μονοξείδιο του άνθρακα, ή μονοξείδιο του άνθρακαΤο (CO) είναι ένα άχρωμο, άοσμο και άγευστο αέριο. Καίγεται με μπλε φλόγα σαν υδρογόνο. Εξαιτίας αυτού, οι χημικοί το μπέρδεψαν με το υδρογόνο το 1776 όταν έκαναν για πρώτη φορά μονοξείδιο του άνθρακα θερμαίνοντας οξείδιο του ψευδαργύρου με άνθρακα. Το μόριο αυτού του αερίου έχει ισχυρό τριπλό δεσμό, όπως το μόριο του αζώτου. Γι' αυτό υπάρχει κάποια ομοιότητα μεταξύ τους: τα σημεία τήξης και βρασμού είναι σχεδόν τα ίδια. Το μόριο μονοξειδίου του άνθρακα έχει υψηλή αξίαδυναμικό ιονισμού.
Οξειδωμένο, το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνεται ένας μεγάλος αριθμός απόθερμική ενέργεια. Γι' αυτό το μονοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται στα συστήματα θέρμανσης.
μονοξείδιο του άνθρακα σε χαμηλές θερμοκρασίεςσχεδόν δεν αντιδρά με άλλες ουσίες, στην περίπτωση υψηλών θερμοκρασιών η κατάσταση είναι διαφορετική. Οι αντιδράσεις προσθήκης διαφόρων οργανική ύλη. Ένα μείγμα CO και οξυγόνου σε ορισμένες αναλογίες είναι πολύ επικίνδυνο λόγω της πιθανότητας έκρηξής του.
Λήψη μονοξειδίου του άνθρακα
Σε εργαστηριακές συνθήκες, το μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται με αποσύνθεση. Εμφανίζεται υπό την επίδραση θερμού συμπυκνωμένου θειικού οξέος ή όταν διέρχεται από οξείδιο του φωσφόρου. Ένας άλλος τρόπος είναι ότι ένα μείγμα μυρμηκικού και οξαλικού οξέος θερμαίνεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Το εκλυόμενο CO μπορεί να αφαιρεθεί από αυτό το μείγμα περνώντας το από νερό βαρίτη (κορεσμένο διάλυμα).
Ο κίνδυνος του μονοξειδίου του άνθρακα
Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για τον άνθρωπο. Προκαλεί σοβαρή δηλητηρίαση, συχνά μπορεί να προκαλέσει θάνατο. Το θέμα είναι ότι το μονοξείδιο του άνθρακα έχει την ικανότητα να αντιδρά με την αιμοσφαιρίνη του αίματος, η οποία μεταφέρει οξυγόνο σε όλα τα κύτταρα του σώματος. Ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης, σχηματίζεται καρβοαιμοσφαιρίνη. Λόγω της έλλειψης οξυγόνου, τα κύτταρα βιώνουν την πείνα.
Μπορεί να διακριθεί τα ακόλουθα συμπτώματαδηλητηρίαση: ναυτία, έμετος, πονοκέφαλο, απώλεια αντίληψης χρώματος, αναπνευστική δυσχέρεια και άλλα. Ένα άτομο που έχει δηλητηριαστεί από μονοξείδιο του άνθρακα χρειάζεται τις πρώτες βοήθειες το συντομότερο δυνατό. Πρώτα πρέπει να το τραβήξετε έξω Καθαρός αέραςκαι βάλτε μια μπατονέτα βουτηγμένη σε αμμωνία στη μύτη. Στη συνέχεια, τρίψτε το στήθος του θύματος και εφαρμόστε θερμαντικά επιθέματα στα πόδια του. Συνιστάται άφθονο ζεστό ρόφημα. Είναι απαραίτητο να καλέσετε έναν γιατρό αμέσως μετά την ανακάλυψη των συμπτωμάτων.
- Κατηγορία κινδύνου ΟΗΕ 2.3
- Δευτερεύων κίνδυνος του ΟΗΕ 2.1
Η δομή του μορίου
Το μόριο CO, όπως και το ισοηλεκτρονικό μόριο αζώτου, έχει τριπλό δεσμό. Δεδομένου ότι αυτά τα μόρια είναι παρόμοια στη δομή, οι ιδιότητές τους είναι επίσης παρόμοιες - πολύ χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού, κοντινές τιμές τυπικών εντροπιών κ.λπ.
Μέσα στη μέθοδο δεσμούς σθένουςΗ δομή του μορίου CO μπορεί να περιγραφεί με τον τύπο: C≡O: και ο τρίτος δεσμός σχηματίζεται σύμφωνα με τον μηχανισμό δότη-δέκτη, όπου ο άνθρακας είναι ένας δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων και το οξυγόνο είναι ένας δότης.
Λόγω της παρουσίας ενός τριπλού δεσμού, το μόριο του CO είναι πολύ ισχυρό (η ενέργεια διάστασης είναι 1069 kJ / mol, ή 256 kcal / mol, που είναι μεγαλύτερη από αυτή οποιουδήποτε άλλου διατομικού μορίου) και έχει μικρή διαπυρηνική απόσταση (d C≡O = 0,1128 nm ή 1, 13 Α).
Το μόριο είναι ασθενώς πολωμένο, η ηλεκτρική ροπή του διπόλου του μ = 0,04·10 -29 C·m (διεύθυνση της διπολικής ροπής O - →C +). Δυναμικό ιοντισμού 14,0 V, σταθερά σύζευξης δύναμης k = 18,6.
Ιστορικό ανακάλυψης
Το μονοξείδιο του άνθρακα παρήχθη για πρώτη φορά από τον Γάλλο χημικό Jacques de Lasson όταν το οξείδιο του ψευδαργύρου θερμάνθηκε με άνθρακα, αλλά αρχικά θεωρήθηκε λανθασμένα με υδρογόνο επειδή κάηκε με μπλε φλόγα. Το γεγονός ότι αυτό το αέριο περιέχει άνθρακα και οξυγόνο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο χημικό William Cruikshank. Το μονοξείδιο του άνθρακα έξω από την ατμόσφαιρα της Γης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Βέλγο επιστήμονα M. Mizhot (M. Migeotte) το 1949 από την παρουσία της κύριας δονητικής-περιστροφικής ζώνης στο φάσμα υπερύθρων του Ήλιου.
Μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα της Γης
Υπάρχουν φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές εισόδου στην ατμόσφαιρα της Γης. Υπό φυσικές συνθήκες, στην επιφάνεια της Γης, το CO σχηματίζεται κατά την ατελή αναερόβια αποσύνθεση οργανικών ενώσεων και κατά την καύση βιομάζας, κυρίως κατά τη διάρκεια πυρκαγιών δασών και στέπας. Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται στο έδαφος τόσο βιολογικά (απεκκρίνεται από ζωντανούς οργανισμούς) όσο και μη βιολογικά. Η απελευθέρωση μονοξειδίου του άνθρακα λόγω φαινολικών ενώσεων που είναι κοινές σε εδάφη που περιέχουν ομάδες OCH 3 ή OH σε ορθο- ή παρα-θέσεις σε σχέση με την πρώτη ομάδα υδροξυλίου έχει αποδειχθεί πειραματικά.
