Химични свойства на въглеродния диоксид и въглеродния диоксид. Въглероден окис

Физични свойства.

Въглеродният окис е газ без цвят и мирис, който е слабо разтворим във вода.

• t pl. 205 °C,
• t кип. 191 °C
• критична температура =140°C
• критично налягане = 35 атм.
• Разтворимостта на CO във вода е около 1:40 по обем.

Химични свойства.

При нормални условия CO е инертен; при нагряване - редуциращ агент; несолеобразуващ оксид.

1) с кислород

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

2) с метални оксиди

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

3) с хлор (на светлина)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (фосген)

4) реагира с алкални стопи (под налягане)

CO + NaOH = HCOONa (натриева мравчена киселина (натриев формиат))

5) образува карбонили с преходни метали

Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4

Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5

Въглеродният окис не реагира химически с водата. CO също не реагира с алкали и киселини. Той е изключително отровен.

От химическа гледна точка, въглеродният окис се характеризира главно с тенденцията си да претърпява присъединителни реакции и своите редуциращи свойства. И двете тенденции обаче обикновено се появяват само при повишени температури. При тези условия CO се свързва с кислород, хлор, сяра, някои метали и др. В същото време въглеродният оксид, когато се нагрява, редуцира много оксиди до метали, което е много важно за металургията.

Заедно с нагряването, повишаването на химическата активност на CO често се причинява от неговото разтваряне. По този начин, в разтвор, той е способен да редуцира солите на Au, Pt и някои други елементи до свободни метали още при обикновени температури.

При повишени температури и високо налягане CO взаимодейства с вода и каустични основи: в първия случай се образува HCOOH, а във втория - натриева мравчена киселина. Последната реакция протича при 120 °C, налягане 5 atm и се използва технически.

Редукцията на паладиев хлорид в разтвор е лесна по общата схема:

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

служи като най-често използваната реакция за откриване на въглероден окис в смес от газове. Дори много малки количества СО се откриват лесно по лекото оцветяване на разтвора поради отделянето на фино натрошен метален паладий. Количественото определяне на CO се основава на реакцията:

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

Окисляването на CO в разтвор често се случва със забележима скорост само в присъствието на катализатор. При избора на последното основна роля играе естеството на окислителя. Така KMnO 4 най-бързо окислява CO в присъствието на фино натрошено сребро, K 2 Cr 2 O 7 - в присъствието на живачни соли, KClO 3 - в присъствието на OsO 4. Като цяло, в своите редуциращи свойства CO е подобен на молекулния водород и неговата активност при нормални условия е по-висока от тази на последния. Интересното е, че има бактерии, които чрез окисляването на CO получават необходимата им енергия за живот.

Сравнителната активност на CO и H2 като редуциращи агенти може да бъде оценена чрез изследване на обратимата реакция:

чието равновесно състояние при високи температури се установява доста бързо (особено в присъствието на Fe 2 O 3). При 830 °C равновесната смес съдържа равни количества CO и H2, т.е. афинитетът на двата газа към кислорода е еднакъв. Под 830 °C по-силният редуциращ агент е CO, над - H2.

Свързването на един от продуктите на реакцията, разгледана по-горе, в съответствие със закона за масовото действие, измества неговото равновесие. Следователно, чрез преминаване на смес от въглероден оксид и водна пара върху калциев оксид, може да се получи водород съгласно схемата:

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

Тази реакция протича още при 500 °C.

Във въздуха CO се запалва при около 700 °C и изгаря със син пламък до CO 2:

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

Значителното отделяне на топлина, което придружава тази реакция, прави въглеродния окис ценно газообразно гориво. Но най-широко се използва като изходен продукт за синтеза на различни органични вещества.

Изгарянето на дебели слоеве въглища в пещи се извършва на три етапа:

1) C + O 2 = CO 2;

2) CO 2 + C = 2 CO;

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

Ако тръбата се затвори преждевременно, в пещта се създава липса на кислород, което може да доведе до разпространение на CO в отопляемото помещение и да доведе до отравяне (изпарения). Трябва да се отбележи, че миризмата на "въглероден окис" не се причинява от CO, а от примеси на някои органични вещества.

Пламъкът на CO може да има температура до 2100 °C. Реакцията на изгаряне на CO е интересна с това, че при нагряване до 700-1000 °C, тя протича със забележима скорост само в присъствието на следи от водна пара или други водородсъдържащи газове (NH3, H2S и др.). Това се дължи на верижния характер на разглежданата реакция, която протича чрез междинно образуване на ОН радикали съгласно следните схеми:

H + O 2 = HO + O, след това O + CO = CO 2, HO + CO = CO 2 + H и т.н.

