Jednadžba neon hidroksida plus ugljični monoksid. Šta je ugljen monoksid? Njegova svojstva i formula. Zašto je ugljen monoksid opasan za ljude?

Fizička svojstva ugljičnog monoksida (ugljični monoksid CO) su normalna atmosferski pritisak ovisno o temperaturi na negativnim i pozitivnim vrijednostima.

U tabelama Predstavljena su sljedeća fizička svojstva CO: gustina ugljen monoksida ρ , specifična toplota at konstantan pritisak C str, koeficijenti toplotne provodljivosti λ i dinamički viskozitet μ .

Prva tabela prikazuje gustinu i specifični toplotni kapacitet ugljen monoksida CO u temperaturnom opsegu od -73 do 2727°C.

Druga tablica daje vrijednosti takvih fizičkih svojstava ugljičnog monoksida kao što su toplinska provodljivost i njegov dinamički viskozitet u temperaturnom rasponu od minus 200 do 1000°C.

Gustoća ugljičnog monoksida, poput , značajno ovisi o temperaturi - kada se ugljični monoksid CO zagrijava, njegova gustina se smanjuje. Na primjer, na sobnoj temperaturi gustina ugljen monoksida je 1,129 kg/m3, ali u procesu zagrijavanja na temperaturu od 1000°C, gustoća ovog plina se smanjuje za 4,2 puta - na vrijednost od 0,268 kg/m 3.

At normalnim uslovima(temperatura 0°C) ugljen monoksid ima gustinu od 1,25 kg/m3. Ako uporedimo njegovu gustoću s drugim uobičajenim plinovima, onda je gustoća ugljičnog monoksida u odnosu na zrak manje važna - ugljični monoksid je lakši od zraka. Takođe je lakši od argona, ali teži od azota, vodonika, helijuma i drugih lakih gasova.

Specifična toplota ugljen monoksida u normalnim uslovima je 1040 J/(kg deg). Kako temperatura ovog gasa raste, povećava se njegov specifični toplotni kapacitet. Na primjer, na 2727°C njegova vrijednost je 1329 J/(kg deg).

Gustina ugljičnog monoksida CO i njegov specifični toplinski kapacitet

t, °S	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg stepeni)	t, °S	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg stepeni)	t, °S	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg stepeni)
-73	1,689	1045	157	0,783	1053	1227	0,224	1258
-53	1,534	1044	200	0,723	1058	1327	0,21	1267
-33	1,406	1043	257	0,635	1071	1427	0,198	1275
-13	1,297	1043	300	0,596	1080	1527	0,187	1283
-3	1,249	1043	357	0,535	1095	1627	0,177	1289
0	1,25	1040	400	0,508	1106	1727	0,168	1295
7	1,204	1042	457	0,461	1122	1827	0,16	1299
17	1,162	1043	500	0,442	1132	1927	0,153	1304
27	1,123	1043	577	0,396	1152	2027	0,147	1308
37	1,087	1043	627	0,374	1164	2127	0,14	1312
47	1,053	1043	677	0,354	1175	2227	0,134	1315
57	1,021	1044	727	0,337	1185	2327	0,129	1319
67	0,991	1044	827	0,306	1204	2427	0,125	1322
77	0,952	1045	927	0,281	1221	2527	0,12	1324
87	0,936	1045	1027	0,259	1235	2627	0,116	1327
100	0,916	1045	1127	0,241	1247	2727	0,112	1329

Toplotna provodljivost ugljen monoksida u normalnim uslovima je 0,02326 W/(m deg). Povećava se sa porastom temperature i na 1000°C postaje jednaka 0,0806 W/(m deg). Treba napomenuti da je toplotna provodljivost ugljen monoksida nešto manja od ove vrednosti y.

Dinamički viskozitet ugljen monoksida na sobnoj temperaturi je 0,0246·10 -7 Pa·s. Kada se ugljični monoksid zagrije, njegova viskoznost se povećava. Ova vrsta zavisnosti dinamičke viskoznosti od temperature uočena je u . Treba napomenuti da je ugljični monoksid viskozniji od vodene pare i ugljičnog dioksida CO 2, ali ima niži viskozitet u odnosu na dušikov oksid NO i zrak.

Ugljični oksidi

Prošle godine U pedagoškoj nauci prednost se daje učenju orijentisanom prema ličnosti. Formacija individualnih kvaliteta ličnost se javlja u procesu aktivnosti: učenja, igre, rada. Zbog toga važan faktor nastava je organizacija procesa učenja, priroda odnosa između nastavnika i učenika i učenika među sobom. Na osnovu ovih ideja pokušavam na poseban način izgraditi obrazovni proces. Istovremeno, svaki učenik bira svoj tempo izučavanja gradiva, ima priliku da radi na njemu dostupnom nivou, u situaciji uspjeha. Na lekciji je moguće savladati i poboljšati ne samo specifične predmete, već i takve opšte obrazovne vještine kao što je inscenacija obrazovni cilj, biranje sredstava i načina da se to postigne, praćenje vaših postignuća, ispravljanje grešaka. Učenici uče da rade sa literaturom, prave bilješke, dijagrame, crteže, rade u grupi, u paru, individualno, konstruktivno razmjenjuju mišljenja, logički rasuđuju i donose zaključke.

