичайний подвійний зв'язок, як у органічних карбонильных сполук. Так як чотири із загальних електронів надходять з атома кисню і тільки два з вуглецю, одна сполучна орбіталь зайнята двома електронами з атомів кисню, утворюючи дативний або дипольний зв'язок. Це призводить до C ← O поляризації молекули, з невеликим негативним зарядом на вуглеці та невеликим позитивним зарядом на кисні. Дві інші зв'язувальні орбіталі займають кожна один електрон з вуглецю і один з кисню, утворюючи (полярні) ковалентні зв'язки зі зворотною C → O поляризацією, оскільки кисень є більш негативним, ніж вуглець. У вільному окисі вуглецю чистий негативний заряд δ- залишається в кінці вуглецю, і молекула має невеликий дипольний момент 0,122 D. Таким чином, молекула асиметрична: кисень має більше щільності електронів, ніж вуглець, а також невеликий позитивний заряд, порівняно з вуглецем, який є негативним. На противагу цьому, ізоелектронна молекула діазоту не має дипольного моменту. Якщо окис вуглецю діє як ліганд, полярність диполя може змінюватися з чистим негативним зарядом на кінці кисню, залежно від структури координаційного комплексу.

Полярність зв'язку та стан окислення

Теоретичні та експериментальні дослідження показують, що, незважаючи на велику електронегативність кисню, дипольний момент виходить з негативного кінця вуглецю до більш позитивного кінця кисню. Ці три зв'язки є фактично полярними ковалентними зв'язками, які сильно поляризовані. Розрахована поляризація до атома кисню становить 71% для σ-зв'язку та 77% для обох π-зв'язків. Ступінь окислення вуглецю в окис вуглецю в кожній із цих структур становить +2. Вона розраховується так: всі сполучні електрони вважаються такими, що належать до більш негативних атомів кисню. Тільки два незв'язуючих електрона на вуглеці відносяться до вуглецю. При такому підрахунку, вуглець має лише два валентні електрони в молекулі в порівнянні з чотирма у вільному атомі.

Біологічні та фізіологічні властивості

Токсичність

Отруєння чадним газом є найпоширенішим типом смертельного отруєння повітря у багатьох країнах. Окис вуглецю є безбарвною речовиною, що не має запаху і смаку, але дуже токсична. Воно з'єднується з гемоглобіном з отриманням карбоксигемоглобіну, який «узурпує» ділянку в гемоглобіні, яка зазвичай переносить кисень, але неефективна для доставки кисню до тканин організму. Такі низькі концентрації, як 667 частин на мільйон, можуть викликати перетворення до 50% гемоглобіну в організмі на карбоксигемоглобін. 50% рівень карбоксигемоглобіну може призвести до судом, коми та смерті. У Сполучених Штатах Міністерство праці обмежує довгострокові рівні впливу окису вуглецю на робочому місці до 50 частин на мільйон. Протягом короткого періоду часу поглинання окису вуглецю є накопичувальним, так як період його напіввиведення становить близько 5 годин на свіжому повітрі. Найбільш поширені симптоми отруєння чадним газом можуть бути схожі на інші види отруєнь та інфекцій, і включають такі симптоми, як головний біль, нудота, блювання, запаморочення, втома та почуття слабкості. Постраждалі сім'ї часто вважають, що є жертвами харчового отруєння. Немовлята можуть бути дратівливими та погано харчуватися. Неврологічні симптоми включають сплутаність свідомості, дезорієнтацію, порушення зору, непритомність (втрату свідомості) та судоми. Деякі описи отруєння чадним газом включають геморагію сітківки ока, а також аномальний вишнево-червоний відтінок крові. У більшості клінічних діагнозів ці ознаки спостерігаються рідко. Одна з труднощів, пов'язаних із корисністю цього «вишневого» ефекту, пов'язана з тим, що вона коригує, або маскує, у протилежному випадку нездоровий зовнішній вигляд, оскільки головний ефект видалення венозного гемоглобіну пов'язаний з тим, що задушена людина здається нормальнішою, або мертва людина здається живою, подібно до ефекту червоних барвників у складі для бальзамування. Такий ефект фарбування у безкисневій CO-отруєній тканині пов'язаний з комерційним використанням монооксиду вуглецю при фарбуванні м'яса. Оксид вуглецю також зв'язується з іншими молекулами, такими як міоглобін та мітохондріальна цитохромоксидаза. Вплив окису вуглецю може призвести до значного пошкодження серця та центральної нервової системи, особливо в блідій кулі, часто це пов'язано із тривалими хронічними патологічними станами. Окис вуглецю може мати серйозні несприятливі наслідки для плода вагітної жінки.

Нормальна фізіологія людини

Окис вуглецю виробляється природним чином в організмі людини як сигнальна молекула. Таким чином, окис вуглецю може мати фізіологічну роль в організмі як нейротрансмітер або релаксант кровоносних судин. Через роль окису вуглецю в організмі, порушення в її метаболізмі пов'язані з різними захворюваннями, зокрема нейродегенерацією, гіпертонією, серцевою недостатністю та запаленнями.