При много високи температури реакцията на изгаряне на CO става забележимо обратима. Съдържанието на CO 2 в равновесна смес (при налягане от 1 atm) над 4000 °C може да бъде само пренебрежимо малко. Самата молекула CO е толкова термично стабилна, че не се разлага дори при 6000 °C. Молекулите на CO са открити в междузвездната среда.

Когато CO действа върху метал K при 80 °C, се образува безцветно кристално, силно експлозивно съединение със състав K 6 C 6 O 6 . С елиминирането на калия това вещество лесно се превръща във въглероден оксид C 6 O 6 ("трихинон"), който може да се счита за продукт на полимеризация на CO. Неговата структура съответства на шестчленен цикъл, образуван от въглеродни атоми, всеки от които е свързан с двойна връзка с кислородни атоми.

Взаимодействие на CO със сяра според реакцията:

CO + S = COS + 29 kJ

Върви бързо само при високи температури.

Полученият въглероден тиоксид (O=C=S) е газ без цвят и мирис (т.т. -139, т.т. -50 °C).

Въглеродният (II) оксид е способен да се свързва директно с определени метали. В резултат на това се образуват метални карбонили, които трябва да се разглеждат като комплексни съединения.

Въглеродният (II) оксид също образува комплексни съединения с някои соли. Някои от тях (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO и др.) са стабилни само в разтвор. Образуването на последното вещество е свързано с абсорбцията на въглероден оксид (II) от разтвор на CuCl в силна HCl. Подобни съединения очевидно се образуват в амонячен разтвор на CuCl, който често се използва за абсорбиране на CO при анализа на газове.

Касова бележка.

Въглеродният окис се образува, когато въглеродът гори в отсъствието на кислород. Най-често се получава в резултат на взаимодействието на въглероден диоксид с горещ въглен:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

Тази реакция е обратима, като нейното равновесие под 400 °C е почти напълно изместено наляво, а над 1000 °C - надясно (фиг. 7). Той обаче се установява със забележима скорост само при високи температури. Следователно при нормални условия CO е доста стабилен.

Ориз. 7. Равновесие CO 2 + C = 2 CO.

Образуването на CO от елементи следва уравнението:

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

Удобно е да се получат малки количества CO чрез разлагане на мравчена киселина:

HCOOH = H 2 O + CO

Тази реакция протича лесно, когато HCOOH реагира с гореща, силна сярна киселина. На практика тази подготовка се осъществява или чрез действието на конц. сярна киселина в течна HCOOH (при нагряване) или чрез преминаване на парите на последната през фосфорен хемипентаоксид. Взаимодействието на HCOOH с хлорсулфонова киселина по схемата:

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

Вече работи при нормални температури.

Удобен метод за лабораторно производство на CO може да бъде нагряване с конц. сярна киселина, оксалова киселина или калиев железен сулфид. В първия случай реакцията протича по следната схема:

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

Заедно с CO се отделя и въглероден диоксид, който може да се задържи чрез преминаване на газовата смес през разтвор на бариев хидроксид. Във втория случай единственият газообразен продукт е въглеродният окис:

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.

Големи количества СО могат да се получат при непълно изгаряне на въглища в специални пещи - газови генератори. Конвенционалният („въздушен“) генераторен газ съдържа средно (обемни %): CO-25, N2-70, CO 2 -4 и малки примеси от други газове. При изгаряне произвежда 3300-4200 kJ на m3. Замяната на обикновения въздух с кислород води до значително увеличаване на съдържанието на CO (и повишаване на калоричността на газа).

Още повече CO се съдържа във водния газ, който се състои (в идеалния случай) от смес от равни обеми CO и H 2 и произвежда 11 700 kJ/m 3 при изгаряне. Този газ се получава чрез продухване на водна пара през слой горещ въглен и при около 1000 °C взаимодействието се осъществява съгласно уравнението:

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

Реакцията на образуване на воден газ протича с поглъщането на топлина, въглищата постепенно се охлаждат и за да се поддържат в горещо състояние, е необходимо да се редува преминаването на водни пари с преминаването на въздух (или кислород) в газа генератор. В това отношение водният газ съдържа приблизително CO-44, H 2 -45, CO 2 -5 и N 2 -6%. Той се използва широко за синтеза на различни органични съединения.

Често се получава смесен газ. Процесът на получаването му се свежда до едновременно продухване на въздух и водни пари през слой горещ въглен, т.е. комбинация от двата метода, описани по-горе - Следователно съставът на смесения газ е междинен между генератора и водата. Средно съдържа: CO-30, H 2 -15, CO 2 -5 и N 2 -50%. Един кубичен метър от него произвежда около 5400 kJ при изгаряне.

Приложение.

Водата и смесените газове (те съдържат CO) се използват като гориво и суровина в химическата промишленост. Те са важни например като един от източниците за получаване на азотно-водородна смес за синтеза на амоняк. Когато те преминат заедно с водна пара през катализатор, нагрят до 500 °C (главно Fe 2 O 3), възниква обратима реакция:

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

чийто баланс е силно изместен надясно.