Provođenje ovakvih lekcija nije lako, ali ako uspijete osjećate zadovoljstvo. Nudim skriptu za jednu od mojih lekcija. Prisustvovale su mu kolege, uprava i psiholog.

Vrsta lekcije. Učenje novog gradiva.

Ciljevi. Na osnovu motivacije i ažuriranja osnovnih znanja i vještina učenika, razmotriti strukturu, fizička i hemijska svojstva, proizvodnju i upotrebu ugljičnog dioksida i ugljičnog dioksida.

Članak je pripremljen uz podršku web stranice www.Artifex.Ru. Ako odlučite da proširite svoje znanje u oblasti savremene umetnosti, onda bi najbolje rešenje bilo da posetite sajt www.Artifex.Ru. Kreativni almanah ARTIFEX omogućiće vam da se upoznate sa delima savremene umetnosti bez napuštanja kuće. Više detaljne informacije možete ga pronaći na web stranici www.Artifex.Ru. Nikad nije kasno da počnete da širite svoje vidike i osećaj za lepo.

Oprema i reagensi. Karte „Programirana anketa“, dijagram plakata, uređaji za proizvodnju plinova, čaše, epruvete, aparat za gašenje požara, šibice; krečna voda, natrijum oksid, kreda, hlorovodonična kiselina, indikatorski rastvori, H 2 SO 4 (konc.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Dijagram postera
“Struktura molekule ugljičnog monoksida (ugljični monoksid (II)) CO”

TOKOM NASTAVE

Stolovi za studente u kabinetu su raspoređeni u krug. Nastavnik i učenici imaju mogućnost slobodnog kretanja do laboratorijskih stolova (1, 2, 3). Tokom časa djeca sjede za stolovima za učenje (4, 5, 6, 7, ...) jedni s drugima po želji (slobodne grupe od 4 osobe).

Učitelju. Mudra kineska poslovica(prelijepo napisano na tabli) čita:

„Čujem - zaboravim,
Vidim - sećam se
Da - razumem.”

Slažete li se sa zaključcima kineskih mudraca?

Koje ruske poslovice odražavaju kinesku mudrost?

Djeca daju primjere.

Učitelju. Zaista, samo stvaranjem možete dobiti vrijedan proizvod: nove supstance, instrumenti, mašine, kao i nematerijalne vrednosti - zaključci, generalizacije, zaključci. Pozivam vas danas da učestvujete u istraživanju svojstava dvije supstance. Poznato je da prilikom tehničkog pregleda automobila vozač daje potvrdu o stanju izduvnih gasova automobila. Koja je koncentracija plina navedena u certifikatu?

(O t v e t. SO.)

Student. Ovaj gas je otrovan. Kada uđe u krv, izaziva trovanje organizma („pečenje“, otuda i naziv oksida – ugljični monoksid). Nalazi se u izduvnim gasovima automobila u količinama opasnim po život.(čita se izvještaj iz novina o vozaču koji je zaspao u garaži dok je motor radio i umro). Protuotrov za trovanje ugljičnim monoksidom je udisanje svježeg zraka i čistog kisika. Drugi ugljen monoksid je ugljen-dioksid.

Učitelju. Na vašim stolovima je kartica „Programirana anketa“. Upoznajte se sa njegovim sadržajem i na praznom papiru označite brojeve onih zadataka za koje znate odgovore na osnovu svog životno iskustvo. Nasuprot broju iskaza zadatka napišite formulu ugljičnog monoksida na koju se ova izjava odnosi.

Student konsultanti (2 osobe) prikupljaju listove odgovora i na osnovu rezultata odgovora formiraju nove grupe za naredni rad.