CO функціонує як ендогенна сигнальна молекула.

СО модулює функції серцево-судинної системи

CO інгібує агрегацію та адгезію тромбоцитів

CO може відігравати певну роль як потенційний терапевтичний засіб

Мікробіологія

Окис вуглецю є живильним середовищем для метаногенних архей, будівельним блоком для ацетилкоферменту А. Це тема для нової галузі біоорганометалевої хімії. Екстремофільні мікроорганізми можуть таким чином метаболізувати окис вуглецю в таких місцях, як теплові жерла вулканів. У бактерій, окис вуглецю виробляється шляхом відновлення двоокису вуглецю ферментом дегідрогенази монооксиду вуглецю, Fe-Ni-S-білка, що містить. CooA є рецепторний білок окису вуглецю. Сфера його біологічної активності досі невідома. Він може бути частиною сигнального шляху у бактерій та архей. Його поширеність у ссавців не встановлено.

Поширеність

Окис вуглецю зустрічається в різних природних та штучних середовищах.

Окис вуглецю присутній у невеликих кількостях в атмосфері, головним чином як продукт вулканічної активності, але також є продуктом природних та техногенних пожеж (наприклад, лісові пожежі, спалювання рослинних залишків, а також спалювання цукрової тростини). Спалювання викопного палива також сприяє утворенню окису вуглецю. Окис вуглецю зустрічається у розчиненому вигляді у розплавлених вулканічних породах при високих тисках у мантії Землі. Оскільки природні джерела окису вуглецю змінні, дуже важко точно виміряти природні викиди газу. Окис вуглецю є парниковим газом, що швидко розпадається, а також проявляє непрямий радіаційний вплив шляхом підвищення концентрації метану і тропосферного озону в результаті хімічних реакцій з іншими компонентами атмосфери (наприклад, гідроксильний радикал, ВІН), що, в іншому випадку, зруйнувало б їх. В результаті природних процесів в атмосфері, він, зрештою, окислюється до двоокису вуглецю. Окис вуглецю є одночасно недовговічним в атмосфері (зберігається в середньому близько двох місяців) і має просторово змінну концентрацію. В атмосфері Венери, окис вуглецю створюється в результаті фотодисоціації двоокису вуглецю електромагнітним випромінюванням з довжиною хвилі коротше 169 нм. Через свою тривалу життєздатність у середній тропосфері, окис вуглецю також використовується як трассер транспорту для струменів шкідливих речовин.

Забруднення міст

Окис вуглецю є тимчасовою забруднювальною речовиною в атмосфері в деяких міських районах, головним чином, з вихлопних труб двигунів внутрішнього згоряння (у тому числі транспортних засобів, портативних та резервних генераторів, газонокосарок, мийних машин тощо), а також від неповного згоряння різних видів палива (включаючи дрова, вугілля, деревне вугілля, нафту, парафін, пропан, природний газ і сміття). Великі забруднення CO можуть спостерігатися з космосу над містами.

Роль у формуванні приземного озону

Окис вуглецю, поряд з альдегідами, є частиною серії циклів хімічних реакцій, що утворюють фотохімічний смог. Він вступає в реакцію з гідроксильним радикалом (ОН) з отриманням радикального інтермедіату HOCO, який швидко передає радикальний водень О2 з утворенням перекисного радикалу (НО2) та діоксиду вуглецю (CO2). Перекисний радикал потім вступає в реакцію з оксидом азоту (NO) з утворенням діоксиду азоту (NO2) та гідроксильного радикалу. NO 2 дає O (3P) через фотоліз, утворюючи тим самим O3 після реакції з O2. Так як гідроксильний радикал утворюється в процесі утворення NO2, баланс послідовності хімічних реакцій, починаючи з окису вуглецю, призводить до утворення озону: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Де hν відноситься до фотону світла, що поглинається молекулою NO2 в послідовності) Хоча створення NO2 є важливим кроком, що призводить до утворення озону низького рівня, це також збільшує кількість озону іншим, дещо взаємовиключним чином, за рахунок зменшення кількості NO, яке доступне для реакції з озоном.

Забруднення повітря всередині приміщень

У закритих середовищах концентрація окису вуглецю може легко збільшитися до летального рівня. У середньому, у Сполучених Штатах щороку від неавтомобільних споживчих товарів, що виробляють окис вуглецю, вмирає 170 людей. Проте, згідно з даними Департаменту охорони здоров'я Флориди, «щороку понад 500 американців помирають від випадкового впливу окису вуглецю і ще тисячі людей у ​​США вимагають невідкладної медичної допомоги при отруєнні чадним газом». Ці продукти включають несправні паливні прилади спалювання, такі як печі, кухонні плити, водонагрівачі та газові та гасові кімнатні обігрівачі; обладнання з механічним приводом, як портативні генератори; каміни; та деревне вугілля, яке спалюється у будинках та інших закритих приміщеннях. Американська асоціація центрів контролю отруєнь (AAPCC) повідомила про 15769 випадків отруєння чадним газом, які призвели до 39 смертей у 2007 році. У 2005 році CPSC повідомила про 94 смерті, пов'язані з отруєнням моноксидом вуглецю від генератора. Сорок сім із цих смертей мали місце під час перебоїв у подачі електроенергії через суворі погодні умови, у тому числі через ураган Катріна. Тим не менш, люди помирають від отруєння чадним газом, що виробляється непродовольчими товарами, такими як автомобілі, які залишаються працюючими в гаражах, що прилягають до будинку. Центри з контролю та профілактики захворювань повідомляють, що щороку кілька тисяч людей звертаються до лікарні швидкої допомоги при отруєнні чадним газом.

