Много газообразни вещества, които съществуват в природата и се получават по време на производството, са силно токсични съединения. Известно е, че хлорът е бил използван като биологично оръжие, бромните пари имат силно разяждащ ефект върху кожата, сероводородът причинява отравяне и т.н.
Едно от тези вещества е въглероден окис или въглероден окис, чиято формула има свои собствени характеристики в структурата. Ще бъде обсъдено допълнително.
Химическа формула на въглероден оксид
Емпиричната форма на формулата на разглежданото съединение е, както следва: CO. Тази форма обаче дава характеристика само на качествения и количествения състав, но не засяга структурните особености и реда на свързване на атомите в молекулата. И се различава от този във всички други подобни газове.
Това е тази характеристика, която влияе върху физичните и химичните свойства, проявявани от съединението. Каква е тази структура?
Структурата на молекулата
Първо, емпиричната формула показва, че валентността на въглерода в съединението е II. Същото като скислород. Следователно всеки от тях може да образува две връзки. Химическата формула на въглеродния оксид CO ясно потвърждава това.
Това се случва. Двойна ковалентна полярна връзка се образува между въглеродния и кислородния атом по механизма на социализация на несдвоени електрони. Така структурната формула на въглеродния оксид приема формата C=O.
Обаче характеристиките на молекулата не свършват дотук. Според механизма донор-акцептор в молекулата се образува трета, дативна или полуполярна връзка. Какво обяснява това? Тъй като след образуването на ковалентни връзки в обменния ред, кислородът има две двойки електрони, а въглеродният атом има празна орбитала, последният действа като акцептор на една от двойките на първия. С други думи, двойка кислородни електрони се поставят в свободна орбитала на въглерода и се образува връзка.
И така, въглеродът е акцептор, кислородът е донор. Следователно, формулата за въглероден окис в химията приема следната форма: C≡O. Такова структуриране придава на молекулата допълнителна химическа стабилност и инертност в свойствата, проявявани при нормални условия.
И така, връзките в молекулата на въглеродния оксид:
- два ковалентни полярни, образувани от обменния механизъм поради социализацията на несдвоени електрони;
- един датив, образуван от взаимодействието донор-акцептор между двойка електрони и свободна орбитала;
- има три връзки в молекулата.
Физически свойства
Има редица характеристики, които, както всяко друго съединение, има въглеродният оксид. От формулата на веществото става ясно, че кристалната решетка е молекулярна, състоянието при нормални условия е газообразно. Следните физически параметри следват от това.
- С≡О - въглероден окис (формула), плътност - 1, 164 kg/m3.
- Точки на кипене и топене съответно: 191/205 0C.
- Разтворим във: вода (слабо), етер, бензен, алкохол, хлороформ.
- Без вкус или мирис.
- Безцветен.
От биологична гледна точка е изключително опасно за всички живи същества, с изключение на някои видове бактерии.
Химически свойства
От гледна точка на реактивността, едно от най-инертните вещества при нормални условия е въглеродният окис. Формулата, която отразява всички връзки в молекулата, потвърждава това. Именно поради толкова силна структура това съединение практически не влиза в никакви взаимодействия при стандартни условия на околната среда.
Въпреки това, системата трябва да се нагрее поне малко, тъй като дативната връзка в молекулата се срива, както и ковалентните. Тогава въглеродният оксид започва да проявява активни редуциращи свойства, и то доста силни. Така че, той може да взаимодейства с:
- кислород;
- хлор;
- алкал (топи се);
- с метални оксиди и соли;
- със сиво;
- леко с вода;
- с амоняк;
- с водород.
Затова, както бе споменато по-горе, свойствата, които проявява въглеродният оксид, неговата формула до голяма степен го обяснява.
Да бъдеш сред природата
Основният източник на CO в земната атмосфера са горските пожари. В крайна сметка, основният начин за образуване на този газ по естествен начин е непълното изгаряне на различни видове гориво, главно от органичен характер.
Антропогенните източници на замърсяване на въздуха с въглероден оксид са също толкова важни и дават същия процент от масовата част като естествените. Те включват:
- дим от работата на фабрики и фабрики, металургични комплекси и други промишлени предприятия;
- изгорели газове от двигатели с вътрешно горене.
При естествени условия въглеродният оксид лесно се окислява от атмосферния кислород и водните пари до въглероден диоксид. Това е основата на първа помощ при отравяне с това съединение.
Получаване
Заслужава да се отбележи една особеност. Въглероден оксид (формула), въглероден диоксид (молекулна структура), съответно, изглеждат така: C≡O и O=C=O. Разликата е един кислороден атом. Следователно, индустриалният метод за производство на монооксид се основава на реакцията между диоксид и въглища: CO2 + C=2CO. Това е най-простият и често срещан начин за синтезиране на това съединение.
В лабораторията се използват различни органични съединения, метални соли и сложни вещества, тъй като не се очаква добивът на продукта да бъде твърде висок.
Качествен реагент за наличноствъв въздух или разтвор на въглероден окис - паладиев хлорид. Когато те взаимодействат, се образува чист метал, който причинява потъмняване на разтвора или повърхността на хартията.
Биологичен ефект върху тялото
Както споменахме по-горе, въглеродният оксид е много отровен безцветен, опасен и смъртоносен вредител за човешкото тяло. И не само човек, но изобщо всяко живо същество. Растенията, изложени на изгорели газове на автомобили, умират много бързо.
Какъв точно е биологичният ефект на въглеродния оксид върху вътрешната среда на животинските същества? Всичко е свързано с образуването на силни комплексни съединения на кръвния протеин хемоглобин и въпросния газ. Тоест вместо кислород се улавят отровни молекули. Клетъчното дишане е незабавно блокирано, газообменът става невъзможен в нормалния си ход.
В резултат на това има постепенно блокиране на всички молекули на хемоглобина и в резултат на това смърт. Поражение от само 80% е достатъчно, за да стане фатален изходът от отравянето. За да направите това, концентрацията на въглероден оксид във въздуха трябва да бъде 0,1%.
Първите признаци, по които може да се определи началото на отравяне с това съединение са:
- главоболие;
- замаяност;
- загуба на съзнание.
Първа помощ - излезте на чист въздух, където въглеродният окис под въздействието на кислород ще се превърне във въглероден диоксид, тоест ще бъде неутрализиран. Смъртни случаи поради въпросното веществомного често, особено в къщи с печно отопление. Всъщност, по време на изгарянето на дърва за огрев, въглища и други видове гориво, този газ задължително се образува като страничен продукт. Спазването на правилата за безопасност е изключително важно за запазване на човешкия живот и здраве.
Има много случаи на отравяне в гаражи, където са сглобени много работещи автомобилни двигатели, но няма достатъчно чист въздух. Смъртта при превишаване на допустимата концентрация настъпва в рамките на един час. Физически е невъзможно да се усети присъствието на газ, защото няма мирис или цвят.
Индустриална употреба
В металургичната индустрия въглеродният оксид често се използва за реакциите на редуциране на метали от техните оксиди или соли. Формулата за полученото съединение е CO2. Образува се и чисто вещество - метал.
В допълнение се използва въглероден окис:
- за обработка на месни и рибни продукти, за да им придаде свеж вид;
- за синтеза на някои органични съединения;
- като компонент на генераторния газ.
Следователно това вещество е не само вредно и опасно, но и много полезно за хората и техните икономически дейности.