Η συνολική ισορροπία παραγωγής μη βιολογικού CO και η οξείδωσή του από μικροοργανισμούς εξαρτάται από το συγκεκριμένο περιβαλλοντικές συνθήκες, κυρίως για την υγρασία και την αξία. Για παράδειγμα, από άνυδρα εδάφη, το μονοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται απευθείας στην ατμόσφαιρα, δημιουργώντας έτσι τοπικά μέγιστα στη συγκέντρωση αυτού του αερίου.
Στην ατμόσφαιρα, το CO είναι το προϊόν αλυσιδωτών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν μεθάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες (κυρίως ισοπρένιο).
Η κύρια ανθρωπογενής πηγή CO είναι σήμερα τα καυσαέρια των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται όταν τα καύσιμα υδρογονανθράκων καίγονται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης σε ανεπαρκείς θερμοκρασίες ή σε κακώς συντονισμένο σύστημα παροχής αέρα (δεν παρέχεται αρκετό οξυγόνο για την οξείδωση του CO σε CO 2 ). Στο παρελθόν, ένα σημαντικό ποσοστό των ανθρωπογενών εκπομπών CO στην ατμόσφαιρα προερχόταν από αέριο φωτισμού που χρησιμοποιήθηκε για φωτισμό εσωτερικών χώρων τον 19ο αιώνα. Στη σύνθεση, αντιστοιχούσε περίπου σε αέριο νερού, δηλαδή περιείχε έως και 45% μονοξείδιο του άνθρακα. Επί του παρόντος, στον τομέα κοινής ωφέλειας, αυτό το αέριο έχει αντικατασταθεί από πολύ λιγότερο τοξικό φυσικό αέριο (κατώτεροι εκπρόσωποι ομόλογες σειρέςαλκάνια - προπάνιο κ.λπ.)
Η πρόσληψη CO από φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές είναι περίπου η ίδια.
Το μονοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα βρίσκεται σε γρήγορο κύκλο: ο μέσος χρόνος παραμονής είναι περίπου 0,1 έτος, οξειδωμένος από υδροξύλιο σε διοξείδιο του άνθρακα.
Παραλαβή
βιομηχανικό τρόπο
2C + O 2 → 2CO (το θερμικό αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι 22 kJ),
2. ή κατά τη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα με ζεστό άνθρακα:
CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).
Αυτή η αντίδραση συμβαίνει συχνά σε έναν κλίβανο όταν ο αποσβεστήρας του κλιβάνου είναι πολύ νωρίς κλειστός (μέχρι να καούν εντελώς τα κάρβουνα). Το μονοξείδιο του άνθρακα που προκύπτει, λόγω της τοξικότητάς του, προκαλεί φυσιολογικές διαταραχές ("burnout") και ακόμη και θάνατο (βλ. παρακάτω), εξ ου και ένα από τα ασήμαντα ονόματα - "μονοξείδιο του άνθρακα". Η εικόνα των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στον κλίβανο φαίνεται στο διάγραμμα.
Η αντίδραση μείωσης του διοξειδίου του άνθρακα είναι αναστρέψιμη, η επίδραση της θερμοκρασίας στην κατάσταση ισορροπίας αυτής της αντίδρασης φαίνεται στο γράφημα. Η ροή της αντίδρασης προς τα δεξιά παρέχει τον παράγοντα εντροπίας και προς τα αριστερά - τον παράγοντα ενθαλπίας. Σε θερμοκρασίες κάτω των 400°C, η ισορροπία μετατοπίζεται σχεδόν πλήρως προς τα αριστερά και σε θερμοκρασίες άνω των 1000°C προς τα δεξιά (στην κατεύθυνση του σχηματισμού CO). Σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο ρυθμός αυτής της αντίδρασης είναι πολύ αργός, οπότε το μονοξείδιο του άνθρακα στο φυσιολογικές συνθήκεςαρκετά σταθερό. Αυτή η ισορροπία έχει ένα ειδικό όνομα ισορροπία μπουντουάρ.
3. Μείγματα μονοξειδίου του άνθρακα με άλλες ουσίες λαμβάνονται με τη διέλευση αέρα, υδρατμών κ.λπ. μέσα από ένα στρώμα θερμού κοκ, πέτρας ή λιγνίτηςκ.λπ. (βλ. αέριο παραγωγής, αέριο νερού, μικτό αέριο, αέριο σύνθεσης).
εργαστηριακή μέθοδο
TLV (μέγιστη συγκέντρωση κατωφλίου, ΗΠΑ): 25 MPC r.z. σύμφωνα με τα πρότυπα υγιεινής GN 2.2.5.1313-03 είναι 20 mg/m³
Προστασία από το μονοξείδιο του άνθρακα
Λόγω της τόσο καλής θερμογόνου δύναμης, το CO είναι συστατικό διαφόρων τεχνικών μιγμάτων αερίων (βλ., για παράδειγμα, αέριο γεννήτριας) που χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, για θέρμανση.
αλογόνα. Μεγαλύτερο πρακτική χρήσηέλαβε μια αντίδραση με χλώριο:
CO + Cl 2 → COCl 2
Η αντίδραση είναι εξώθερμη, η θερμική της επίδραση είναι 113 kJ, παρουσία καταλύτη (ενεργού άνθρακα) προχωρά ήδη σε θερμοκρασία δωματίου. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται φωσγένιο - μια ουσία που έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη σε διάφορους κλάδους της χημείας (και επίσης ως παράγοντας χημικού πολέμου). Με ανάλογες αντιδράσεις, μπορούν να ληφθούν COF 2 (καρβονυλοφθορίδιο) και COBr 2 (καρβονυλοβρωμίδιο). Δεν ελήφθη καρβονυλοϊωδίδιο. Η εξωθερμικότητα των αντιδράσεων μειώνεται γρήγορα από F σε I (για αντιδράσεις με F 2, το θερμικό αποτέλεσμα είναι 481 kJ, με Br 2 - 4 kJ). Είναι επίσης δυνατό να ληφθούν μικτά παράγωγα, όπως το COFCl (για λεπτομέρειες, βλ. παράγωγα αλογόνου του ανθρακικού οξέος).