Programirano istraživanje “Ugljični oksidi”

1. Molekul ovog oksida sastoji se od jednog atoma ugljika i jednog atoma kisika.

2. Veza između atoma u molekulu je polarna kovalentna.

3. Gas koji je praktično nerastvorljiv u vodi.

4. Molekul ovog oksida sadrži jedan atom ugljika i dva atoma kisika.

5. Nema miris ni boju.

6. Gas rastvorljiv u vodi.

7. Ne pretvara se u tečnost čak ni na –190 °C ( t kip = –191,5 °C).

8. Kiseli oksid.

9. Lako se kompresuje, na 20 °C pod pritiskom od 58,5 atm postaje tečan i stvrdne u „suvi led“.

10. Nije otrovno.

11. Ne stvara soli.

12. Zapaljivo

13. Interagira sa vodom.

14. Interagira sa bazičnim oksidima.

15. Reaguje sa oksidima metala, redukujući slobodne metale iz njih.

16. Dobiva se reakcijom kiselina sa solima ugljične kiseline.

17. I.

18. Interagira sa alkalijama.

19. Izvor ugljika koji biljke apsorbiraju u staklenicima i plastenicima dovodi do povećanja prinosa.

20. Koristi se za gaziranje vode i pića.

Učitelju. Ponovo pregledajte sadržaj kartice. Grupirajte informacije u 4 bloka:

struktura,

fizička svojstva,

hemijska svojstva,

primanje.

Nastavnik svakoj grupi učenika daje priliku da govori i sumira prezentacije. Zatim studenti različite grupe odaberite svoj plan rada - redoslijed proučavanja oksida. U tu svrhu oni numeriraju blokove informacija i opravdavaju svoj izbor. Redosled učenja može biti kao što je gore napisano, ili sa bilo kojom drugom kombinacijom od četiri označena bloka.

Nastavnik skreće pažnju učenika na ključne tačke teme. Budući da su ugljični oksidi plinovite tvari, s njima se mora pažljivo rukovati (sigurnosne upute). Nastavnik odobrava plan za svaku grupu i dodjeljuje konsultante (unaprijed pripremljene učenike).

Demonstracioni eksperimenti

1. Sipanje ugljičnog dioksida iz stakla u staklo.

2. Gašenje svijeća u čaši kako se CO 2 akumulira.

3. Stavite nekoliko malih komada suhog leda u čašu vode. Voda će proključati i iz nje će se izliti gusti bijeli dim.

CO 2 gas se ukapljuje već na sobnoj temperaturi pod pritiskom od 6 MPa. U tečnom stanju se skladišti i transportuje u čeličnim cilindrima. Ako otvorite ventil takvog cilindra, tekući CO 2 će početi da isparava, zbog čega dolazi do snažnog hlađenja i dio plina se pretvara u snijeg nalik masu - "suhi led", koji se pritiska i koristi za skladištenje sladoled.

4. Demonstracija aparata za gašenje požara hemijskom pjenom (CFO) i objašnjenje principa njegovog rada pomoću modela - epruvete sa čepom i cijevi za odvod plina.

Informacije o struktura u tabeli br. 1 (instrukcijske kartice 1 i 2, struktura molekula CO i CO 2).

Informacije o fizička svojstva – za stolom br. 2 (rad sa udžbenikom – Gabrielyan O.S. Hemija-9. M.: Drfa, 2002, str. 134–135).

Podaci o prijemu i hemijska svojstva – na tabelama br. 3 i 4 (nastavne kartice 3 i 4, uputstvo za praktičan rad, str. 149–150 udžbenika).

Praktičan rad
Priprema ugljičnog monoksida (IV) i proučavanje njegovih svojstava

Stavite nekoliko komada krede ili mramora u epruvetu i dodajte malo razrijeđene klorovodične kiseline. Brzo zatvorite cijev čepom i cijevi za izlaz plina. Stavite kraj epruvete u drugu epruvetu koja sadrži 2–3 ml krečne vode. Gledajte nekoliko minuta kako mjehurići plina prolaze kroz krečnu vodu. Zatim uklonite kraj cijevi za izlaz plina iz otopine i isperite ga u destilovanoj vodi. Stavite epruvetu u drugu epruvetu sa 2-3 ml destilovane vode i propuštajte gas kroz nju. Nakon nekoliko minuta izvadite epruvetu iz otopine i dodajte nekoliko kapi plavog lakmusa u dobivenu otopinu.

U epruvetu sipajte 2-3 ml razblaženog rastvora natrijum hidroksida i dodajte nekoliko kapi fenolftaleina. Zatim propustite gas kroz rastvor. Odgovori na pitanja.

Pitanja

1. Šta se dešava kada se kreda ili mramor nanesu hlorovodonične kiseline?

2. Zašto, kada se ugljični dioksid propušta kroz krečnu vodu, otopina prvo postaje zamućena, a zatim se vapno rastvara?

3. Šta se dešava kada se ugljen(IV) monoksid propušta kroz destilovanu vodu? Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku.

Prepoznavanje karbonata

Četiri epruvete koje su vam date sadrže kristalne supstance: natrijum sulfat, cink hlorid, kalijum karbonat, natrijum silikat. Odredite koja se supstanca nalazi u svakoj epruveti. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, ionskom i skraćenom ionskom obliku.