След това полученият въглероден диоксид се отстранява чрез промиване с вода (под налягане), а останалият CO се отстранява с амонячен разтвор на медни соли. Това оставя почти чист азот и водород. Съответно, чрез регулиране на относителните количества генераторни и водни газове е възможно да се получат N 2 и H 2 в необходимото обемно съотношение. Преди да се подаде в колоната за синтез, газовата смес се изсушава и пречиства от примеси, отравящи катализатора.

CO 2 молекула

Молекулата на CO се характеризира с d(CO) = 113 pm, нейната енергия на дисоциация е 1070 kJ/mol, което е по-голямо от това на другите двуатомни молекули. Нека разгледаме електронната структура на CO, където атомите са свързани един с друг чрез двойна ковалентна връзка и една донорно-акцепторна връзка, като кислородът е донор, а въглеродът - акцептор.

Ефект върху тялото.

Въглеродният окис е много отровен. Първите признаци на остро отравяне с CO са главоболие и световъртеж, последвани от загуба на съзнание. Максимално допустимата концентрация на CO във въздуха на промишлените предприятия се счита за 0,02 mg/l. Основният антидот при отравяне с CO е чистият въздух. Полезно е и краткотрайното вдишване на амонячни пари.

Изключителната токсичност на CO, липсата на цвят и мирис, както и много слабата му абсорбция от активния въглен на конвенционалната противогаз, правят този газ особено опасен. Въпросът за защита срещу него беше решен чрез производството на специални газови маски, чиято кутия беше пълна със смес от различни оксиди (главно MnO 2 и CuO). Ефектът на тази смес ("хопкалит") се свежда до каталитичното ускоряване на реакцията на окисление на CO до CO 2 от атмосферния кислород. На практика противогазите от хопкалит са много неудобни, тъй като те принуждават да дишаш нагрят въздух (в резултат на окислителна реакция).

Да бъдеш сред природата.

Въглеродният окис е част от атмосферата (10-5 об.%). Средно 0,5% CO съдържа тютюнев дим и 3% - изгорели газове от двигатели с вътрешно горене.

Всичко, което ни заобикаля, се състои от съединения на различни химични елементи. Ние дишаме не просто въздух, а сложно органично съединение, съдържащо кислород, азот, водород, въглероден диоксид и други необходими компоненти. Влиянието на много от тези елементи върху човешкото тяло в частност и върху живота на Земята като цяло все още не е напълно проучено. За да се разберат процесите на взаимодействие на елементи, газове, соли и други образувания помежду си, предметът „Химия“ беше въведен в училищния курс. 8 клас е началото на часовете по химия по утвърдената общообразователна програма.

Едно от най-често срещаните съединения, открити както в земната кора, така и в атмосферата, е оксидът. Оксидът е съединение на всеки химичен елемент с кислороден атом. Дори източникът на целия живот на Земята - водата, е водородният оксид. Но в тази статия няма да говорим за оксидите като цяло, а за едно от най-често срещаните съединения - въглеродния оксид. Тези съединения се получават чрез сливане на кислородни и въглеродни атоми. Тези съединения могат да съдържат различни количества въглеродни и кислородни атоми, но има две основни съединения на въглерод и кислород: въглероден оксид и въглероден диоксид.

Химична формула и метод за получаване на въглероден окис

Каква е формулата му? Въглеродният окис е доста лесен за запомняне - CO. Молекулата на въглеродния окис се образува от тройна връзка и следователно има доста висока якост на връзката и има много малко междуядрено разстояние (0,1128 nm). Енергията на разкъсване на това химично съединение е 1076 kJ/mol. Тройната връзка възниква поради факта, че елементът въглерод има р-орбитала в своята атомна структура, която не е заета от електрони. Това обстоятелство създава възможност въглеродният атом да стане акцептор на електронна двойка. Кислородният атом, напротив, има неподелена двойка електрони в една от p-орбиталите, което означава, че има способности за даряване на електрони. Когато тези два атома се съединят, освен две ковалентни връзки се появява и трета - донорно-акцепторна ковалентна връзка.

Има различни начини за производство на CO. Един от най-простите е преминаването на въглероден диоксид върху горещи въглища. В лабораторията въглеродният окис се произвежда чрез следната реакция: мравчената киселина се нагрява със сярна киселина, която разделя мравчената киселина на вода и въглероден окис.

CO се отделя и при нагряване на оксалова и сярна киселина.

Физични свойства на CO

Въглеродният окис (2) има следните физични свойства - безцветен газ без изразена миризма. Всички чужди миризми, които се появяват по време на изтичане на въглероден окис, са продукти от разграждането на органични примеси. Той е много по-лек от въздуха, изключително токсичен, много слабо разтворим във вода и силно запалим.