Με την αντίδραση του CO με F2, εκτός από το καρβονυλοφθορίδιο, μπορεί να ληφθεί μια ένωση υπεροξειδίου (FCO) 2 O 2. Τα χαρακτηριστικά του: σημείο τήξης -42°C, σημείο βρασμού +16°C, έχει χαρακτηριστική οσμή (παρόμοια με τη μυρωδιά του όζοντος), όταν θερμαίνεται πάνω από 200°C αποσυντίθεται με έκρηξη (προϊόντα αντίδρασης CO 2 , O 2 και COF 2), σε όξινο περιβάλλοναντιδρά με ιωδιούχο κάλιο σύμφωνα με την εξίσωση:
(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2
Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με τα χαλκογόνα. Με το θείο σχηματίζει θειούχο άνθρακα COS, η αντίδραση προχωρά όταν θερμαίνεται, σύμφωνα με την εξίσωση:
CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K
Παρόμοιο σελονοξείδιο COSe και τελλουροξείδιο COTe έχουν επίσης ληφθεί.
Επαναφέρει το SO 2:
SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S
Με τα μέταλλα μετάπτωσης σχηματίζει πολύ πτητικές, εύφλεκτες και τοξικές ενώσεις - καρβονύλια, όπως Cr (CO) 6, Ni (CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 κ.λπ.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ελαφρώς διαλυτό στο νερό, αλλά δεν αντιδρά με αυτό. Επίσης, δεν αντιδρά με διαλύματα αλκαλίων και οξέων. Ωστόσο, αντιδρά με τήγματα αλκαλίων:
CO + KOH → HCOOK
Μια ενδιαφέρουσα αντίδραση είναι η αντίδραση μονοξειδίου του άνθρακα με μεταλλικό κάλιο σε διάλυμα αμμωνίας. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζεται η εκρηκτική ένωση διοξοδικανθρακικό κάλιο:
2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +
Αντίδραση με αμμωνία σε υψηλές θερμοκρασίεςείναι δυνατό να ληφθεί μια σημαντική βιομηχανική ένωση - υδροκυάνιο HCN. Η αντίδραση προχωρά παρουσία ενός καταλύτη (οξείδιο
Όλα όσα μας περιβάλλουν αποτελούνται από ενώσεις διαφόρων χημικών στοιχείων. Δεν αναπνέουμε μόνο αέρα, αλλά μια σύνθετη οργανική ένωση που περιέχει οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα και άλλα απαραίτητα συστατικά. Η επίδραση πολλών από αυτά τα στοιχεία στο ανθρώπινο σώμα ειδικότερα και στη ζωή στη Γη γενικά δεν έχει ακόμη μελετηθεί πλήρως. Για να κατανοήσουμε τις διαδικασίες αλληλεπίδρασης στοιχείων, αερίων, αλάτων και άλλων σχηματισμών μεταξύ τους, σχολικό μάθημακαι εισήχθη το μάθημα «Χημεία». Η 8η τάξη είναι η έναρξη των μαθημάτων χημείας σύμφωνα με το εγκεκριμένο πρόγραμμα γενικής εκπαίδευσης.
Μία από τις πιο κοινές ενώσεις που βρίσκονται και στα δύο φλοιός της γης, και στην ατμόσφαιρα, είναι ένα οξείδιο. Ένα οξείδιο είναι μια ένωση οποιουδήποτε χημικό στοιχείομε ένα άτομο οξυγόνου. Ακόμη και η πηγή όλης της ζωής στη Γη - το νερό - είναι το οξείδιο του υδρογόνου. Αλλά σε αυτό το άρθρο δεν θα μιλήσουμε για τα οξείδια γενικά, αλλά για μια από τις πιο κοινές ενώσεις - το μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτές οι ενώσεις λαμβάνονται με τη σύντηξη ατόμων οξυγόνου και άνθρακα. Αυτές οι ενώσεις μπορεί να περιέχουν διάφορες ποσότητες ατόμων άνθρακα και οξυγόνου, αλλά δύο κύριες ενώσεις άνθρακα και οξυγόνου πρέπει να διακρίνονται: μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα.
Χημικός τύπος και μέθοδος παραγωγής μονοξειδίου του άνθρακα
Ποια είναι η φόρμουλα του; Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι αρκετά εύκολο να το θυμάστε - CO. Το μόριο μονοξειδίου του άνθρακα σχηματίζεται από έναν τριπλό δεσμό, και ως εκ τούτου έχει μια μάλλον υψηλή αντοχή δεσμού και έχει μια πολύ μικρή διαπυρηνική απόσταση (0,1128 nm). Δόθηκε ενέργεια διακοπής χημική ένωσηείναι 1076 kJ/mol. Ο τριπλός δεσμός προκύπτει λόγω του γεγονότος ότι το στοιχείο άνθρακας έχει ένα τροχιακό p στη δομή του ατόμου, που δεν καταλαμβάνεται από ηλεκτρόνια. Αυτή η περίσταση δημιουργεί μια ευκαιρία για το άτομο άνθρακα να γίνει δέκτης ζεύγους ηλεκτρονίων. Και το άτομο οξυγόνου, αντίθετα, έχει ένα μη κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων σε ένα από τα τροχιακά p, που σημαίνει ότι έχει δυνατότητες δότη ηλεκτρονίων. Όταν αυτά τα δύο άτομα συνδυάζονται, εκτός από δύο ομοιοπολικούς δεσμούς, εμφανίζεται και ένας τρίτος - ένας ομοιοπολικός δεσμός δότη-δέκτη.
Υπάρχει διάφορους τρόπουςλήψη CO. Ένα από τα πιο απλά είναι το πέρασμα διοξείδιο του άνθρακαπάνω από καυτό κάρβουνο. Σε εργαστηριακές συνθήκες, το μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται με την ακόλουθη αντίδραση: το μυρμηκικό οξύ θερμαίνεται με θειικό οξύ, το οποίο διαχωρίζει το μυρμηκικό οξύ σε νερό και μονοξείδιο του άνθρακα.
CO απελευθερώνεται επίσης όταν θερμαίνονται το οξαλικό και το θειικό οξύ.
Φυσικές ιδιότητες του CO
Το μονοξείδιο του άνθρακα (2) έχει τα ακόλουθα φυσικές ιδιότητεςΕίναι ένα άχρωμο αέριο χωρίς ευδιάκριτη οσμή. Όλες οι οσμές που εμφανίζονται όταν διαρρέει μονοξείδιο του άνθρακα είναι προϊόντα αποσύνθεσης οργανικών ακαθαρσιών. Είναι πολύ πιο ελαφρύ από τον αέρα, εξαιρετικά τοξικό, πολύ ελάχιστα διαλυτό στο νερό και διαφέρει υψηλό βαθμόευφλεκτότητα.
Η πιο σημαντική ιδιότητα του CO είναι η αρνητική του επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό. Η δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να είναι θανατηφόρα. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις επιπτώσεις του μονοξειδίου του άνθρακα στο ανθρώπινο σώμα θα συζητηθούν παρακάτω.