Zadaća

Nastavnik predlaže kući karticu “Programirano istraživanje” i, pripremajući se za sljedeću lekciju, razmišljati o načinima za dobijanje informacija. (Kako ste znali da se gas koji proučavate ukapljuje, reaguje sa kiselinom, da je otrovan, itd.?)

Samostalan rad studenti

Praktičan rad grupe dece nastupaju sa različitim brzinama. Stoga se igre nude onima koji brže završe posao.

Peti točak

Četiri supstance mogu imati nešto zajedničko, ali peta supstanca se izdvaja iz serije, suvišna je.

1. Karbon, dijamant, grafit, karbid, karabin. (Karbid.)

2. Antracit, treset, koks, ulje, staklo. (Čaša.)

3. Krečnjak, kreda, mermer, malahit, kalcit. (Malahit.)

4. Kristalna soda, mermer, potaša, kaustik, malahit. (Zajedljivo.)

5. Fozgen, fosfin, cijanovodonična kiselina, kalijum cijanid, ugljični disulfid. (Fosfin.)

6. Morska voda, mineralna voda, destilovana voda, podzemna voda, tvrda voda. (Destilovana voda.)

7. Krečno mlijeko, puh, gašeni kreč, krečnjak, krečna voda. (krečnjak.)

8. Li 2 CO 3; (NH 4) 2 CO 3; CaCO 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO3.)

Sinonimi

Pisati hemijske formule supstance ili njihova imena.

1. Halogeni -... (hlor ili brom.)

2. Magnezit – ... (MgCO 3.)

3. Urea –... ( Urea H 2 NC(O)NH 2 .)

4. Potaš - ... (K 2 CO 3.)

5. Suhi led - ... (CO 2.)

6. Vodikov oksid –... ( Voda.)

7. Amonijak -... ( 10% vodeni rastvor amonijak.)

8. Soli azotne kiseline – … (Nitrati– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Prirodni plin – ... ( Metan CH 4.)

Antonimi

Napišite hemijske termine koji su po značenju suprotni od predloženih.

1. Oksidant –... ( Redukciono sredstvo.)

2. Donator elektrona –… ( Akceptor elektrona.)

3. Svojstva kiselina – ... ( Osnovna svojstva.)

4. Disocijacija –… ( Udruženje.)

5. Adsorpcija – ... ( Desorpcija.)

6. Anoda –... ( Katoda.)

7. Anion –… ( Kation.)

8. Metal –… ( Nemetalni.)

9. Početne supstance –... ( Proizvodi reakcije.)

Potražite uzorke

Uspostaviti znak koji kombinuje navedene supstance i pojave.

1. Dijamant, karabin, grafit – ... ( Alotropske modifikacije ugljika.)

2. Staklo, cement, cigla - ... ( Građevinski materijali.)

3. Disanje, truljenje, vulkanska erupcija - ... ( Procesi praćeni oslobađanjem ugljičnog dioksida.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( Jedinjenja elemenata IV grupe.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Kiseonička jedinjenja ugljenika.)

Fizička svojstva.

Ugljen monoksid je gas bez boje i mirisa koji je slabo rastvorljiv u vodi.

t pl. 205 °C,

t kip. 191 °C

kritična temperatura =140°C

kritični pritisak = 35 atm.

Rastvorljivost CO u vodi je oko 1:40 po zapremini.

Hemijska svojstva.

U normalnim uslovima, CO je inertan; kada se zagrije - redukcijski agens; oksid koji ne stvara soli.

1) sa kiseonikom

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) sa metalnim oksidima

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) sa hlorom (na svjetlu)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (fozgen)

4) reaguje sa alkalnim topljenjem (pod pritiskom)

CO + NaOH = HCOONa (natrijum mravlja kiselina (natrijum format)

5) formira karbonile sa prelaznim metalima

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Ugljen monoksid ne reaguje hemijski sa vodom. CO takođe ne reaguje sa alkalijama i kiselinama. Izuzetno je otrovan.

Sa hemijske strane, ugljen monoksid karakteriše uglavnom njegova sklonost ka reakcijama adicije i redukciona svojstva. Međutim, obje ove tendencije se obično javljaju samo kada povišene temperature. U ovim uslovima CO se kombinuje sa kiseonikom, hlorom, sumporom, nekim metalima itd. Istovremeno, ugljen monoksid, kada se zagreva, redukuje mnoge okside u metale, što je veoma važno za metalurgiju. Uz zagrijavanje, povećanje kemijske aktivnosti CO često je uzrokovano njegovim otapanjem. Dakle, u rastvoru je sposoban da redukuje soli Au, Pt i nekih drugih elemenata u slobodne metale već na uobičajenim temperaturama.

