Въглеродният оксид, известен също като въглероден окис, има много силен молекулен състав, инертен е в своите химични свойства и не се разтваря добре във вода. Това съединение също е невероятно токсично, когато влезе в дихателната система, се комбинира с кръвния хемоглобин и спира да пренася кислород до тъканите и органите.
Химически имена и формула
Въглеродният оксид е известен и с други имена, включително въглероден окис II. В ежедневието той обикновено се нарича въглероден оксид. Този въглероден оксид е отровен, безцветен газ без вкус и мирис. Химичната му формула е CO и масата на една молекула е 28,01 g/mol.
Ефект върху тялото
Въглеродният окис се комбинира с хемоглобина, за да образува карбоксихемоглобин, който няма капацитет за пренасяне на кислород. Вдишването на парите му причинява увреждане на ЦНС (централната нервна система) изадушаване. Получената липса на кислород причинява главоболие, виене на свят, намалена сърдечна честота и дишане, което води до припадък и последваща смърт.
Токсичен газ
Въглеродният окис се получава чрез частично изгаряне на вещества, съдържащи въглерод, например в двигатели с вътрешно горене. Съединението съдържа 1 въглероден атом, ковалентно свързан с 1 кислороден атом. Въглеродният окис е силно токсичен и е една от най-честите причини за фатални отравяния в световен мащаб. Експозицията може да причини увреждане на сърцето и други органи.
Каква е употребата на въглероден оксид?
Въпреки сериозната си токсичност, въглеродният оксид е изключително полезен - благодарение на съвременните технологии от него се създават редица жизненоважни продукти. Въглеродният оксид, въпреки че днес се счита за замърсител, винаги е присъствал в природата, но не в такива количества, като например въглеродния диоксид.
Онези, които вярват, че съединенията на въглероден оксид не съществуват в природата, грешат. CO се разтваря в разтопена вулканична скала при високо налягане в мантията на Земята. Съдържанието на въглеродни оксиди във вулканичните газове варира от по-малко от 0,01% до 2% в зависимост от вулкана. Тъй като това естествено съединение не е постоянна стойност, не е възможно точно да се измерят емисиите на природен газ.
Химически свойства
Въглероден оксид (формула CO) се отнася до несолеобразуващи или индиферентни оксиди. Но при +200 oС реагира с натриев хидроксид. По време на този химичен процес се образува натриев формиат:
NaOH + CO=HCOONa (сол на мравчена киселина).
Свойствата на въглеродния оксид се основават на неговата редукционна способност. Въглероден оксид:
- може да реагира с кислород: 2CO + O2 =2CO2;
- способен да взаимодейства с халогени: CO + Cl2 =COCl2 (фосген);
- има уникално свойство да възстановява чистите метали от техните оксиди: Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2;
- образува метални карбонили: Fe + 5CO=Fe(CO)5;
- Перфектно разтворим в хлороформ, оцетна киселина, етанол, амониев хидроксид и бензен.
Структура на молекула
Два атома, от които всъщност се състои молекулата на въглеродния оксид (CO), са свързани помежду си чрез тройна връзка. Два от тях се образуват от сливането на p-електрони на въглеродни атоми с кислород, а третият се дължи на специален механизъм, дължащ се на свободната 2p орбитала на въглерода и 2p електронната двойка кислород. Тази структура осигурява на молекулата висока якост.
Малко история
Дори Аристотел от древна Гърция описва токсичните изпарения, произвеждани от изгарянето на въглища. Механизмът на самата смърт не е известен.беше. Един от древните методи за екзекуция обаче беше затварянето на нарушителя в парна баня, където имаше тлеещи въглища. Гръцкият лекар Гален предполага, че настъпват определени промени в състава на въздуха, които причиняват вреда при вдишване.
По време на Втората световна война въглеродният оксид се използва като гориво за моторни превозни средства в части на света, където бензинът и дизелът бяха оскъдни. Бяха инсталирани външни (с малки изключения) генератори на въглен или дървесен газ и смес от атмосферен азот, въглероден окис и малко количество други газове се подава в газов смесител. Това беше така нареченият дървесен газ.
Окисление на въглероден оксид
Въглеродният оксид се образува при частично окисление на въглерод-съдържащи съединения. CO се произвежда, когато няма достатъчно кислород за производство на въглероден диоксид (CO2), като например, когато пещ или двигател с вътрешно горене работят в затворено пространство. Ако присъства кислород, както и някои други атмосферни концентрации, въглеродният оксид изгаря, излъчвайки синя светлина, произвеждайки въглероден диоксид, известен като въглероден диоксид.
Въглищният газ, широко използван до 60-те години на миналия век за вътрешно осветление, готвене и отопление, имаше CO като преобладаващ горивен компонент. Някои процеси в съвременните технологии, като топенето на желязо, все още произвеждат въглероден окискато страничен продукт. Самото CO съединение се окислява до CO2 при стайна температура.
Съществува ли CO в природата?