Наявність у крові

Окис вуглецю поглинається через дихання і потрапляє у кровотік через газообмін у легенях. Вона також виробляється в ході метаболізму гемоглобіну і надходить у кров із тканин, і, таким чином, є у всіх нормальних тканинах, навіть якщо вона не потрапляє в організм при диханні. Нормальні рівні окису вуглецю, що циркулюють у крові, становлять від 0% до 3%, і вище курців. Рівні окису вуглецю не можна оцінити фізичним оглядом. Лабораторні випробування вимагають наявності зразка крові (артеріальної чи венозної) та лабораторного аналізу на СО-оксиметр. Крім того, неінвазивний карбоксигемоглобін (SPCO) з імпульсною СО-оксиметрією є більш ефективним у порівнянні з інвазивними методами.

Астрофізика

За межами Землі, окис вуглецю є другою найпоширенішою молекулою в міжзоряному середовищі, після молекулярного водню. Через свою асиметрію, молекула окису вуглецю виробляє набагато яскравіші спектральні лінії, ніж молекула водню, завдяки чому СО набагато легше виявити. Міжзоряний CO був уперше виявлений за допомогою радіотелескопів у 1970 році. В даний час він є найчастіше використовуваним індикатором молекулярного газу в середовищі галактик, а молекулярний водень може бути виявлений тільки за допомогою ультрафіолетового світла, що вимагає наявності космічних телескопів. Спостереження за окисом вуглецю забезпечують більшу частину інформації про молекулярні хмари, у яких утворюється більшість зірок. Beta Pictoris, друга за яскравістю зірка у сузір'ї Pictor, демонструє надлишок інфрачервоного випромінювання порівняно з нормальними зірками її типу, що обумовлено великою кількістю пилу та газу (у тому числі окису вуглецю) поблизу зірки.

Виробництво

Було розроблено безліч методів для окису вуглецю.

Промислове виробництво

Основним промисловим джерелом CO є генераторний газ, суміш, що містить, в основному, окис вуглецю та азот, що утворився при згорянні вуглецю в повітрі при високій температурі, коли є надлишок вуглецю. У печі повітря пропускають через шар коксу. Спочатку вироблений СО2 врівноважується з гарячим вугіллям, що залишилося, з отриманням СО. Реакція СО2 з вуглецем з одержанням CO описується як реакція Будуара. При температурі вище 800°C CO є переважним продуктом:

СО2 + С → 2 CO (ΔH = 170 кДж/моль)

Інше джерело «водяний газ», суміш водню та монооксиду вуглецю, отриманого за допомогою ендотермічної реакції пари та вуглецю:

H2O + C → Н2 + СО (ΔH = +131 кДж/моль)

Інші подібні «синтетичні гази» можуть бути отримані з газу та інших видів палива. Оксид вуглецю також є побічним продуктом відновлення руд оксиду металу з вуглецем:

MO + C → M + CO

Окис вуглецю також одержують шляхом прямого окислення вуглецю в обмеженій кількості кисню або повітря.

2C (s) + O 2 → 2СО (g)

Оскільки СО є газ, відновний процес може керуватися шляхом нагрівання, використовуючи позитивну (сприятливу) ентропію реакції. Діаграма Елінгама показує, що утворенню СО надається перевага в порівнянні з СО2 при високих температурах.

Підготовка до лабораторії

Окис вуглецю зручно одержувати в лабораторії шляхом дегідратації мурашиної або щавлевої кислоти, наприклад, за допомогою концентрованої сірчаної кислоти. Ще одним способом є нагрівання однорідної суміші порошкоподібного металевого цинку та карбонату кальцію, який вивільняє CO і залишає оксид цинку та оксид кальцію:

Zn+CaCO3 → ZnO+CaO+CO

Нітрат срібла та йодоформ також дають окис вуглецю:

CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI

Координаційна хімія

Більшість металів утворюють координаційні комплекси, що містять ковалентно приєднаний окис вуглецю. Тільки метали в нижчих ступенях окислення з'єднуватимуться з лігандами окису вуглецю. Це з тим, що необхідна достатня щільність електронів, щоб полегшити зворотне пожертвування від металевої DXZ-орбіталі, до π * молекулярної орбіталі з СО. Неподілена пара на атомі вуглецю в СО також жертвує електронну щільність dx²-y² на металі для формування сигма-зв'язку. Ця пожертва електрона також проявляється цис-ефектом, або лабілізацією СО лігандів в цис-положенні. Карбоніл нікелю, наприклад, утворюється шляхом прямого поєднання окису вуглецю та металевого нікелю:

Ni + 4 CO → Ni (CO) 4 (1 бар, 55 ° C)

З цієї причини нікель у трубці або її частині не повинен вступати в тривалий контакт з окисом вуглецю. Карбоніл нікелю легко розкладається назад до Ni і CO при контакті з гарячими поверхнями, і цей метод використовується для промислового очищення нікелю в процесі Монда. У карбонілі нікелю та інших карбонілах, електронна пара на вуглеці взаємодіє з металом; окис вуглецю жертвує електронну пару металу. У таких ситуаціях окис вуглецю називається карбонільним лігандом. Одним з найбільш важливих карбоніл металів є пентакарбоніл заліза, Fe (CO) 5. Багато комплексів метал-CO отримують шляхом декарбонілування органічних розчинників, а не СО. Наприклад, трихлорид іридію та трифенілфосфін реагують у киплячому 2-метоксиетанолі або ДМФ, з отриманням IrCl (CO) (PPh3) 2. Карбоніли металів у координаційній хімії зазвичай вивчаються за допомогою інфрачервоної спектроскопії.

Органічна хімія та хімія основних груп елементів

У присутності сильних кислот і води оксид вуглецю вступає в реакцію з алкенами з утворенням карбонових кислот у процесі, відомому як реакції Коха-Хаафа. У реакції Гаттермана-Коха, арени перетворюються на бензальдегідні похідні в присутності AlCl3 та HCl. Літійорганічні сполуки (наприклад, бутиллітій) вступають у реакцію з окисом вуглецю, але ці реакції мало науково застосовні. Незважаючи на те, що CO реагує з карбокатіонами та карбаніонами, він відносно нереакційно здатний до органічних сполук без втручання металевих каталізаторів. З реагентами з основної групи СО проходить кілька примітних реакцій. Хлорування є промисловим процесом, що призводить до утворення важливого з'єднання фосгену. З бораном, утворює аддукт, H3BCO, який є ізоелектронним з катіоном ацилія +. ЗІ вступає у реакцію з натрієм, створюючи продукти, отримані зі зв'язку С-С. Сполуки циклогексагегексон або триквіноїл (C6O6) та циклопентанепентон або лейконова кислота (C5O5), які досі отримували лише у слідових кількостях, можна розглядати як полімери окису вуглецю. При тиску більше 5 ГПа, окис вуглецю перетворюється на твердий полімер вуглецю та кисню. Це метастабільна речовина при атмосферному тиску, але вона є потужною вибуховою речовиною.

Використання

Хімічна промисловість

Окис вуглецю є промисловим газом, який має безліч застосувань у виробництві сипких хімічних речовин. Великі кількості альдегідів отримують шляхом реакції гідроформілювання алкенів, окису вуглецю та Н2. Гідроформілювання у процесі Шелла дає можливість створювати попередники миючих засобів. Фосген, придатний для отримання ізоціанатів, полікарбонатів і поліуретанів, проводиться шляхом пропускання очищеного монооксиду вуглецю та газоподібного хлору через пористий шар активованого вугілля, який служить в якості каталізатора. Світове виробництво цієї сполуки у 1989 році оцінювалося у 2,74 млн тонн.

CO + Cl2 → COCl2

Метанол одержують шляхом гідрогенізації окису вуглецю. У спорідненій реакції, гідрування окису вуглецю пов'язане з утворенням зв'язку С-С, як у процесі Фішера-Тропша, де оксид вуглецю гідрогенізується до рідких вуглеводневих палив. Ця технологія дозволяє перетворювати вугілля або біомаси на дизельне паливо. У процесі Монсанто, окис вуглецю та метанол реагують у присутності каталізатора на основі родію та однорідної йодистоводневої кислоти з утворенням оцтової кислоти. Цей процес відповідає за більшу частину промислового виробництва оцтової кислоти. У промислових масштабах чистий окис вуглецю використовується для очищення нікелю в процесі Монда.

Забарвлення м'яса

Окис вуглецю використовується в модифікованих атмосферних системах упаковки в США, в основному при упаковці свіжих м'ясних продуктів, таких як яловичина, свинина та риба, щоб зберігати їх свіжий вигляд. Окис вуглецю з'єднується з міоглобіном з утворенням карбоксиміоглобіну, яскраво-вишнево-червоного пігменту. Карбоксіміоглобін є більш стабільним, ніж окислена форма міоглобіну, оксиміоглобіну, який може окислитися до коричневого пігменту метміоглобіну. Цей стабільний червоний колір може зберігатися набагато довше, ніж звичайне упаковане м'ясо. Типові рівні окису вуглецю, що використовуються в установках, що використовують цей процес, становлять від 0,4 до 0,5%. Ця технологія вперше визнана «загалом безпечною» (GRAS) Управлінням з контролю за продуктами та ліками США (FDA) у 2002 році для використання як вторинна пакувальна система, і не вимагає маркування. У 2004 році FDA схвалило CO як основний метод упаковки, заявивши, що CO не приховує запаху псування. Незважаючи на цю постанову, залишається спірним питання про те, чи маскує цей метод псування продуктів. У 2007 році в Палаті представників США було запропоновано законопроект, що пропонує називати модифікований процес упаковки з використанням окису вуглецю кольоровою добавкою, але законопроект не був прийнятий. Такий процес упаковки заборонено у багатьох інших країнах, включаючи Японію, Сінгапур та країни Європейського Союзу.