Най-важното свойство на CO е неговото отрицателно въздействие върху човешкото тяло. Отравянето с въглероден окис може да бъде фатално. Ефектите на въглеродния окис върху човешкото тяло ще бъдат разгледани по-подробно по-долу.

Химични свойства на CO

Основните химични реакции, при които въглеродните оксиди (2) могат да се използват, са окислително-възстановителните реакции и реакциите на присъединяване. Редокс реакцията се изразява в способността на CO да редуцира метала от оксиди чрез смесването им с допълнително нагряване.

При взаимодействие с кислорода се образува въглероден диоксид и се отделя значително количество топлина. Въглеродният окис гори със синкав пламък. Много важна функция на въглеродния окис е взаимодействието му с металите. В резултат на такива реакции се образуват метални карбонили, по-голямата част от които са кристални вещества. Използват се за производство на изключително чисти метали, както и за нанасяне на метални покрития. Между другото, карбонилите са се доказали добре като катализатори за химични реакции.

Химична формула и метод за получаване на въглероден диоксид

Въглеродният диоксид или въглеродният диоксид има химичната формула CO 2 . Структурата на молекулата е малко по-различна от тази на CO. В тази формация въглеродът има степен на окисление +4. Структурата на молекулата е линейна, което означава, че е неполярна. Молекулата CO 2 не е толкова силна, колкото CO. Земната атмосфера съдържа около 0,03% въглероден диоксид от общ обем. Увеличаването на този показател разрушава озоновия слой на Земята. В науката това явление се нарича парников ефект.

Въглеродният диоксид може да бъде получен по различни начини. В промишлеността се образува в резултат на изгаряне на димни газове. Може да е страничен продукт от процеса на производство на алкохол. Може да се получи чрез процеса на разлагане на въздуха на основните му компоненти, като азот, кислород, аргон и други. В лабораторни условия въглероден оксид (4) може да се получи чрез изгаряне на варовик, а в домашни условия въглероден диоксид може да се получи чрез реакцията на лимонена киселина и сода за хляб. Между другото, точно така са правени газираните напитки в самото начало на тяхното производство.

Физични свойства на CO 2

Въглеродният диоксид е безцветно газообразно вещество без характерна остра миризма. Поради високото окислително число този газ има леко кисел вкус. Този продукт не поддържа процеса на горене, тъй като самият той е резултат от горене. При повишени концентрации на въглероден диоксид човек губи способността си да диша, което води до смърт. Ефектите на въглеродния диоксид върху човешкото тяло ще бъдат разгледани по-подробно по-долу. CO 2 е много по-тежък от въздуха и е силно разтворим във вода дори при стайна температура.

Едно от най-интересните свойства на въглеродния диоксид е, че той няма течно състояние при нормално атмосферно налягане. Въпреки това, ако структурата на въглеродния диоксид е изложена на температура от -56,6 °C и налягане от около 519 kPa, тя се трансформира в безцветна течност.

Когато температурата спадне значително, газът е в състояние на така наречения „сух лед” и се изпарява при температура по-висока от -78 o C.

Химични свойства на CO 2

По отношение на химичните си свойства въглеродният оксид (4), чиято формула е CO 2, е типичен киселинен оксид и притежава всички негови свойства.

1. При взаимодействие с вода се образува въглеродна киселина, която има слаба киселинност и ниска стабилност в разтвори.

2. При взаимодействие с алкали въглеродният диоксид образува съответната сол и вода.

3. При взаимодействие с активни метални оксиди, насърчава образуването на соли.

4. Не поддържа процеса на горене. Само някои активни метали, като литий, калий и натрий, могат да активират този процес.

Ефектът на въглеродния окис върху човешкото тяло

Да се ​​върнем към основния проблем на всички газове - въздействието върху човешкото тяло. Въглеродният окис принадлежи към групата на изключително опасните за живота газове. За хората и животните е изключително силно токсично вещество, което при поглъщане сериозно засяга кръвта, нервната система на тялото и мускулите (включително сърцето).

Въглеродният окис във въздуха не може да бъде разпознат, тъй като този газ няма ясна миризма. Точно затова той е опасен. Влизайки в човешкото тяло през белите дробове, въглеродният окис активира разрушителната си дейност в кръвта и започва да взаимодейства с хемоглобина стотици пъти по-бързо от кислорода. В резултат на това се появява много стабилно съединение, наречено карбоксихемоглобин. Той пречи на доставката на кислород от белите дробове до мускулите, което води до глад на мускулната тъкан. Мозъкът е особено сериозно засегнат от това.