Съществува ли въглероден окис в природата? Един от естествените му източници са фотохимичните реакции, протичащи в тропосферата. Очаква се тези процеси да могат да генерират около 5×1012 кг вещество е; годишно. Други източници, както бе споменато по-горе, включват вулкани, горски пожари и други форми на изгаряне.
Молекулярни свойства
Въглеродният оксид има моларна маса 28,0, което го прави малко по-малко плътен от въздуха. Дължината на връзката между два атома е 112,8 микрометра. Това е достатъчно близо, за да осигури една от най-силните химически връзки. И двата елемента в CO съединение заедно имат около 10 електрона в една валентна обвивка.
Като правило, двойна връзка се среща в органичните карбонилни съединения. Характерна особеност на молекулата на CO е, че възниква силна тройна връзка между атоми с 6 общи електрона в 3 свързани молекулярни орбитали. Тъй като 4 от споделените електрони идват от кислород и само 2 от въглерод, една свързана орбитала е заета от два електрона от O2, образувайки дативна или диполна връзка. Това причинява C ← O поляризация на молекулата с малък заряд "-" на въглерод и малък "+" заряд на кислород.
Другите две свързани орбитали заемат една заредена частица от въглерод иедин от кислород. Молекулата е асиметрична: кислородът има по-висока електронна плътност от въглерода и също е леко положително зареден в сравнение с отрицателния въглерод.
Получаване
В индустрията получаването на въглероден оксид CO се извършва чрез нагряване на въглероден диоксид или водна пара с въглища без достъп до въздух:
CO2 + C=2CO;
H2O + C=CO + H2.
Последната получена смес се нарича още вода или синтез-газ. В лабораторията въглероден оксид II чрез излагане на органични киселини на концентрирана сярна киселина, която действа като дехидратиращ агент:
HCOOH=CO + H2O;
N2C2O4=CO2 + H2O.
Основни симптоми и помощ при отравяне с CO
Въглеродният оксид причинява ли отравяне? Да, и много силно. Отравянето с въглероден окис е най-често срещаното явление в света. Най-чести симптоми:
- чувства се слабо;
- гадене;
- замаяност;
- умора;
- раздразнителност;
- лош апетит;
- главоболие;
- дезориентация;
- зрително увреждане;
- повръщане;
- припадък;
- конвулсии.
Излагането на този токсичен газ може да причини значителни щети, което често може да доведе до дългосрочни хронични състояния. Въглеродният окис е способенпричиняват сериозно увреждане на плода на бременна жена. На жертвите, например след пожар, трябва да се окаже незабавна помощ. спешно е да се обадите на линейка, да се осигури достъп до чист въздух, да се свалят дрехите, които ограничават дишането, да се успокои, да е топло. Тежкото отравяне, като правило, се лекува само под наблюдението на лекари, в болница.
Заявление
Въглеродният окис, както вече споменахме, е отровен и опасен, но е едно от основните съединения, които се използват в съвременната индустрия за органичен синтез. CO се използва за производството на чисти метали, карбонили, фосген, въглероден сулфид, метилов алкохол, формамид, ароматни алдехиди и мравчена киселина. Това вещество се използва и като гориво. Въпреки своята токсичност и отровност, той често се използва като суровина за различни вещества в химическата промишленост.
Въглероден оксид и въглероден диоксид: каква е разликата?
Въглероден окис и въглероден диоксид (CO и CO2) често се бъркат един за друг. И двата газа са без мирис и цвят и влияят негативно на сърдечно-съдовата система. И двата газа могат да влязат в тялото чрез вдишване, кожата и очите. Тези съединения, когато са изложени на жив организъм, имат редица общи симптоми - главоболие, замаяност, конвулсии и халюцинации. Повечето хора трудно определят разликата и не осъзнават, че изпускателните газове на автомобилите отделят както CO, така и CO2. На закрито повишаването на концентрацията на тези газове може да бъде опасно за здравето и безопасността на лицето, което е изложено на тях.въздействие. Каква е разликата?
При високи концентрации и двете могат да бъдат фатални. Разликата е, че CO2 е обичайният природен газ, необходим за целия растителен и животински живот. CO не е често срещан. Той е страничен продукт от безкислородното изгаряне на гориво. Критичната химическа разлика е, че CO2 съдържа един въглероден атом и два кислородни атома, докато CO има само по един. Въглеродният диоксид е незапалим, докато монооксидът е по-вероятно да се запали.
Въглеродният диоксид се среща естествено в атмосферата: хората и животните вдишват кислород и издишват въглероден диоксид, което означава, че живите същества могат да издържат на малки количества от него. Този газ е необходим и за осъществяването на фотосинтеза от растенията. Въпреки това, въглеродният окис не се среща естествено в атмосферата и може да причини здравословни проблеми дори при ниски концентрации. Плътността на двата газа също е различна. Въглеродният диоксид е по-тежък и по-плътен от въздуха, докато въглеродният оксид е малко по-лек. Тази функция трябва да се има предвид при инсталиране на подходящи сензори в домовете.