Медицина

У біології, окис вуглецю природно виробляється під дією гемоксигенази 1 і 2 на гем від розпаду гемоглобіну. Цей процес виробляє певну кількість карбоксигемоглобіну у нормальних людей, навіть якщо вони не вдихають окис вуглецю. Після першої доповіді про те, що окис вуглецю є нормальним нейромедіатором у 1993 році, а також одним із трьох газів, які природно модулюють запальні реакції в організмі (два інших – оксид азоту та сірководень), окис вуглецю отримав велику клінічну увагу як біологічний регулятор . У багатьох тканинах, всі три газу, як відомо, діють як протизапальні засоби, вазодилататори та підсилювачі неоваскулярного зростання. Тим не менш, ці питання є складними, оскільки неоваскулярне зростання не завжди корисне, оскільки він відіграє певну роль у зростанні пухлини, а також у розвитку вологої макулодистрофії, захворювання, ризик якого збільшується від 4 до 6 разів при курінні (головне джерело окису вуглецю у крові, у кілька разів більше, ніж природне виробництво). Існує теорія, що в деяких синапсах нервових клітин, коли відкладаються довгострокові спогади, клітина, що приймає, виробляє окис вуглецю, яка назад передається до передавальної камери, що змушує її передаватися легше в майбутньому. Деякі такі нервові клітини, як було показано, містять гуанілатциклазу, фермент, який активується окисом вуглецю. У багатьох лабораторіях по всьому світу були проведені дослідження за участю монооксиду вуглецю щодо його протизапальних та цитопротекторних властивостей. Ці властивості можуть бути використані для запобігання розвитку низки патологічних станів, у тому числі ішемічного реперфузійного ушкодження, відторгнення трансплантату, атеросклерозу, тяжкого сепсису, тяжкої малярії або аутоімунних захворювань. Були проведені клінічні випробування за участю людей, проте їх результати ще не було випущено.

Оксиди вуглецю

Останні роки у педагогічній науці віддається перевага особистісно орієнтованому навчанню. Формування індивідуальних якостей особистості відбувається у процесі діяльності: навчання, гри, праці. Тому важливим фактором навчання є організація процесу навчання, характер взаємин вчителя з учнями та учнів між собою. Виходячи з цих уявлень, я намагаюся особливим чином збудувати навчально-виховний процес. У цьому кожен учень обирає свій темп вивчення матеріалу, має можливість працювати доступному йому рівні, у ситуації успіху. На уроці вдається освоювати і вдосконалювати як предметні, а й такі загальнонавчальні вміння і навички, як постановка навчальної мети, вибір засобів і шляхів її досягнення, здійснення контролю над своїми досягненнями, корекція помилок. Учні навчаються працювати з літературою, складати конспекти, схеми, малюнки, працювати у групі, у парі, індивідуально, вести конструктивний обмін думками, логічно розмірковувати та робити висновки.

Проводити такі уроки непросто, але при успіху відчуваєш задоволення. Пропоную сценарій одного зі своїх уроків. На ньому були присутні колеги, адміністрація та психолог.

Тип уроку.Вивчення нового матеріалу.

Цілі.На основі мотивації та актуалізації опорних знань та навичок учнів розглянути будову, фізичні та хімічні властивості, отримання та застосування чадного та вуглекислого газів.

Статтю підготовлено за підтримки сайту www.Artifex.Ru. Якщо ви вирішили розширити свої знання у галузі сучасного мистецтва, то оптимальним рішенням стане відвідати сайт www.Artifex.Ru. Творчий альманах ARTIFEX дозволить вам, не виходячи з дому, ознайомитись із роботами сучасного мистецтва. Детальнішу інформацію ви зможете знайти на сайті www.Artifex.Ru. Ніколи не пізно починати розширювати свій кругозір та почуття прекрасного.

Обладнання та реактиви.Картки «Програмоване опитування», плакат-схема, прилади для одержання газів, склянки, пробірки, вогнегасник, сірники; вапняна вода, оксид натрію, крейда, соляна кислота, розчини індикаторів, H 2 SO 4 (конц.), HCOOH, Fe 2 O 3 .

Плакат-схема
«Будова молекула чадного газу (оксиду вуглецю(II)) СО»

ХІД УРОКУ

Столи для учнів у кабінеті розставлені по колу. Вчитель та учні мають можливість вільно пересісти за лабораторні столи (1, 2, 3). На урок діти сідають за навчальні столи (4, 5, 6, 7, …) один за одним за бажанням (вільні групи по 4 особи).

Вчитель. Мудре китайське прислів'я(записана красиво на дошці) говорить:

«Я чую – я забуваю,
Я бачу – я запам'ятовую,
Я роблю – розумію».

Ви погоджуєтесь з висновками китайських мудреців?

А які російські прислів'я відбивають китайську мудрість?