Na povišenim temperaturama i visoki pritisci dolazi do interakcije CO sa vodom i kaustičnim alkalijama: u prvom slučaju nastaje HCOOH, a u drugom natrijum mravlja kiselina. Poslednja reakcija teče na 120 °C, pritisak 5 atm i nalazi tehničku upotrebu.

Redukcija paladij klorida u otopini je jednostavna prema općoj shemi:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

služi kao najčešće korištena reakcija za otkrivanje ugljičnog monoksida u mješavini plinova. Čak i vrlo male količine CO se lako detektuju blagim obojenjem rastvora usled oslobađanja fino zdrobljenog metala paladijuma. Kvantitativno određivanje CO se zasniva na reakciji:

5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.

Oksidacija CO u otopini često se događa značajnom brzinom samo u prisustvu katalizatora. Prilikom odabira potonjeg, glavnu ulogu igra priroda oksidacijskog sredstva. Tako KMnO 4 najbrže oksidira CO u prisustvu fino usitnjenog srebra, K 2 Cr 2 O 7 - u prisustvu živinih soli, KClO 3 - u prisustvu OsO 4. Općenito, po svojim redukcijskim svojstvima, CO je sličan molekularnom vodoniku, a njegova aktivnost u normalnim uvjetima je veća od aktivnosti ovog drugog. Zanimljivo je da postoje bakterije koje oksidacijom CO dobijaju energiju koja im je potrebna za život.

Komparativna aktivnost CO i H 2 kao redukcionih agenasa može se proceniti proučavanjem reverzibilna reakcija:

H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,

čije je stanje ravnoteže na visoke temperature se uspostavlja prilično brzo (naročito u prisustvu Fe 2 O 3). Na 830 °C, ravnotežna smjesa sadrži jednake količine CO i H2, odnosno afinitet oba plina prema kisiku je isti. Ispod 830 °C jači reduktor je CO, iznad - H2.

Vezivanje jednog od proizvoda gore razmatrane reakcije, u skladu sa zakonom djelovanja mase, pomjera njegovu ravnotežu. Stoga, propuštanjem mješavine ugljičnog monoksida i vodene pare preko kalcijum oksida, vodik se može dobiti prema šemi:

H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.

Ova reakcija se dešava već na 500 °C.

U zraku, CO se zapali na oko 700 °C i sagorijeva plavim plamenom do CO 2:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.

Značajno oslobađanje topline koje prati ovu reakciju čini ugljični monoksid vrijednim plinovitim gorivom. Međutim, najčešće se koristi kao polazni proizvod za sintezu različitih organskih tvari.

Sagorevanje debelih slojeva uglja u pećima odvija se u tri faze:

1) C + O 2 = CO 2; 2) CO 2 + C = 2 CO; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

Ako se cijev prerano zatvori, stvara se nedostatak kisika u peći, što može uzrokovati širenje CO po zagrijanoj prostoriji i dovesti do trovanja (dimova). Treba napomenuti da miris “ugljičnog monoksida” ne uzrokuje CO, već nečistoće nekih organskih tvari.

CO plamen može imati temperaturu do 2100 °C. Reakcija sagorevanja CO interesantna je po tome što se zagreva na 700-1000 °C, odvija se primetnom brzinom samo u prisustvu tragova vodene pare ili drugih gasova koji sadrže vodonik (NH 3, H 2 S, itd.). Ovo je zbog lančani karakter reakcija koja se razmatra, a koja se odvija kroz međuformiranje OH radikala prema sljedećim shemama:

H + O 2 = HO + O, zatim O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, itd.

Na vrlo visokim temperaturama, reakcija sagorijevanja CO postaje primjetno reverzibilna. Sadržaj CO 2 u ravnotežnoj mješavini (pod pritiskom od 1 atm) iznad 4000 °C može biti zanemarljivo mali. Sam molekul CO je toliko termički stabilan da se ne raspada čak ni na 6000 °C. Molekuli CO su otkriveni u međuzvjezdanom mediju. Kada CO djeluje na metal K na 80 °C, formira se bezbojno kristalno, visoko eksplozivno jedinjenje sastava K 6 C 6 O 6. Eliminacijom kalija ova supstanca se lako pretvara u ugljični monoksid C 6 O 6 („trikinon“), koji se može smatrati produktom polimerizacije CO. Njegova struktura odgovara šestočlanom prstenu formiranom od atoma ugljika, od kojih je svaki povezan dvostrukom vezom s atomima kisika.

Interakcija CO sa sumporom prema reakciji:

CO + S = COS + 29 kJ

Brzo ide samo na visokim temperaturama. Nastali ugljen-tioksid (O=C=S) je bezbojni gas bez mirisa (t.t. -139, bp -50 °C). Ugljen (II) monoksid je sposoban da se direktno kombinuje sa određenim metalima. Kao rezultat, nastaju karbonili metala, koje treba smatrati složenim spojevima.