Поради невъзможността да разпознаете отравянето с въглероден окис чрез обонянието, трябва да сте наясно с някои основни признаци, които се появяват в ранните етапи:

• замайване, придружено от главоболие;
• звънене в ушите и трептене пред очите;
• сърцебиене и задух;
• зачервяване на лицето.

Впоследствие жертвата на отравяне развива силна слабост, понякога повръщане. При тежки случаи на отравяне са възможни неволни конвулсии, придружени от допълнителна загуба на съзнание и кома. Ако на пациента не бъде предоставена навреме подходяща медицинска помощ, е възможна смърт.

Ефектът на въглеродния диоксид върху човешкото тяло

Въглеродните оксиди с киселинност +4 принадлежат към категорията на задушливите газове. С други думи, въглеродният диоксид не е токсично вещество, но може значително да повлияе на притока на кислород към тялото. Когато нивото на въглероден диоксид се повиши до 3-4%, човек става сериозно слаб и започва да се чувства сънлив. Когато нивото се повиши до 10%, започват да се развиват силно главоболие, световъртеж, загуба на слуха, а понякога и загуба на съзнание. Ако концентрацията на въглероден диоксид се повиши до ниво от 20%, тогава настъпва смърт от кислороден глад.

Лечението на отравяне с въглероден диоксид е много просто - осигурете на жертвата достъп до чист въздух и, ако е необходимо, направете изкуствено дишане. В краен случай трябва да свържете жертвата към вентилатор.

От описанията на влиянието на тези два въглеродни оксида върху тялото можем да заключим, че въглеродният оксид все още представлява голяма опасност за хората с високата си токсичност и целенасочен ефект върху тялото отвътре.

Въглеродният диоксид не е толкова коварен и е по-малко вреден за хората, поради което хората активно използват това вещество дори в хранително-вкусовата промишленост.

Използването на въглеродни оксиди в промишлеността и тяхното въздействие върху различни аспекти на живота

Въглеродните оксиди имат много широко приложение в различни области на човешката дейност, а спектърът им е изключително богат. По този начин въглеродният оксид се използва широко в металургията в процеса на топене на чугун. CO придоби широка популярност като материал за съхранение на хладилни храни. Този оксид се използва за обработка на месо и риба, за да им придаде свеж вид и да не променя вкуса. Важно е да не забравяме за токсичността на този газ и да помним, че допустимата доза не трябва да надвишава 200 mg на 1 kg продукт. CO напоследък все повече се използва в автомобилната индустрия като гориво за превозни средства с газ.

Въглеродният диоксид е нетоксичен, така че обхватът му на приложение е широко разпространен в хранително-вкусовата промишленост, където се използва като консервант или набухвател. CO 2 се използва и при производството на минерални и газирани води. В твърдата си форма („сух лед“) често се използва във фризери за поддържане на постоянно ниска температура в стая или уред.

Пожарогасителите с въглероден диоксид станаха много популярни, чиято пяна напълно изолира огъня от кислорода и не позволява огънят да се разгори. Съответно друга област на приложение е пожарната безопасност. Цилиндрите на въздушните пистолети също са заредени с въглероден диоксид. И разбира се, почти всеки от нас е чел от какво се състои освежителят за стая. Да, един от компонентите е въглероден диоксид.

Както виждаме, поради минималната си токсичност, въглеродният диоксид все повече се среща в ежедневието на хората, докато въглеродният окис намира приложение в тежката промишленост.

Има и други въглеродни съединения с кислород; за щастие формулата на въглерода и кислорода позволява използването на различни варианти на съединения с различен брой въглеродни и кислородни атоми. Редица оксиди могат да варират от C 2 O 2 до C 32 O 8. И за да се опише всеки от тях, ще отнеме повече от една страница.

Въглеродни оксиди в природата

И двата вида въглеродни оксиди, обсъдени тук, присъстват в естествения свят по един или друг начин. По този начин въглеродният оксид може да бъде продукт на изгаряне на горите или резултат от човешка дейност (изгорели газове и опасни отпадъци от промишлени предприятия).

Въглеродният диоксид, който вече познаваме, също е част от сложния състав на въздуха. Съдържанието му в него е около 0,03% от общия обем. Когато този показател се увеличи, възниква така нареченият „парников ефект“, от който съвременните учени толкова много се страхуват.

Въглеродният диоксид се освобождава от животните и хората чрез издишване. Това е основният източник на такъв елемент като въглерод, който е полезен за растенията, поради което много учени стрелят на всички цилиндри, като посочват неприемливостта на мащабното обезлесяване. Ако растенията спрат да абсорбират въглероден диоксид, тогава процентът на съдържанието му във въздуха може да се увеличи до критични нива за човешкия живот.