Діти наводять приклади.

Вчитель. Справді, лише творячи, творячи можна отримати цінний продукт: нові речовини, прилади, машини, і навіть нематеріальні цінності – висновки, узагальнення, висновки. Пропоную вам сьогодні взяти участь у дослідженні властивостей двох речовин. Відомо, що під час проходження технічного огляду автомобіля водій надає довідку про стан вихлопних газів автомобіля. Концентрація якого газу вказується у довідці?

(Відповідь СО.)

Учень. Цей газ отруйний. Потрапляючи у кров, він викликає отруєння організму («угоряння», звідси і назва оксиду – чадний газ). У кількостях, небезпечних для життя, він міститься у вихлопних газах автомобіля(зачитує повідомлення з газети про те, що пригорел насмерть водій, що заснув при працюючому двигуні в гаражі). Протиотрутою при отруєнні чадним газом служить вдихання свіжого повітря та чистого кисню. Іншим оксидом вуглецю є вуглекислий газ.

Вчитель. На ваших столах лежить картка «Програмоване опитування». Ознайомтеся з її змістом і на чистому листку позначте номери завдань, відповіді на які вам відомі на підставі вашого життєвого досвіду. Напроти номера завдання-ствердження напишіть формулу оксиду вуглецю, до якого належить це твердження.

Учні-консультанти (2 особи) збирають листи з відповідями та на основі результатів відповідей формують нові групи для подальшої роботи.

Програмоване опитування «Оксиди вуглецю»

1. Молекула цього оксиду складається з одного атома вуглецю та одного атома кисню.

2. Зв'язок між атомами в молекулі – ковалентний полярний.

3. Газ практично нерозчинний у воді.

4. У молекулі цього оксиду один атом вуглецю та два атоми кисню.

5. Запаху та кольору не має.

6. Газ розчинний у воді.

7. Не зріджується навіть при -190 ° С ( tкіп = -191,5 ° С).

8. Кислотний оксид.

9. Легко стискається, при 20 ° C під тиском 58,5 атм стає рідким, твердне в «сухий лід».

10. Чи не отруйний.

11. Несолетворний.

12. Горючий.

13. Взаємодіє із водою.

14. Взаємодіє із основними оксидами.

15. Реагує з оксидами металів, відновлюючи їх вільні метали.

16. Отримують взаємодією кислот із солями вугільної кислоти.

17. Отрута.

18. Взаємодіє зі лугами.

19. Джерело вуглецю, що засвоюється рослинами, у парниках та теплицях призводить до підвищення врожаю.

20. Використовується при газуванні води та напоїв.

Вчитель. Ознайомтеся ще раз із змістом картки. Згрупуйте інформацію в 4 блоки:

будова,

Фізичні властивості,

Хімічні властивості,

одержання.

Вчитель дає можливість виступити кожній групі учнів, узагальнює виступи. Потім учні різних груп обирають план роботи – порядок вивчення оксидів. З цією метою вони нумерують блоки інформації та обґрунтовують свій вибір. Черговість вивчення може бути такою, як записана вище, або з будь-якою іншою комбінацією зазначених чотирьох блоків.

Вчитель звертає увагу учнів на ключові моменти теми. Оскільки оксиди вуглецю є газоподібними речовинами, з ними потрібно поводитися обережно (правила техніки безпеки). Вчитель затверджує план кожної групи та розподіляє консультантів (заздалегідь підготовлених учнів).

Демонстраційні досліди

1. Переливання вуглекислого газу зі склянки на склянку.

2. Гасіння свічок у склянці в міру накопичення СО 2 .

3. У склянку з водою опустити кілька невеликих шматочків сухого льоду. Вода завирує, і з неї звалиться густий білий дим.

Газ СО 2 зріджується вже за кімнатної температури під тиском 6 МПа. У рідкому стані він зберігається та транспортується у сталевих балонах. Якщо відкрити вентиль такого балона, то рідкий СО 2 почне випаровуватися, внаслідок чого відбувається сильне охолодження і частина газу перетворюється на снігоподібну масу – сухий лід, який пресують і використовують для зберігання морозива.

4. Демонстрація вогнегасника хімічного пінного (ОХП) та пояснення принципу його роботи з використанням моделі – пробірки з пробкою та газовідвідною трубкою.

Інформація по будовоюза столом № 1 (інструкційні картки 1 та 2, будова молекул СО та СО 2).

Відомості про фізичні властивості– за столом № 2 (робота з підручником – Габрієлян О.С.Хімія-9. М: Дрофа, 2002, с. 134-135).

Дані про отримання та хімічні властивості– на столах № 3 та 4 (інструкційні картки 3 та 4, інструкція з проведення практичної роботи, с. 149–150 підручника).

Домашнє завдання

Вчитель пропонує взяти картку «Програмоване опитування» додому та під час підготовки до наступного уроку продумати способи отримання інформації. (Як ти дізнався, що газ, що вивчається, зріджується, взаємодіє з кислотою, отруйний і т.д.?)

Самостійна робота учнів

Практичну роботу групи дітей виконують із різною швидкістю. Тому тим, хто завершить роботу якнайшвидше, пропонуються ігри.