Ugljen(II) monoksid takođe formira kompleksna jedinjenja sa nekim solima. Neki od njih (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, itd.) su stabilni samo u rastvoru. Formiranje potonje supstance je povezano sa apsorpcijom ugljen monoksida (II) rastvorom CuCl u jakoj HCl. Slična jedinjenja se očigledno formiraju u rastvoru amonijaka CuCl, koji se često koristi za apsorpciju CO u analizi gasova.

Potvrda.

Ugljični monoksid nastaje kada ugljik sagorijeva u nedostatku kisika. Najčešće se dobiva kao rezultat interakcije ugljičnog dioksida s vrućim ugljem:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Ova reakcija je reverzibilna i njena ravnoteža ispod 400 °C je skoro potpuno pomerena ulevo, a iznad 1000 °C - udesno (slika 7). Međutim, uspostavlja se primjetnom brzinom samo na visokim temperaturama. Stoga je u normalnim uslovima CO prilično stabilan.

Rice. 7. Ravnoteža CO 2 + C = 2 CO.

Formiranje CO iz elemenata slijedi jednačinu:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.

Pogodno je dobiti male količine CO razgradnjom mravlje kiseline: HCOOH = H 2 O + CO

Ova reakcija se lako dešava kada HCOOH reaguje sa vrućom, jakom sumpornom kiselinom. U praksi se ova priprema vrši ili djelovanjem konc. sumporne kiseline u tečni HCOOH (kada se zagrije) ili propuštanjem pare potonjeg preko fosfornog hemipentaoksida. Interakcija HCOOH s klorosulfonskom kiselinom prema shemi:

HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO

Već radi na normalnim temperaturama.

Pogodna metoda za laboratorijsku proizvodnju CO može biti zagrijavanje konc. sumporna kiselina, oksalna kiselina ili kalijum željezni sulfid. U prvom slučaju, reakcija se odvija prema sljedećoj shemi: H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

Zajedno sa CO oslobađa se i ugljični dioksid koji se može zadržati propuštanjem mješavine plina kroz otopinu barij hidroksida. U drugom slučaju, jedini plinoviti proizvod je ugljični monoksid:

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

Velike količine CO se može dobiti nepotpunim sagorijevanjem ugalj u specijalnim pećima - gasnim generatorima. Konvencionalni („vazdušni“) generatorski gas sadrži u proseku (volumen %): CO-25, N2-70, CO 2 -4 i male nečistoće drugih gasova. Kada sagorijeva, proizvodi 3300-4200 kJ po m3. Zamjena običnog zraka kisikom dovodi do značajnog povećanja sadržaja CO (i povećanja kalorijske vrijednosti plina).

Još više CO se nalazi u vodenom plinu, koji se sastoji (u idealnom slučaju) od mješavine jednakih volumena CO i H 2 i proizvodi 11.700 kJ/m 3 pri sagorijevanju. Ovaj plin se dobija uduvavanjem vodene pare kroz sloj vrućeg uglja, a na oko 1000 °C interakcija se odvija prema jednačini:

H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.

Reakcija stvaranja vodenog plina događa se apsorpcijom topline, ugalj se postepeno hladi i da bi se održao u vrućem stanju, potrebno je naizmjenično prolazak vodene pare s prolaskom zraka (ili kisika) u plin. generator. S tim u vezi, vodeni gas sadrži približno CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 i N 2 -6%. Široko se koristi za sintezu raznih organskih spojeva.

Često se dobija mešani gas. Proces njegovog dobijanja svodi se na istovremeno uduvavanje vazduha i vodene pare kroz sloj vrelog uglja, tj. kombinacija obje gore opisane metode - Dakle, sastav miješanog plina je srednji između generatora i vode. U prosjeku sadrži: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 i N 2 -50%. Njegov kubni metar sagorijeva proizvodi oko 5400 kJ.

Jedinjenja ugljenika. Ugljen monoksid (II)- ugljenmonoksid je jedinjenje bez mirisa i boje, gori plavkastim plamenom, lakši je od vazduha i slabo je rastvorljiv u vodi.

CO- oksid koji ne stvara so, ali pri prolasku lužine u talinu pod visokim pritiskom formira so mravlje kiseline:

CO +KOH = HCOOK

Zbog toga COčesto se smatra anhidridom mravlje kiseline:

HCOOH = CO + H 2 O,

Reakcija se odvija pod dejstvom koncentrovane sumporne kiseline.

Struktura ugljen monoksida (II).

Oksidacijsko stanje +2. Veza izgleda ovako:

Strelica pokazuje dodatnu vezu, koju formira mehanizam donor-akceptor zbog usamljenog para elektrona atoma kiseonika. Zbog toga je veza u oksidu vrlo jaka, pa oksid može ući u oksidaciono-redukcione reakcije samo na visokim temperaturama.