Χημικές ιδιότητες του CO
Κύριος χημικές αντιδράσεις, στην οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν οξείδια του άνθρακα (2) είναι μια αντίδραση οξειδοαναγωγής, καθώς και μια αντίδραση προσθήκης. Η αντίδραση οξειδοαναγωγής εκφράζεται στην ικανότητα του CO να μειώνει το μέταλλο από τα οξείδια αναμειγνύοντάς τα με περαιτέρω θέρμανση.
Όταν αλληλεπιδρά με το οξυγόνο, σχηματίζεται διοξείδιο του άνθρακα με την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας θερμότητας. Το μονοξείδιο του άνθρακα καίγεται με μια μπλε φλόγα. Πολύ σημαντική λειτουργίαμονοξείδιο του άνθρακα - η αλληλεπίδρασή του με τα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα τέτοιων αντιδράσεων, σχηματίζονται μεταλλικά καρβονύλια, η συντριπτική πλειοψηφία των οποίων είναι κρυσταλλικές ουσίες. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαιρετικά καθαρών μετάλλων, καθώς και για την εφαρμογή μεταλλικών επικαλύψεων. Παρεμπιπτόντως, τα καρβονύλια έχουν αποδειχθεί καλά ως καταλύτες για χημικές αντιδράσεις.
Χημικός τύπος και μέθοδος παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα
Το διοξείδιο του άνθρακα, ή διοξείδιο του άνθρακα, έχει χημική φόρμουλα CO2. Η δομή του μορίου είναι κάπως διαφορετική από αυτή του CO. ΣΕ δεδομένης εκπαίδευσηςΟ άνθρακας έχει κατάσταση οξείδωσης +4. Η δομή του μορίου είναι γραμμική και επομένως μη πολική. Το μόριο CO 2 δεν έχει την ίδια ισχυρή ισχύ με το CO. ΣΕ ατμόσφαιρα της γηςπεριέχει περίπου 0,03% διοξείδιο του άνθρακα σε συνολικό όγκο. Η αύξηση αυτού του δείκτη καταστρέφει το στρώμα του όζοντος της Γης. Στην επιστήμη, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Μπορείτε να πάρετε διοξείδιο του άνθρακα διαφορετικοί τρόποι. Στη βιομηχανία, σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της καύσης των καυσαερίων. Μπορεί να είναι υποπροϊόν της διαδικασίας παρασκευής αλκοόλ. Μπορεί να ληφθεί κατά τη διαδικασία αποσύνθεσης του αέρα σε βασικά συστατικά, όπως άζωτο, οξυγόνο, αργό και άλλα. Υπό εργαστηριακές συνθήκες, το μονοξείδιο του άνθρακα (4) μπορεί να ληφθεί κατά τη διαδικασία καύσης ασβεστόλιθου και στο σπίτι, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας την αντίδραση κιτρικού οξέος και μαγειρική σόδα. Παρεμπιπτόντως, έτσι παρασκευάζονταν τα ανθρακούχα ποτά στην αρχή της παραγωγής τους.
Φυσικές ιδιότητες του CO 2
Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μια άχρωμη αέρια ουσία χωρίς χαρακτηριστική καυστική οσμή. Λόγω του υψηλού αριθμού οξείδωσης, αυτό το αέριο έχει ελαφρώς ξινή γεύση. Αυτό το προϊόν δεν υποστηρίζει τη διαδικασία καύσης, καθώς είναι το ίδιο το αποτέλεσμα της καύσης. Με αυξημένη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα, ένα άτομο χάνει την ικανότητα να αναπνέει, γεγονός που οδηγεί σε θάνατο. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις επιπτώσεις του διοξειδίου του άνθρακα στο ανθρώπινο σώμα θα συζητηθούν παρακάτω. Το CO 2 είναι πολύ βαρύτερο από τον αέρα και πολύ διαλυτό στο νερό ακόμα και σε θερμοκρασία δωματίου.
Ενα από τα πολλά ενδιαφέρουσες ιδιότητεςδιοξείδιο του άνθρακα είναι ότι δεν έχει υγρό κατάσταση συνάθροισηςυπό κανονικές συνθήκες ατμοσφαιρική πίεση. Ωστόσο, εάν η δομή του διοξειδίου του άνθρακα επηρεάζεται από θερμοκρασία -56,6 ° C και πίεση περίπου 519 kPa, τότε μετατρέπεται σε άχρωμο υγρό.
Με σημαντική μείωση της θερμοκρασίας, το αέριο βρίσκεται στην κατάσταση του λεγόμενου «ξηρού πάγου» και εξατμίζεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από -78 ° C.
Χημικές ιδιότητες του CO 2
Από τους δικούς τους Χημικές ιδιότητεςΤο μονοξείδιο του άνθρακα (4), του οποίου ο τύπος είναι CO 2, είναι ένα τυπικό όξινο οξείδιο και έχει όλες τις ιδιότητές του.
1. Όταν αλληλεπιδρά με το νερό, σχηματίζεται ανθρακικό οξύ, που έχει χαμηλή οξύτητα και χαμηλή σταθερότητα στα διαλύματα.
2. Όταν αλληλεπιδρά με αλκάλια, το διοξείδιο του άνθρακα σχηματίζει το αντίστοιχο αλάτι και νερό.
3. Κατά την αλληλεπίδραση με ενεργά οξείδια μετάλλων, προωθεί το σχηματισμό αλάτων.
4. Δεν υποστηρίζει τη διαδικασία καύσης. Δραστηριοποιώ αυτή η διαδικασίαμπορεί μόνο μερικά ενεργά μέταλλα όπως το λίθιο, το κάλιο, το νάτριο.
Η επίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα στον ανθρώπινο οργανισμό
Ας επιστρέψουμε στο κύριο πρόβλημα όλων των αερίων - την επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Το μονοξείδιο του άνθρακα ανήκει στην ομάδα των εξαιρετικά απειλητικών για τη ζωή αερίων. Για τους ανθρώπους και τα ζώα, είναι μια εξαιρετικά ισχυρή τοξική ουσία, η οποία, όταν καταποθεί, επηρεάζει σοβαρά το αίμα, νευρικό σύστημασώμα και μύες (συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς).
Το μονοξείδιο του άνθρακα στον αέρα είναι αδύνατο να αναγνωριστεί, καθώς αυτό το αέριο δεν έχει έντονη οσμή. Αυτό είναι που τον κάνει επικίνδυνο. Περνώντας μέσω των πνευμόνων στο ανθρώπινο σώμα, το μονοξείδιο του άνθρακα ενεργοποιεί την καταστροφική του δραστηριότητα στο αίμα και εκατοντάδες φορές πιο γρήγορα από ό,τι το οξυγόνο αρχίζει να αλληλεπιδρά με την αιμοσφαιρίνη. Το αποτέλεσμα είναι μια πολύ σταθερή ένωση που ονομάζεται καρβοξυαιμοσφαιρίνη. Παρεμποδίζει την παροχή οξυγόνου από τους πνεύμονες στους μύες, γεγονός που οδηγεί σε μυϊκή πείνα των ιστών. Ο εγκέφαλος επηρεάζεται ιδιαίτερα από αυτό.