Явно много хора от властта са забравили материала, който са разглеждали в учебника „Обща химия. 8 клас”, в противен случай щеше да се обърне по-сериозно внимание на проблема с обезлесяването в много части на света. Между другото, това важи и за проблема с въглеродния окис в околната среда. Количеството човешки отпадъци и процентът на емисиите на този необичайно токсичен материал в околната среда нарастват с всеки изминал ден. И не е факт, че съдбата на света, описана в прекрасния анимационен филм „Уоли“, няма да се повтори, когато човечеството трябваше да напусне Земята, която беше замърсена до основите си, и да отиде в други светове в търсене на по-добър живот.

Въглероден окис (II) ), или въглероден оксид, CO е открит от английския химик Джоузеф Пристли през 1799 г. Това е безцветен газ, без вкус и мирис, слабо разтворим във вода (3,5 ml в 100 ml вода при 0 ° C), има ниска температура на топене (-205 °C) и точка на кипене (-192 °C).

Въглеродният окис навлиза в атмосферата на Земята при непълно изгаряне на органични вещества, по време на вулканични изригвания, както и в резултат на жизнената дейност на някои по-ниски растения (водорасли). Естественото ниво на CO във въздуха е 0,01-0,9 mg/m3. Въглеродният окис е много отровен. В човешкото тяло и висшите животни той активно реагира с

Пламъкът от горящия въглероден окис е с красив синьо-виолетов цвят. Лесно е да го наблюдавате сами. За да направите това, трябва да запалите кибрит. Долната част на пламъка е светеща - този цвят му се придава от горещи въглеродни частици (продукт от непълното изгаряне на дървесината). Пламъкът е заобиколен от синьо-виолетова граница отгоре. Това изгаря въглероден окис, генериран по време на окисляването на дървесината.

сложно съединение на желязото - кръвен хем (свързан с протеина глобин), нарушаващ функциите на пренос на кислород и консумация от тъканите. Освен това той влиза в необратимо взаимодействие с някои ензими, участващи в енергийния метаболизъм на клетката. При концентрация на въглероден окис в помещението от 880 mg/m3 смъртта настъпва за няколко часа, а при 10 g/m3 - почти мигновено. Максимално допустимото съдържание на въглероден окис във въздуха е 20 mg/m3. Първите признаци на отравяне с CO (при концентрация 6-30 mg/m3) са намаляване на чувствителността на зрението и слуха, главоболие и промяна в сърдечната честота. Ако човек е бил отровен с въглероден окис, той трябва да бъде изведен на чист въздух, да му се направи изкуствено дишане, а при леки случаи на отравяне - да се даде силен чай или кафе.

Големи количества въглероден окис ( II ) навлизат в атмосферата в резултат на човешка дейност. Така средно един автомобил отделя около 530 кг CO във въздуха годишно. Когато 1 литър бензин се изгаря в двигател с вътрешно горене, емисиите на въглероден окис варират от 150 до 800 г. По руските магистрали средната концентрация на CO е 6-57 mg/m3, т.е. надвишава прага на отравяне. Въглеродният окис се натрупва в лошо проветриви дворове пред къщи, разположени в близост до магистрали, в мазета и гаражи. През последните години на магистралите бяха създадени специални пунктове за наблюдение на съдържанието на въглероден окис и други продукти от непълно изгаряне на гориво (CO-CH контрол).

При стайна температура въглеродният окис е доста инертен. Той не взаимодейства с вода и алкални разтвори, т.е. той е несолеобразуващ оксид, но при нагряване реагира с твърди основи: CO + KOH = HCOOC (калиев формиат, сол на мравчена киселина); CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2. Тези реакции се използват за отделяне на водород от синтезния газ (CO + 3H 2), образуван от взаимодействието на метан с прегрята водна пара.

Интересно свойство на въглеродния окис е способността му да образува съединения с преходни метали - карбонили, например: Ni +4СО ® 70°C Ni (CO)4.

Въглероден окис (II) ) е отличен редуциращ агент. При нагряване се окислява от кислорода на въздуха: 2CO + O 2 = 2CO 2. Тази реакция може да се проведе и при стайна температура с помощта на катализатор - платина или паладий. Такива катализатори се монтират на автомобили за намаляване на емисиите на CO в атмосферата.

Когато CO реагира с хлор, се образува много отровен газ, фосген (T kip =7,6 °C): CO+ Cl 2 = COCl 2 . Преди това е бил използван като химически боен агент, но сега се използва в производството на синтетични полиуретанови полимери.

Въглеродният окис се използва при топенето на желязо и стомана за намаляване на желязото от оксиди; също така се използва широко в органичния синтез. Когато смес от въглероден оксид ( II ) с водород, в зависимост от условията (температура, налягане), се образуват различни продукти - алкохоли, карбонилни съединения, карбоксилни киселини. Реакцията на синтеза на метанол е особено важна: CO + 2H 2 = CH3OH , който е един от основните продукти на органичния синтез. Въглеродният окис се използва за синтеза на фосген, мравчена киселина, като висококалорично гориво.