П'ятий зайвий

У чотирьох речовин можна знайти щось спільне, а п'ята речовина вибивається із ряду, зайве.

1. Вуглець, алмаз, графіт, карбід, карбін. (Карбід.)

2. Антрацит, торф, кокс, нафту, скло. (Скло.)

3. Вапняк, крейда, мармур, малахіт, кальцит. (Малахіт.)

4. Кристалічна сода, мармур, поташ, каустик, малахіт. (Каустик.)

5. Фосген, фосфін, синильна кислота, ціанід калію, сірковуглець. (Фосфін.)

6. Морська вода, мінеральна вода, дистильована вода, ґрунтова вода, тверда вода. (Дистильована вода.)

7. Вапняне молоко, пушонка, гашене вапно, вапняк, вапняна вода. (Вапняк.)

8. Li 2 3 ; (NH 4) 2 CO 3; СаСО 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO 3 .)

Синоніми

Напишіть хімічні формули речовин чи їх назви.

1. Галоген – … (Хлор чи бром.)

2. Магнезит – … (MgCO 3 .)

3. Сечовина – … ( Карбамід H 2 NC(O)NH 2 .)

4. Поташ - … (K 2 CO 3 .)

5. Сухий лід – … (CO 2 .)

6. Оксид водню – … ( Вода.)

7. Нашатирний спирт - ... ( 10% водний розчин аміаку.)

8. Солі азотної кислоти – … ( Нітрати– KNO 3 , Ca(NO 3) 2 , NaNO 3 .)

9. Природний газ – … ( Метан CН 4 .)

Антоніми

Напишіть хімічні терміни, протилежні за запропонованим значенням.

1. Окислювач – … ( Відновлювач.)

2. Донор електронів – … ( Акцептор електрони.)

3. Кислотні властивості – … ( Основні властивості.)

4. Дисоціація – … ( Асоціація.)

5. Адсорбція – … ( Десорбція.)

6. Анод – … ( Катод.)

7. Аніон – … ( Катіон.)

8. Метал – … ( Неметал.)

9. Вихідні речовини – … ( Продукти реакції.)

Пошук закономірностей

Встановіть ознаку, що поєднує вказані речовини та явища.

1. Алмаз, карбін, графіт - ... ( Алотропні модифікації вуглецю.)

2. Скло, цемент, цегла – … ( Будівельні матеріали.)

3. Дихання, гниття, виверження вулкана - ... ( Процеси, що супроводжуються виділенням вуглекислого газу.)

4. СО, 2, СН 4, SiH 4 - ... ( Сполуки елементів IV групи.)

5. NaHCO 3 , CaCO 3 , CO 2 , H 2 CO 3 - … ( Кисневі сполуки вуглецю.)

ОКСИД ВУГЛЕЦЮ (ВУГАРНИЙ ГАЗ). Вуглецю(II) оксид (чадний газ), несолеоутворюючий оксид вуглецю. Це означає, що немає кислоти, відповідної цьому оксиду. Оксид вуглецю (II) - газ без кольору і запаху, що скраплюється при атмосферному тиску при температурі -191,5о С і твердне при -205о С. Молекула СО за своєю будовою аналогічна молекулі N2: обидві містить однакову кількість електронів (такі молекули називаються ізоелектронними) , атоми в них з'єднані потрійним зв'язком (два зв'язки в молекулі СО утворені за рахунок 2р-електронів атомів вуглецю та кисню, а третій – за донорно-акцепторним механізмом за участю неподіленої електронної пари кисню та вільної 2р-орбіталі вуглецю). В результаті фізичні властивості СО та N2 (температури плавлення та кипіння, розчинність у воді і т.д.) дуже близькі.

Оксид вуглецю (II) утворюється при згоранні вуглецевмісних сполук при недостатньому доступі кисню, а також при зіткненні розпеченого вугілля з продуктом повного згоряння – вуглекислим газом: С + СО2 → 2СО. У лабораторії СО отримують дегідратацією мурашиної кислоти дією концентрованої сірчаної кислоти на рідку мурашину кислоту при нагріванні або пропусканням парів мурашиної кислоти над Р2О5: НСООН → СО + Н2О. Отримують ЗІ та розкладанням щавлевої кислоти: Н2С2О4 → ЗІ + СО2 + Н2О. Від інших газів ЗІ легко відокремити пропусканням через розчин лугу.
За звичайних умов, як і азот, хімічно досить інертний. Лише при підвищених температурах проявляється схильність до реакцій окислення, приєднання та відновлення. Так, за підвищених температур він реагує з лугами: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Ці реакції використовуються для видалення ЗІ з технічних газів.