Λόγω της αδυναμίας αναγνώρισης της δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα μέσω της όσφρησης, θα πρέπει να γνωρίζετε μερικά από τα κύρια σημάδια που εμφανίζονται στα αρχικά στάδια:
- ζάλη που συνοδεύεται από πονοκέφαλο.
- εμβοές και τρεμόπαιγμα μπροστά στα μάτια.
- ισχυρός καρδιακός παλμός και δύσπνοια.
- ερυθρότητα του προσώπου.
Στο μέλλον, το θύμα δηλητηρίασης αναπτύσσει σοβαρή αδυναμία, μερικές φορές κάνει εμετό. Σε σοβαρές περιπτώσεις δηλητηρίασης, είναι πιθανοί ακούσιοι σπασμοί, που συνοδεύονται από περαιτέρω απώλεια συνείδησης και κώμα. Εάν στον ασθενή δεν παρέχεται το κατάλληλο φροντίδα υγείας, τότε ο θάνατος είναι πιθανός.
Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στον ανθρώπινο οργανισμό
Τα οξείδια του άνθρακα με οξύτητα +4 ανήκουν στην κατηγορία των ασφυξιογόνων αερίων. Με άλλα λόγια, το διοξείδιο του άνθρακα δεν είναι τοξική ουσία, ωστόσο, μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη ροή του οξυγόνου στο σώμα. Όταν το επίπεδο του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται στο 3-4%, ένα άτομο αναπτύσσει μια σοβαρή αδυναμία, αρχίζει να αποκοιμιέται. Όταν το επίπεδο αυξάνεται στο 10%, αρχίζουν να αναπτύσσονται έντονοι πονοκέφαλοι, ζάλη, απώλεια ακοής, μερικές φορές παρατηρείται απώλεια συνείδησης. Εάν η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα ανέλθει σε επίπεδο 20%, τότε επέρχεται θάνατος από πείνα με οξυγόνο.
Η θεραπεία για τη δηλητηρίαση από διοξείδιο του άνθρακα είναι πολύ απλή - δώστε στο θύμα πρόσβαση σε καθαρό αέρα, εάν είναι απαραίτητο, κάντε τεχνητή αναπνοή. Σε ακραίες περιπτώσεις, πρέπει να συνδέσετε το θύμα στη συσκευή τεχνητός αερισμόςπνεύμονες.
Από τις περιγραφές της επίδρασης αυτών των δύο οξειδίων του άνθρακα στο σώμα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι μεγάλος κίνδυνοςγια τους ανθρώπους, εξακολουθεί να αντιπροσωπεύει το μονοξείδιο του άνθρακα με την υψηλή του τοξικότητα και τις κατευθυνόμενες επιδράσεις στο σώμα από το εσωτερικό.
Το διοξείδιο του άνθρακα δεν διαφέρει σε τέτοια ύπουλα και είναι λιγότερο επιβλαβές για τον άνθρωπο, επομένως είναι αυτή η ουσία που χρησιμοποιούν ενεργά οι άνθρωποι ακόμη και στη βιομηχανία τροφίμων.
Η χρήση οξειδίων του άνθρακα στη βιομηχανία και η επίδρασή τους σε διάφορες πτυχές της ζωής
Τα οξείδια του άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και το φάσμα τους είναι εξαιρετικά πλούσιο. Έτσι, το μονοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται δυναμικά και κυρίως στη μεταλλουργία στη διαδικασία τήξης σιδήρου. Το CO έχει αποκτήσει μεγάλη δημοτικότητα ως υλικό για τη διατήρηση των τροφίμων στο ψυγείο. Αυτό το οξείδιο χρησιμοποιείται για την επεξεργασία του κρέατος και των ψαριών για να τους δώσει μια φρέσκια όψη και να μην αλλάξει τη γεύση. Είναι σημαντικό να μην ξεχνάτε την τοξικότητα αυτού του αερίου και να θυμάστε ότι η επιτρεπόμενη δόση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 200 mg ανά 1 kg προϊόντος. Κέρμα Πρόσφαταχρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στην αυτοκινητοβιομηχανία ως καύσιμο για οχήματα που κινούνται με φυσικό αέριο.
Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μη τοξικό, επομένως το πεδίο εφαρμογής του εισάγεται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων, όπου χρησιμοποιείται ως συντηρητικό ή ως σκόνη ψησίματος. Το CO 2 χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή μεταλλικών και ανθρακούχων νερών. Στη στερεά του κατάσταση ("ξηρός πάγος"), χρησιμοποιείται συχνά σε καταψύκτες για να διατηρείται ένα δωμάτιο ή μια συσκευή σε σταθερά χαμηλή θερμοκρασία.
Μεγάλη δημοτικότητα έχουν κερδίσει οι πυροσβεστήρες διοξειδίου του άνθρακα, ο αφρός των οποίων απομονώνει πλήρως τη φωτιά από το οξυγόνο και εμποδίζει την ανάφλεξη της φωτιάς. Κατά συνέπεια, ένας άλλος τομέας εφαρμογής - Ασφάλεια φωτιάς. Οι κύλινδροι στα αεροβόλα πιστόλια είναι επίσης φορτισμένοι με διοξείδιο του άνθρακα. Και φυσικά, σχεδόν ο καθένας μας έχει διαβάσει τι αποτελείται από ένα αποσμητικό χώρου για δωμάτια. Ναι, ένα από τα συστατικά είναι το διοξείδιο του άνθρακα.
Όπως μπορείτε να δείτε, λόγω της ελάχιστης τοξικότητάς του, το διοξείδιο του άνθρακα είναι ολοένα και πιο κοινό Καθημερινή ζωήάνθρωπος, ενώ το μονοξείδιο του άνθρακα βρήκε χρήση στη βαριά βιομηχανία.
Υπάρχουν και άλλες ενώσεις άνθρακα με οξυγόνο, αφού ο τύπος άνθρακα και οξυγόνου επιτρέπει τη χρήση διάφορες επιλογέςσυνδέσεις με διαφορετικό ποσόάτομα άνθρακα και οξυγόνου. Ένας αριθμός οξειδίων μπορεί να ποικίλλει από C 2 O 2 έως C 32 O 8 . Και για να περιγραφεί καθένα από αυτά, θα χρειαστούν περισσότερες από μία σελίδες.
Οξείδια του άνθρακα στη φύση
Και οι δύο τύποι οξειδίων του άνθρακα που εξετάζονται εδώ υπάρχουν με τον ένα ή τον άλλο τρόπο ΦΥΣΙΚΟΣ ΚΟΣΜΟΣ. Έτσι, το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να είναι προϊόν καύσης δασών ή αποτέλεσμα ανθρώπινης δραστηριότητας (καυσαέρια και επικίνδυνα απόβλητα από βιομηχανικές επιχειρήσεις).