Priprema ugljičnog monoksida (II).

1. Dobija se tokom reakcije oksidacije jednostavnih supstanci:

2 C + O 2 = 2 CO,

C + CO 2 = 2 CO,

2. Nakon oporavka CO sam ugljik ili metali. Reakcija se javlja kada se zagrije:

Hemijska svojstva ugljičnog monoksida (II).

1. U normalnim uslovima, ugljen monoksid ne stupa u interakciju sa kiselinama ili bazama.

2. U atmosferskom kiseoniku, ugljen monoksid gori plavkastim plamenom:

2CO + O 2 = 2CO 2,

3. Na temperaturi, ugljen monoksid redukuje metale iz oksida:

FeO + CO = Fe + CO 2,

4. Kada ugljen monoksid reaguje sa hlorom, nastaje otrovni gas - fosgen. Reakcija se javlja nakon zračenja:

CO + Cl 2 = COCl 2,

5. Ugljenmonoksid reaguje sa vodom:

CO +H 2 O = CO 2 + H 2,

Reakcija je reverzibilna.

6. Kada se zagreje, ugljen monoksid stvara metil alkohol:

CO + 2H 2 = CH 3 OH,

7. Ugljen monoksid se formira sa metalima karbonili(isparljiva jedinjenja).

Fizička svojstva.

Ugljen monoksid je gas bez boje i mirisa koji je slabo rastvorljiv u vodi.

t pl. 205 °C,
t kip. 191 °C
kritična temperatura =140°C
kritični pritisak = 35 atm.
Rastvorljivost CO u vodi je oko 1:40 po zapremini.

Hemijska svojstva.

U normalnim uslovima, CO je inertan; kada se zagrije - redukcijski agens; oksid koji ne stvara soli.

1) sa kiseonikom

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) sa metalnim oksidima

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) sa hlorom (na svjetlu)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (fozgen)

4) reaguje sa alkalnim topljenjem (pod pritiskom)

CO + NaOH = HCOONa (natrijum mravlja kiselina (natrijum format)

5) formira karbonile sa prelaznim metalima

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Ugljen monoksid ne reaguje hemijski sa vodom. CO takođe ne reaguje sa alkalijama i kiselinama. Izuzetno je otrovan.

Sa hemijske strane, ugljen monoksid karakteriše uglavnom njegova sklonost ka reakcijama adicije i redukciona svojstva. Međutim, oba ova trenda se obično javljaju samo na povišenim temperaturama. U ovim uslovima CO se kombinuje sa kiseonikom, hlorom, sumporom, nekim metalima itd. Istovremeno, ugljen monoksid, kada se zagreva, redukuje mnoge okside u metale, što je veoma važno za metalurgiju.

Uz zagrijavanje, povećanje kemijske aktivnosti CO često je uzrokovano njegovim otapanjem. Dakle, u rastvoru je sposoban da redukuje soli Au, Pt i nekih drugih elemenata u slobodne metale već na uobičajenim temperaturama.

Pri povišenim temperaturama i visokim pritiscima CO stupa u interakciju s vodom i kaustičnim alkalijama: u prvom slučaju nastaje HCOOH, a u drugom natrijum mravlja kiselina. Posljednja reakcija se odvija na 120 °C, tlaku od 5 atm i koristi se tehnički.

Redukcija paladij klorida u otopini je jednostavna prema općoj shemi:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.

Komparativna aktivnost CO i H2 kao redukcionih agenasa može se procijeniti proučavanjem reverzibilne reakcije:

ravnotežno stanje koje se na visokim temperaturama uspostavlja prilično brzo (naročito u prisustvu Fe 2 O 3). Na 830 °C, ravnotežna smjesa sadrži jednake količine CO i H2, odnosno afinitet oba plina prema kisiku je isti. Ispod 830 °C jači reduktor je CO, iznad - H2.

H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.

Ova reakcija se dešava već na 500 °C.

U zraku, CO se zapali na oko 700 °C i sagorijeva plavim plamenom do CO 2:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 kJ.

Sagorevanje debelih slojeva uglja u pećima odvija se u tri faze:

1) C + O 2 = CO 2;

2) CO 2 + C = 2 CO;

3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

CO plamen može imati temperaturu do 2100 °C. Reakcija sagorevanja CO interesantna je po tome što se zagreva na 700-1000 °C, odvija se primetnom brzinom samo u prisustvu tragova vodene pare ili drugih gasova koji sadrže vodonik (NH 3, H 2 S, itd.). To je zbog lančane prirode reakcije koja se razmatra, a koja se događa kroz međuformiranje OH radikala prema sljedećim shemama:

H + O 2 = HO + O, zatim O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H, itd.