Въглеродни съединения. Въглероден окис (II)- въглеродният окис е съединение без мирис и цвят, гори със синкав пламък, по-лек е от въздуха и е слабо разтворим във вода.

CO- оксид, който не образува сол, но при преминаване на алкали в стопилката при високо налягане образува сол на мравчена киселина:

CO +KOH = HCOOK

Ето защо COчесто считан за анхидрид на мравчена киселина:

HCOOH = CO + з 2 О,

Реакцията протича под действието на концентрирана сярна киселина.

Структура на въглероден оксид (II).

Степен на окисление +2. Връзката изглежда така:

Стрелката показва допълнителна връзка, която се образува от донорно-акцепторния механизъм поради несподелената двойка електрони на кислородния атом. Поради това връзката в оксида е много силна, така че оксидът може да влезе в окислително-редукционни реакции само при високи температури.

Получаване на въглероден окис (II).

1. Получава се по време на реакцията на окисление на прости вещества:

2 ° С + О 2 = 2 CO,

° С + CO 2 = 2 CO,

2. При оздравяване COсамия въглерод или метали. Реакцията протича при нагряване:

Химични свойства на въглеродния оксид (II).

1. При нормални условия въглеродният окис не взаимодейства с киселини или основи.

2. В атмосферния кислород въглеродният окис гори със синкав пламък:

2CO + O 2 = 2CO 2,

3. При температура въглеродният окис редуцира металите от оксиди:

FeO + CO = Fe + CO 2,

4. Когато въглеродният окис реагира с хлора, се образува отровен газ - фосген. Реакцията настъпва при облъчване:

CO + кл 2 = COCl 2,

5. Въглеродният окис реагира с вода:

° СО +з 2 О = CO 2 + з 2,

Реакцията е обратима.

6. При нагряване въглеродният окис образува метилов алкохол:

CO + 2H 2 = CH 3 OH,

7. Въглеродният окис се образува с металите карбонили(летливи съединения).

ВЪГЛЕРОДЕН ОКСИД (ВЪГЛЕРОДЕН ОКСИД). Въглероден (II) оксид (въглероден оксид) CO, необразуващ сол въглероден оксид. Това означава, че няма киселина, съответстваща на този оксид. Въглеродният окис (II) е газ без цвят и мирис, който се втечнява при атмосферно налягане при температура от –191,5 ° C и се втвърдява при –205 ° C. Молекулата на CO е подобна по структура на молекулата на N2: и двете съдържат равен брой електрони (такива молекули се наричат ​​​​изоелектронни) , атомите в тях са свързани чрез тройна връзка (две връзки в молекулата на CO се образуват поради 2p електроните на въглеродните и кислородните атоми, а третият се образува чрез донорно-акцепторен механизъм с участието на несподелена електронна двойка кислород и свободна 2p орбитала на въглерод). В резултат на това физичните свойства на CO и N2 (точки на топене и кипене, разтворимост във вода и др.) са много сходни.

Въглероден окис (II) се образува по време на изгарянето на въглеродсъдържащи съединения с недостатъчен достъп до кислород, както и когато горещи въглища влизат в контакт с продукта на пълно изгаряне - въглероден диоксид: C + CO2 → 2CO. В лабораторията CO се получава чрез дехидратиране на мравчена киселина чрез въздействието на концентрирана сярна киселина върху течна мравчена киселина при нагряване или чрез преминаване на пари от мравчена киселина върху P2O5: HCOOH → CO + H2O. CO се получава чрез разлагане на оксалова киселина: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. CO може лесно да се отдели от другите газове, като се прекара през алкален разтвор.
При нормални условия CO, подобно на азота, е химически доста инертен. Само при повишени температури се проявява тенденцията CO да претърпява реакции на окисление, добавяне и редукция. Така при повишени температури той реагира с алкали: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Тези реакции се използват за отстраняване на CO от промишлени газове.

Въглеродният окис (II) е висококалорично гориво: изгарянето е придружено от отделяне на значително количество топлина (283 kJ на 1 мол CO). Смесите на CO с въздух експлодират, когато съдържанието му варира от 12 до 74%; За щастие на практика такива смеси са изключително редки. В промишлеността, за да се получи CO, се извършва газификация на твърдо гориво. Например продухването на водна пара през слой въглища, нагрят до 1000oC, води до образуването на воден газ: C + H2O → CO + H2, който има много висока калоричност. Изгарянето обаче далеч не е най-изгодното използване на водния газ. От него например е възможно да се получи (в присъствието на различни катализатори под налягане) смес от твърди, течни и газообразни въглеводороди - ценна суровина за химическата промишленост (реакция на Фишер-Тропш). От същата смес, обогатявайки я с водород и използвайки необходимите катализатори, можете да получите алкохоли, алдехиди и киселини. От особено значение е синтезът на метанол: CO + 2H2 → CH3OH - най-важната суровина за органичен синтез, поради което тази реакция се извършва индустриално в голям мащаб.