Το διοξείδιο του άνθρακα που είναι ήδη γνωστό σε εμάς είναι επίσης μέρος της πολύπλοκης σύνθεσης του αέρα. Η περιεκτικότητά του σε αυτό είναι περίπου 0,03% του συνολικού όγκου. Με την αύξηση αυτού του δείκτη, εμφανίζεται το λεγόμενο «φαινόμενο του θερμοκηπίου», το οποίο φοβούνται τόσο οι σύγχρονοι επιστήμονες.
Το διοξείδιο του άνθρακα εκπέμπεται από τα ζώα και τον άνθρωπο μέσω της εκπνοής. Είναι η κύρια πηγή ενός τέτοιου στοιχείου χρήσιμου για τα φυτά όπως ο άνθρακας, γι' αυτό και πολλοί επιστήμονες χτυπούν τις λάμψεις, επισημαίνοντας το απαράδεκτο μεγάλης κλίμακας αποψίλωση των δασών. Εάν τα φυτά σταματήσουν να απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα, τότε το ποσοστό της περιεκτικότητάς του στον αέρα μπορεί να ανέλθει σε κρίσιμους δείκτες για την ανθρώπινη ζωή.
Προφανώς, πολλοί άνθρωποι στην εξουσία έχουν ξεχάσει το σχολικό υλικό που μελετούσαν στην παιδική ηλικία. γενική χημεία. Grade 8», διαφορετικά το θέμα της αποψίλωσης των δασών σε πολλά μέρη του κόσμου θα έδινε πιο σοβαρή προσοχή. Παρεμπιπτόντως, αυτό ισχύει και για το πρόβλημα της παρουσίας μονοξειδίου του άνθρακα στο περιβάλλον. Η ποσότητα των ανθρώπινων αποβλήτων και το ποσοστό των εκπομπών αυτού του εξαιρετικά τοξικού υλικού σε περιβάλλονμεγαλώνει μέρα με τη μέρα. Και δεν είναι γεγονός ότι η μοίρα του κόσμου, που περιγράφεται στο υπέροχο καρτούν "Wolly", δεν θα επαναληφθεί, όταν η ανθρωπότητα έπρεπε να αφήσει τη γη που ήταν μολυσμένη μέχρι το έδαφος και να πάει σε άλλους κόσμους αναζητώντας μια καλύτερη ζωή .
Ενώσεις άνθρακα. Μονοξείδιο του άνθρακα (II)- το μονοξείδιο του άνθρακα είναι μια άοσμη και άχρωμη ένωση, καίγεται με μπλε φλόγα, είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό.
ΕΤΣΙ- οξείδιο που δεν σχηματίζει άλατα, αλλά όταν το αλκάλι διοχετεύεται στο τήγμα σε υψηλή πίεση, σχηματίζει ένα άλας μυρμηκικού οξέος:
CO+ΚΟΗ = hcook,
Να γιατί ΕΤΣΙσυχνά θεωρείται ότι είναι μυρμηκικός ανυδρίτης:
HCOOH = CO + H 2 Ο
Η αντίδραση προχωρά υπό τη δράση πυκνού θειικού οξέος.
Η δομή του μονοξειδίου του άνθρακα (II).
+2 κατάσταση οξείδωσης. Η σύνδεση μοιάζει με αυτό:
Το βέλος δείχνει έναν πρόσθετο δεσμό, ο οποίος σχηματίζεται από τον μηχανισμό δότη-δέκτη λόγω του μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων του ατόμου οξυγόνου. Εξαιτίας αυτού, ο δεσμός στο οξείδιο είναι πολύ ισχυρός, επομένως το οξείδιο μπορεί να εισέλθει σε αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες.
Λήψη μονοξειδίου του άνθρακα (II).
1. Αποκτήστε το κατά την αντίδραση οξείδωσης απλών ουσιών:
2 ντο + Ο 2 = 2 CO
ντο + CO 2 = 2 CO
2. Κατά την ανάρρωση ΕΤΣΙάνθρακα ή μέταλλα. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα όταν θερμαίνεται:
Χημικές ιδιότητες μονοξειδίου του άνθρακα (II).
1. Υπό κανονικές συνθήκες, το μονοξείδιο του άνθρακα δεν αλληλεπιδρά με οξέα και βάσεις.
2. Στο οξυγόνο του αέρα, το μονοξείδιο του άνθρακα καίγεται με μια μπλε φλόγα:
2CO + O 2 \u003d 2CO 2,
3. Σε μια θερμοκρασία, το μονοξείδιο του άνθρακα αποκαθιστά τα μέταλλα από τα οξείδια:
FeO + CO \u003d Fe + CO 2,
4. Όταν το μονοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με το χλώριο, σχηματίζεται δηλητηριώδες αέριο - φωσγένιο. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα κατά την ακτινοβόληση:
CO + Cl 2 = COCl 2,
5. Το μονοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με το νερό:
ντοΩ +H 2 Ο = CO 2 + H 2,
Η αντίδραση είναι αναστρέψιμη.
6. Όταν θερμαίνεται, το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζει μεθυλική αλκοόλη:
CO + 2H 2 \u003d CH 3 OH,
7. Με τα μέταλλα σχηματίζεται μονοξείδιο του άνθρακα καρβονύλια(πτητικές ενώσεις).
φυσικές ιδιότητες.
Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, ελαφρώς διαλυτό στο νερό.
τ τετρ. 205 °C,
t b.p. 191 °C
κρίσιμη θερμοκρασία =140°С
κρίσιμη πίεση = 35 atm.
Η διαλυτότητα του CO στο νερό είναι περίπου 1:40 κατ' όγκο.
Χημικές ιδιότητες.
Υπό κανονικές συνθήκες, το CO είναι αδρανές. όταν θερμαίνεται - αναγωγικός παράγοντας. οξείδιο που δεν σχηματίζει άλατα.
1) με οξυγόνο
2C +2 O + O 2 \u003d 2C +4 O 2
2) με οξείδια μετάλλων
C +2 O + CuO \u003d Cu + C +4 O 2
3) με χλώριο (στο φως)
CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (φωσγένιο)
4) αντιδρά με τήγματα αλκαλίων (υπό πίεση)
CO + NaOH = HCOONa (μυρμηκικό νάτριο (μυρμηκικό νάτριο))
5) σχηματίζει καρβονύλια με μέταλλα μετάπτωσης
Ni + 4CO \u003d t ° \u003d Ni (CO) 4
Fe + 5CO \u003d t ° \u003d Fe (CO) 5
Το μονοξείδιο του άνθρακα δεν αλληλεπιδρά χημικά με το νερό. Το CO επίσης δεν αντιδρά με αλκάλια και οξέα. Είναι εξαιρετικά δηλητηριώδες.