Оксид вуглецю (II) – висококалорійне паливо: горіння супроводжується виділенням значної кількості теплоти (283 кДж на 1 моль СО). Суміші з повітрям вибухають при його вмісті від 12 до 74%; на щастя, практично такі суміші зустрічаються виключно рідко. У промисловості для отримання ЗІ проводять газифікацію твердого палива. Наприклад, продування водяної пари через шар розпеченого до 1000o З вугілля призводить до утворення водяного газу: З + Н2О → СО + Н2, що має дуже високу теплотворну здатність. Однак спалювання - далеко не найвигідніше використання водяного газу. З нього, наприклад, можна одержати (у присутності різних каталізаторів під тиском) суміш твердих, рідких та газоподібних вуглеводнів – цінну сировину для хімічної промисловості (Реакція Фішера – Тропша). З тієї ж суміші, збагативши її воднем і застосувавши необхідні каталізатори, можна отримати спирти, альдегіди, кислоти. p align="justify"> Особливе значення має синтез метанолу: СО + 2Н2 → СН3ОН - найважливішої сировини для органічного синтезу, тому цю реакцію проводять у промисловості у великих масштабах.

Реакції, у яких СО є відновником, можна продемонструвати на прикладі відновлення заліза з руди під час доменного процесу: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Відновлення оксидів металів оксидом вуглецю(II) має велике значення у металургійних процесах.

Для молекул СО характерні реакції приєднання до перехідних металів та їх сполук з утворенням комплексних сполук – карбонілів. Прикладами можуть служити рідкі або тверді карбоніли металів Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 та ін. Це дуже отруйні речовини, які при нагріванні знову розпадаються на метал та СО. Так можна одержати порошкоподібні метали високої чистоти. Іноді на конфорці газової плити видно «підтікання» металу, це – наслідок утворення та розпаду карбонілу заліза. В даний час синтезовано тисячі різноманітних карбонілів металів, що містять, крім СО, неорганічні та органічні ліганди, наприклад, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

Для СО характерна також реакція з'єднання з хлором, яка на світлі йде вже при кімнатній температурі з утворенням отруйного фосгену: CO + Cl2 → COCl2. Реакція ця ланцюгова, вона йде радикальним механізмом за участю атомів хлору і вільних радикалів COCl. Незважаючи на отруйність, фосген широко застосовується для синтезу багатьох органічних сполук.

Оксид вуглецю(II) – сильна отрута, оскільки утворює з металовмісними біологічно активними молекулами міцні комплекси; при цьому порушується тканинне дихання. Особливо страждають клітини центральної нервової системи. Зв'язування СО з атомами Fe(II) у гемоглобіні крові перешкоджає утворенню оксигемоглобліну, який переносить кисень з легень до тканин. Вже при вмісті в повітрі 0,1% цей газ витісняє з оксигемоглобіну половину кисню. У присутності СО може настати смерть від ядухи навіть за наявності великої кількості кисню. Тому СО отримав назву чадного газу. У людини, яка «пригоріла», в першу чергу страждають головний мозок і нервова система. Для порятунку необхідне перш за все чисте повітря, що не містить СО (а ще краще - чистий кисень), при цьому пов'язаний з гемоглобіном СО поступово заміщається молекулами О2 і проходить задуха. Гранично допустима середньодобова концентрація в атмосферному повітрі становить 3 мг/м3 (близько 3.10–5%), у повітрі робочої зони – 20 мг/м3.

Зазвичай в атмосфері вміст не перевищує 10–5%. Цей газ потрапляє у повітря у складі вулканічних і болотних газів, із виділеннями планктону та інших мікроорганізмів. Так, із поверхневих шарів океану в атмосферу щорічно виділяється 220 млн тонн СО. Висока концентрація СО у вугільних шахтах. Багато чадного газу утворюється під час лісових пожеж. Виплавка кожного мільйона тонн сталі супроводжується утворенням 300 – 400 т. У сумі техногенне виділення СО повітря сягає 600 млн тонн на рік, їх понад половину посідає автотранспорт. При невідрегульованому карбюраторі у вихлопних газах може бути до 12% СО! Тому в більшості країн запроваджено жорсткі норми на утримання СО у вихлопі автомобілів.

Утворення СО завжди відбувається при згоранні вуглецевмісних сполук, у тому числі деревини, при недостатньому доступі кисню, а також при зіткненні розжареного вугілля з вуглекислим газом: + СО2 → 2СО. Такі процеси відбуваються і в сільських печах. Тому передчасне закриття димаря печі для збереження тепла часто призводить до отруєння чадним газом. Не слід думати, що городяни, які не топлять печі, застраховані від отруєння СО; їм, наприклад, легко отруїтися в гаражі, що погано провітрюється, де стоїть автомобіль з працюючим мотором. Міститься СО та в продуктах згоряння природного газу на кухні. Багато авіаційних катастроф у минулому сталися через знос двигунів або погане їх регулювання: в кабіну пілотів проникав СО і отруював екіпаж. Небезпека посилюється тим, що СО неможливо виявити запахом; у цьому відношенні чадний газ небезпечніший за хлор!

Оксид вуглецю(II) мало сорбується активним вугіллям і тому звичайний протигаз не рятує від цього газу; для його поглинання необхідний додатковий гопкалітовий патрон, що містить каталізатор, який «допалює» до СО2 за допомогою кисню повітря. Каталізаторами допалювання постачається зараз дедалі більше легкових автомобілів, незважаючи на високу вартість цих каталізаторів на основі платинових металів.