Реакциите, при които CO е редуциращ агент, могат да бъдат демонстрирани чрез примера за редукция на желязо от руда по време на процеса на доменна пещ: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Редукцията на метални оксиди с въглероден (II) оксид е от голямо значение в металургичните процеси.

Молекулите на CO се характеризират с реакции на присъединяване към преходни метали и техните съединения с образуването на комплексни съединения - карбонили. Примерите включват течни или твърди метални карбонили Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 и др. Това са много токсични вещества, които при нагряване се разлагат отново в метал и CO. По този начин можете да получите прахообразни метали с висока чистота. Понякога върху горелката на газовата печка се виждат метални "петна", това е следствие от образуването и разпадането на железен карбонил. Понастоящем са синтезирани хиляди различни метални карбонили, съдържащи в допълнение към CO неорганични и органични лиганди, например PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

CO също се характеризира с реакция на съединението с хлор, която протича на светлина вече при стайна температура с образуването на изключително токсичен фосген: CO + Cl2 → COCl2. Тази реакция е верижна, протича по радикален механизъм с участието на хлорни атоми и свободни радикали COCl. Въпреки токсичността си, фосгенът се използва широко за синтеза на много органични съединения.

Въглеродният окис (II) е силна отрова, тъй като образува силни комплекси с металосъдържащи биологично активни молекули; това нарушава тъканното дишане. Особено засегнати са клетките на централната нервна система. Свързването на CO към Fe(II) атомите в кръвния хемоглобин предотвратява образуването на оксихемоглоблин, който пренася кислород от белите дробове до тъканите. Дори когато въздухът съдържа 0,1% CO, този газ измества половината от кислорода от оксихемоглобина. В присъствието на CO, смъртта от задушаване може да настъпи дори при наличието на големи количества кислород. Следователно CO се нарича въглероден окис. При „изпаднал в беда“ човек са засегнати предимно мозъкът и нервната система. За спасение първо се нуждаете от чист въздух, който не съдържа CO (или още по-добре чист кислород), докато CO, свързан с хемоглобина, постепенно се заменя с O2 молекули и задушаването изчезва. Максимално допустимата среднодневна концентрация на CO в атмосферния въздух е 3 mg/m3 (около 3,10–5%), във въздуха на работната зона – 20 mg/m3.

Обикновено съдържанието на CO в атмосферата не надвишава 10–5%. Този газ навлиза във въздуха като част от вулканични и блатни газове, със секрети на планктон и други микроорганизми. Така годишно от повърхностните слоеве на океана в атмосферата се отделят 220 милиона тона CO. Концентрацията на CO във въглищните мини е висока. Много въглероден окис се произвежда по време на горски пожари. Топенето на всеки милион тона стомана е придружено от образуването на 300–400 тона CO. Общо техногенното изпускане на CO във въздуха достига 600 милиона тона годишно, повече от половината от които идват от моторни превозни средства. Ако карбураторът не е регулиран, отработените газове могат да съдържат до 12% CO! Поради това повечето държави са въвели строги стандарти за съдържанието на CO в изгорелите газове на автомобилите.

Образуването на CO винаги възниква по време на изгарянето на въглеродсъдържащи съединения, включително дървесина, с недостатъчен достъп до кислород, както и когато горещи въглища влизат в контакт с въглероден диоксид: C + CO2 → 2CO. Такива процеси се случват и в селските пещи. Следователно преждевременното затваряне на комина на печката за запазване на топлината често води до отравяне с въглероден окис. Не трябва да се мисли, че градските жители, които не отопляват печките си, са застраховани от отравяне с CO; Например лесно могат да се отровят в лошо вентилиран гараж, където е паркирана кола с работещ двигател. CO се намира и в продуктите на изгаряне на природен газ в кухнята. Много авиационни инциденти в миналото са били причинени от износване на двигателя или лоши настройки, позволяващи на CO да навлезе в пилотската кабина и да отрови екипажа. Опасността се усложнява от факта, че CO не може да се открие по миризмата; в това отношение въглеродният окис е по-опасен от хлора!

Въглеродният окис (II) практически не се сорбира от активен въглен и следователно обикновената газова маска не предпазва от този газ; За да се абсорбира, е необходим допълнителен патрон от хопкалит, съдържащ катализатор, който "доизгаря" CO до CO2 с помощта на атмосферен кислород. Все повече и повече пътнически автомобили вече са оборудвани с катализатори за допълнително изгаряне, въпреки високата цена на тези катализатори, базирани на платинени метали.