Kada CO djeluje na metal K na 80 °C, formira se bezbojno kristalno, visoko eksplozivno jedinjenje sastava K 6 C 6 O 6. Eliminacijom kalija ova supstanca se lako pretvara u ugljični monoksid C 6 O 6 („trikinon“), koji se može smatrati produktom polimerizacije CO. Njegova struktura odgovara šestočlanom prstenu formiranom od atoma ugljika, od kojih je svaki povezan dvostrukom vezom s atomima kisika.

Interakcija CO sa sumporom prema reakciji:

CO + S = COS + 29 kJ

Brzo ide samo na visokim temperaturama.

Nastali ugljen-tioksid (O=C=S) je bezbojni gas bez mirisa (t.t. -139, bp -50 °C).

Ugljen (II) monoksid je sposoban da se direktno kombinuje sa određenim metalima. Kao rezultat, nastaju karbonili metala, koje treba smatrati složenim spojevima.

Potvrda.

Ugljični monoksid nastaje kada ugljik sagorijeva u nedostatku kisika. Najčešće se dobiva kao rezultat interakcije ugljičnog dioksida s vrućim ugljem:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Rice. 7. Ravnoteža CO 2 + C = 2 CO.

Formiranje CO iz elemenata slijedi jednačinu:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 kJ.

Pogodno je dobiti male količine CO razgradnjom mravlje kiseline:

HCOOH = H 2 O + CO

HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO

Već radi na normalnim temperaturama.

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O.

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

Velike količine CO mogu se dobiti nepotpunim sagorevanjem uglja u specijalnim pećima – gasnim generatorima. Konvencionalni („vazdušni“) generatorski gas sadrži u proseku (volumen %): CO-25, N2-70, CO 2 -4 i male nečistoće drugih gasova. Kada sagorijeva, proizvodi 3300-4200 kJ po m3. Zamjena običnog zraka kisikom dovodi do značajnog povećanja sadržaja CO (i povećanja kalorijske vrijednosti plina).

H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.

Aplikacija.

Voda i miješani plinovi (sadrže CO) koriste se kao gorivo i sirovina u hemijskoj industriji. Važni su, na primjer, kao jedan od izvora za dobivanje mješavine dušika i vodika za sintezu amonijaka. Kada se zajedno s vodenom parom prođu preko katalizatora zagrijanog na 500 °C (uglavnom Fe 2 O 3), dolazi do reverzibilne reakcije:

H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 kJ,

čija je ravnoteža snažno pomaknuta udesno.

Nastali ugljen dioksid se zatim uklanja ispiranjem vodom (pod pritiskom), a preostali CO se uklanja amonijačnim rastvorom soli bakra. Ovo ostavlja gotovo čisti dušik i vodonik. Shodno tome, podešavanjem relativnih količina generatorskih i vodenih gasova, moguće je dobiti N 2 i H 2 u traženom volumetrijskom odnosu. Pre nego što se unese u kolonu za sintezu, mešavina gasa se suši i čisti od nečistoća koje trovaju katalizator.

CO 2 molekula

Molekul CO karakterizira d(CO) = 113 pm, njegova energija disocijacije je 1070 kJ/mol, što je veće od ostalih dvoatomskih molekula. Razmotrimo elektronsku strukturu CO, gdje su atomi međusobno povezani dvostrukom kovalentnom vezom i jednom vezom donor-akceptor, pri čemu je kisik donor, a ugljik akceptor.

Uticaj na organizam.

Ugljen monoksid je veoma otrovan. Prvi znaci akutno trovanje CO are glavobolja i vrtoglavica, praćena gubitkom svesti. Maksimalna dozvoljena koncentracija CO u vazduhu industrijska preduzeća smatra se 0,02 mg/l. Glavni protuotrov za trovanje CO je Svježi zrak. Kratkotrajno udisanje pare amonijaka je također korisno.

Ekstremna toksičnost CO, nedostatak boje i mirisa, kao i njegova vrlo slaba apsorpcija aktivni ugljen obična gas maska čini ovaj gas posebno opasnim. Pitanje zaštite od njega riješeno je izradom posebnih gas maski, čija je kutija bila napunjena mješavinom različitih oksida (uglavnom MnO 2 i CuO). Učinak ove mješavine (“hopkalita”) svodi se na katalitičko ubrzanje reakcije oksidacije CO u CO 2 kisikom iz atmosfere. U praksi, hopkalitne gas maske su vrlo nezgodne, jer vas tjeraju da udišete zagrijani zrak (kao rezultat reakcije oksidacije).

Biti u prirodi.

Ugljen monoksid je deo atmosfere (10-5 vol.%). U proseku, 0,5% CO sadrži duvanski dim i 3% - izduvne gasove iz motora sa unutrašnjim sagorevanjem.