Από τη χημική πλευρά, το μονοξείδιο του άνθρακα χαρακτηρίζεται κυρίως από την τάση του σε αντιδράσεις προσθήκης και τις αναγωγικές του ιδιότητες. Ωστόσο, και οι δύο αυτές τάσεις εμφανίζονται συνήθως μόνο όταν υψηλές θερμοκρασίες. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, το CO συνδυάζεται με οξυγόνο, χλώριο, θείο, ορισμένα μέταλλα κ.λπ. Ταυτόχρονα, το μονοξείδιο του άνθρακα, όταν θερμαίνεται, ανάγει πολλά οξείδια σε μέταλλα, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τη μεταλλουργία. Μαζί με τη θέρμανση, συχνά προκαλείται αύξηση της χημικής δραστηριότητας του CO από τη διάλυσή του. Έτσι, σε διάλυμα, είναι σε θέση να μειώσει τα άλατα του Au, Pt και ορισμένων άλλων στοιχείων σε ελεύθερα μέταλλα ήδη σε συνηθισμένες θερμοκρασίες.
Σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσειςΤο CO αλληλεπιδρά με το νερό και τα καυστικά αλκάλια: στην πρώτη περίπτωση, σχηματίζεται HCOOH και στη δεύτερη, μυρμηκικό οξύ νατρίου. Τελευταία αντίδρασηρέει στους 120 °C, πίεση 5 atm και βρίσκει τεχνική χρήση.
Εύκολη αναγωγή του χλωριούχου παλλαδίου σε διάλυμα σύμφωνα με το συνοπτικό σχήμα:
PdCl 2 + H 2 O + CO \u003d CO 2 + 2 HCl + Pd
χρησιμεύει ως η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη αντίδραση για την ανακάλυψη μονοξειδίου του άνθρακα σε ένα μείγμα αερίων. Ήδη πολύ μικρές ποσότητες CO ανιχνεύονται εύκολα από τον ελαφρύ χρωματισμό του διαλύματος λόγω της απελευθέρωσης λεπτώς θρυμματισμένου μετάλλου παλλαδίου. Ο ποσοτικός προσδιορισμός του CO βασίζεται στην αντίδραση:
5 CO + I 2 O 5 \u003d 5 CO 2 + I 2.
Η οξείδωση του CO σε διάλυμα συχνά προχωρά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο παρουσία καταλύτη. Κατά την επιλογή του τελευταίου, η φύση του οξειδωτικού παράγοντα παίζει τον κύριο ρόλο. Έτσι, το KMnO 4 οξειδώνει ταχύτερα το CO παρουσία λεπτά διαμερισμένου αργύρου, το K 2 Cr 2 O 7 - παρουσία αλάτων υδραργύρου, το KClO 3 - παρουσία OsO 4. Γενικά, στις αναγωγικές του ιδιότητες, το CO είναι παρόμοιο με το μοριακό υδρογόνο και η δραστηριότητά του υπό κανονικές συνθήκες είναι υψηλότερη από αυτή του τελευταίου. Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχουν βακτήρια ικανά να λάβουν την ενέργεια που χρειάζονται για τη ζωή λόγω της οξείδωσης του CO.
Η συγκριτική δράση του CO και του Η2 ως αναγωγικών παραγόντων μπορεί να εκτιμηθεί μελετώντας την αναστρέψιμη αντίδραση:
H 2 O + CO \u003d CO 2 + H 2 + 42 kJ,
η κατάσταση ισορροπίας της οποίας σε υψηλές θερμοκρασίες επιτυγχάνεται μάλλον γρήγορα (ειδικά παρουσία Fe 2 O 3). Στους 830 ° C, το μείγμα ισορροπίας περιέχει ίσες ποσότητες CO και H 2, δηλαδή η συγγένεια και των δύο αερίων για το οξυγόνο είναι η ίδια. Κάτω από τους 830 °C, το CO είναι ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας και υψηλότερος, το H 2 .
Η δέσμευση ενός από τα προϊόντα της αντίδρασης που συζητήθηκαν παραπάνω, σύμφωνα με το νόμο της δράσης της μάζας, μετατοπίζει την ισορροπία του. Επομένως, περνώντας ένα μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών πάνω από οξείδιο του ασβεστίου, μπορεί να ληφθεί υδρογόνο σύμφωνα με το σχήμα:
H 2 O + CO + CaO \u003d CaCO 3 + H 2 + 217 kJ.
Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα ήδη στους 500 °C.
Στον αέρα, το CO αναφλέγεται στους 700 ° C περίπου και καίγεται με μπλε φλόγα σε CO 2:
2 CO + O 2 \u003d 2 CO 2 + 564 kJ.
Η σημαντική απελευθέρωση θερμότητας που συνοδεύει αυτή την αντίδραση καθιστά το μονοξείδιο του άνθρακα πολύτιμο αέριο καύσιμο. Ωστόσο, βρίσκει την ευρύτερη εφαρμογή ως προϊόν έναρξης για τη σύνθεση διαφόρων οργανικών ουσιών.
Η καύση παχύρρευστων στρωμάτων άνθρακα στους φούρνους γίνεται σε τρία στάδια:
1) C + O 2 \u003d CO 2; 2) CO 2 + C \u003d 2 CO; 3) 2 CO + O 2 \u003d 2 CO 2.
Εάν ο σωλήνας κλείσει πρόωρα, δημιουργείται έλλειψη οξυγόνου στον κλίβανο, η οποία μπορεί να προκαλέσει εξάπλωση του CO σε όλο το θερμαινόμενο δωμάτιο και να οδηγήσει σε δηλητηρίαση (burnout). Πρέπει να σημειωθεί ότι η μυρωδιά του «μονοξειδίου του άνθρακα» δεν προκαλείται από CO, αλλά από ακαθαρσίες ορισμένων οργανικών ουσιών.
Μια φλόγα CO μπορεί να έχει θερμοκρασίες έως 2100°C. Η αντίδραση καύσης του CO είναι ενδιαφέρουσα στο ότι όταν θερμαίνεται στους 700-1000 ° C, προχωρά με αξιοσημείωτο ρυθμό μόνο παρουσία ιχνών υδρατμών ή άλλων αερίων που περιέχουν υδρογόνο (NH 3, H 2 S, κ.λπ.) . Αυτό οφείλεται αλυσιδωτή φύσηη υπό εξέταση αντίδραση, η οποία προχωρά μέσω του ενδιάμεσου σχηματισμού ριζών ΟΗ σύμφωνα με τα σχήματα:
H + O 2 \u003d HO + O, μετά O + CO \u003d CO 2, HO + CO \u003d CO 2 + H, κ.λπ.
Σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, η αντίδραση καύσης CO καθίσταται σημαντικά αναστρέψιμη. Η περιεκτικότητα σε CO 2 σε ένα μείγμα ισορροπίας (σε πίεση 1 atm) πάνω από 4000 °C μπορεί να είναι αμελητέα. Το ίδιο το μόριο CO είναι τόσο θερμικά σταθερό που δεν αποσυντίθεται ακόμη και στους 6000 °C. Μόρια CO έχουν βρεθεί στο διαστρικό μέσο. Κάτω από τη δράση του CO σε μεταλλικό Κ στους 80 ° C, σχηματίζεται μια άχρωμη κρυσταλλική, πολύ εκρηκτική ένωση της σύνθεσης K 6 C 6 O 6. Με την αποβολή του καλίου, η ουσία αυτή περνάει εύκολα στο μονοξείδιο του άνθρακα C 6 O 6 («τρικινόνη»), το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως προϊόν πολυμερισμού CO. Η δομή του αντιστοιχεί σε έναν εξαμελή κύκλο που σχηματίζεται από άτομα άνθρακα, καθένα από τα οποία συνδέεται με διπλό δεσμό με άτομα οξυγόνου.
Η αλληλεπίδραση του CO με το θείο σύμφωνα με την αντίδραση:
CO + S = COS + 29 kJ
πηγαίνει γρήγορα μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Το προκύπτον θειοξείδιο του άνθρακα (О=С=S) είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο (mp -139, bp -50 °С). Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) μπορεί να συνδυάζεται απευθείας με ορισμένα μέταλλα. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται μεταλλικά καρβονύλια, τα οποία θα πρέπει να θεωρούνται ως σύνθετες ενώσεις.
Το μονοξείδιο του άνθρακα (II) σχηματίζει επίσης σύνθετες ενώσεις με ορισμένα άλατα. Μερικά από αυτά (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO, κ.λπ.) είναι σταθερά μόνο σε διάλυμα. Ο σχηματισμός της τελευταίας ουσίας συνδέεται με την απορρόφηση του μονοξειδίου του άνθρακα (II) από ένα διάλυμα CuCl σε ισχυρό HCl. Παρόμοιες ενώσεις προφανώς σχηματίζονται επίσης σε ένα διάλυμα αμμωνίας CuCl, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά για την απορρόφηση CO στην ανάλυση των αερίων.
Παραλαβή.
Το μονοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται όταν ο άνθρακας καίγεται απουσία οξυγόνου. Τις περισσότερες φορές λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του διοξειδίου του άνθρακα με τον καυτό άνθρακα:
CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.
Αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη και η ισορροπία της κάτω από τους 400 °C μετατοπίζεται σχεδόν πλήρως προς τα αριστερά και πάνω από τους 1000 °C - προς τα δεξιά (Εικ. 7). Ωστόσο, εγκαθίσταται με αισθητή ταχύτητα μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, υπό κανονικές συνθήκες, το CO είναι αρκετά σταθερό.
Ρύζι. 7. Ισορροπία CO 2 + C \u003d 2 CO.
Ο σχηματισμός CO από στοιχεία προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση:
2 C + O 2 \u003d 2 CO + 222 kJ.
Μικρές ποσότητες CO λαμβάνονται εύκολα με αποσύνθεση μυρμηκικού οξέος: HCOOH \u003d H 2 O + CO
Αυτή η αντίδραση προχωρά εύκολα όταν το HCOOH αντιδρά με ζεστό, ισχυρό θειικό οξύ. Στην πράξη, η προετοιμασία αυτή πραγματοποιείται είτε με τη δράση του συζ. θειικό οξύ σε υγρό HCOOH (όταν θερμαίνεται), ή περνώντας τους ατμούς του τελευταίου πάνω από ημιπεντατοξείδιο του φωσφόρου. Η αλληλεπίδραση του HCOOH με το χλωροσουλφονικό οξύ σύμφωνα με το σχήμα:
HCOOH + CISO 3 H \u003d H 2 SO 4 + HCI + CO
συνεχίζει σε κανονικές θερμοκρασίες.
Μια βολική μέθοδος για την εργαστηριακή παραγωγή CO μπορεί να είναι η θέρμανση με συμπ. θειικό οξύ, οξαλικό οξύ ή κυανιούχο κάλιο. Στην πρώτη περίπτωση, η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με το σχήμα: H 2 C 2 O 4 \u003d CO + CO 2 + H 2 O.
Μαζί με το CO, απελευθερώνεται επίσης διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο μπορεί να συγκρατηθεί περνώντας το μείγμα αερίων μέσω ενός διαλύματος υδροξειδίου του βαρίου. Στη δεύτερη περίπτωση, το μόνο αέριο προϊόν είναι το μονοξείδιο του άνθρακα:
K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O \u003d 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.
Μεγάλες ποσότητες CO μπορούν να ληφθούν με ατελή καύση άνθρακα σε ειδικούς κλιβάνους - γεννήτριες αερίου. Το συνηθισμένο αέριο της γεννήτριας ("αέρα") περιέχει κατά μέσο όρο (όγκο%): CO-25, N2-70, CO 2 -4 και μικρές ακαθαρσίες άλλων αερίων. Όταν καίγεται, δίνει 3300-4200 kJ ανά m 3. Η αντικατάσταση του συνηθισμένου αέρα με οξυγόνο οδηγεί σε σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε CO (και σε αύξηση της θερμογόνου δύναμης του αερίου).
Ακόμη περισσότερο CO περιέχει αέριο νερού, που αποτελείται (στην ιδανική περίπτωση) από μείγμα ίσων όγκων CO και H 2 και δίνει 11700 kJ / m 3 κατά την καύση. Αυτό το αέριο λαμβάνεται με εμφύσηση υδρατμών μέσω ενός στρώματος καυτού άνθρακα και στους 1000 ° C περίπου, η αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα σύμφωνα με την εξίσωση:
H 2 O + C + 130 kJ \u003d CO + H 2.
Η αντίδραση σχηματισμού αερίου νερού προχωρά με την απορρόφηση θερμότητας, ο άνθρακας ψύχεται σταδιακά και για να διατηρηθεί σε θερμή κατάσταση, είναι απαραίτητο να εναλλάσσεται η διέλευση υδρατμών με τη δίοδο αέρα (ή οξυγόνου) στη γεννήτρια αερίου. Από αυτή την άποψη, το αέριο νερού περιέχει περίπου CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 και N 2 -6%. Χρησιμοποιείται ευρέως για τη σύνθεση διαφόρων οργανικών ενώσεων.
Συχνά λαμβάνεται ένα μικτό αέριο. Η διαδικασία λήψης του μειώνεται στην ταυτόχρονη εμφύσηση αέρα και υδρατμών μέσω ενός στρώματος καυτού άνθρακα, δηλ. Συνδυάζοντας και τις δύο μεθόδους που περιγράφηκαν παραπάνω, επομένως, η σύνθεση του μικτού αερίου είναι ενδιάμεση μεταξύ γεννήτριας και νερού. Κατά μέσο όρο περιέχει: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 και N 2 -50%. Ένα κυβικό μέτρο του δίνει περίπου 5400 kJ όταν καίγεται.