Kas ir oglekļa monoksīds un kāpēc tas ir bīstams? Saindēšanās ar oglekļa monoksīdu ventilācijas problēmu dēļ

Saindēšanās ar degšanas produktiem - galvenais ugunsgrēkos nāves cēlonis (80% no visiem gadījumiem). Vairāk nekā 60% no tiem ir saindēšanās ar oglekļa monoksīdu dēļ.

Kas ir oglekļa monoksīds un kāpēc tas ir bīstams?

Mēģināsim saprast un atcerēties fizikas un ķīmijas zināšanas.

Oglekļa monoksīds(oglekļa monoksīds vai oglekļa monoksīds, ķīmiskā formula CO) ir gāzveida savienojums, kas veidojas jebkura veida sadegšanas laikā. Kas notiek, kad šī viela nonāk organismā? Pēc iekļūšanas elpceļos oglekļa monoksīda molekulas nekavējoties parādās asinīs un saistās ar hemoglobīna molekulām. Veidojas pilnīgi jauna viela – karboksihemoglobīns, kas kavē skābekļa transportēšanu. Šī iemesla dēļ skābekļa deficīts attīstās ļoti ātri.

Lielākās briesmas- oglekļa monoksīds ir neredzams un nekādā veidā nav pamanāms, tam nav ne smaržas, ne krāsas, tas ir, kaites cēlonis nav acīmredzams, to ne vienmēr ir iespējams atklāt uzreiz. Oglekļa monoksīdu nevar sajust nekādā veidā, tāpēc tā otrais nosaukums ir klusais slepkava.

Jūtot nogurumu, spēku zudumu un reiboni, cilvēks pieļauj liktenīgu kļūdu – nolemj apgulties. Un, pat ja viņš vēlāk saprot iemeslu un nepieciešamību iziet gaisā, viņš, kā likums, neko nevar izdarīt. Zināšanas varētu glābt daudzus CO saindēšanās simptomi- tos zinot, iespējams savlaicīgi aizdomāties par kaites cēloni un veikt nepieciešamos pasākumus glābšanai.

Simptomi un pazīmes

Traumas smagums ir atkarīgs no vairākiem faktoriem:

• cilvēka veselības stāvokli un fizioloģiskās īpašības. Vājināta, kam hroniskas slimības, īpaši tie, kurus pavada anēmija, vecāka gadagājuma cilvēki, grūtnieces un bērni ir jutīgāki pret CO ietekmi;
• CO savienojuma iedarbības ilgums uz organismu;
• oglekļa monoksīda koncentrācija ieelpotajā gaisā;
• fiziskās aktivitātes saindēšanās laikā. Jo augstāka aktivitāte, jo ātrāk notiek saindēšanās.

Smaguma pakāpe

(Infografika pieejama, noklikšķinot uz lejupielādes pogas aiz raksta)

Gaišs grāds smagumu raksturo šādi simptomi:

• vispārējs vājums;
• galvassāpes, galvenokārt frontālajā un pagaidu reģionos;
• klauvē tempļos;
• troksnis ausīs;
• reibonis;

• neskaidra redze - mirgošana, punkti pirms acīm;
• neproduktīvs, t.i. sauss klepus;
• ātra elpošana;
• elpas trūkums, elpas trūkums;
• asarošana;
• slikta dūša;
• hiperēmija (apsārtums) āda un gļotādas;
• tahikardija;
• asinsspiediena paaugstināšanās.

Simptomi vidēja pakāpe smagums ir visu iepriekšējā posma simptomu un to smagākās formas saglabāšana:

• neskaidra apziņa, iespējams īslaicīgs samaņas zudums;
• vemšana;
• halucinācijas, gan redzes, gan dzirdes;
• vestibulārā aparāta pārkāpums, nekoordinētas kustības;
• spiedošas sāpes krūtīs.

Smaga pakāpe saindēšanos raksturo šādi simptomi:

• paralīze;
• ilgstošs samaņas zudums, koma;
• krampji;
• skolēna paplašināšanās;
• piespiedu urīnpūšļa un zarnu iztukšošanās;
• palielināts sirdsdarbības ātrums līdz 130 sitieniem minūtē, bet tajā pašā laikā tas ir vāji taustāms;
• ādas un gļotādu cianoze (zila);
• elpošanas traucējumi - tas kļūst virspusējs un periodisks.

Netipiskas formas

Tās ir divas – ģībonis un eiforija.

Sinkopes simptomi:

• ādas un gļotādu bālums;
• asinsspiediena pazemināšana;
• samaņas zudums.

Eiforiskās formas simptomi:

• psihomotorā uzbudinājums;
• garīgo funkciju pārkāpumi: delīrijs, halucinācijas, smiekli, uzvedības dīvainības;
• samaņas zudums;
• elpošanas un sirds mazspēja.

Pirmā palīdzība ievainotajiem

Tikai cipari

• Jau pie 0,08% oglekļa monoksīda koncentrācijas rodas viegla saindēšanās pakāpe - ir galvassāpes, reibonis, nosmakšana, vispārējs nespēks.
• CO koncentrācijas palielināšanās līdz 0,32% izraisa motora paralīzi un ģīboni. Nāve iestājas apmēram pusstundas laikā.
• Pie CO koncentrācijas 1,2% un vairāk attīstās zibens saindēšanās forma - pāris elpas vilcienos cilvēks saņem letālu devu, letāls iznākums iestājas maksimāli pēc 3 minūtēm.
• Izplūdes gāzēs vieglā automašīna satur no 1,5 līdz 3% oglekļa monoksīda. Pretēji izplatītajam uzskatam, motoram darbojoties, ir iespējams saindēties ne tikai telpās, bet arī ārā.
• Aptuveni divarpus tūkstoši cilvēku Krievijā katru gadu tiek hospitalizēti ar dažādas smaguma pakāpes saindēšanās ar oglekļa monoksīdu.

Oglekļa monoksīds (oglekļa monoksīds) // Kaitīgas vielas rūpniecībā. Rokasgrāmata ķīmiķiem, inženieriem un ārstiem / Red. N. V. Lazareva un I. D. Gadaskina. - 7. izd. - L .: Ķīmija, 1977. - T. 3. - S. 240-253. - 608 lpp.

Oglekļa monoksīda koncentrācija un saindēšanās simptomi

Profilakses pasākumi

Lai samazinātu saindēšanās ar oglekļa monoksīdu risku, pietiek ievērot šādus noteikumus:

• ekspluatēt krāsnis un kamīnus atbilstoši noteikumiem, regulāri pārbaudīt darbību ventilācijas sistēma un laicīgi, un tikai profesionāļiem vajadzētu uzticēties krāšņu un kamīnu ieklāšanai;
• nebūt ilgu laiku tuvu noslogotiem ceļiem;
• vienmēr izslēdziet automašīnas dzinēju slēgtā garāžā. Lai oglekļa monoksīda koncentrācija kļūtu nāvējoša, ir nepieciešamas tikai piecas dzinēja darbības minūtes - atcerieties to;
• ilgstoši atrodoties automašīnā un vēl jo vairāk, guļot automašīnā, vienmēr izslēdziet dzinēju;
• ieviesiet to par noteikumu – ja rodas simptomi, par kuriem var būt aizdomas par saindēšanos ar tvana gāzi, pēc iespējas ātrāk nodrošiniet svaigu gaisu, atverot logus, vai drīzāk izejiet no telpas. Neapgulieties, ja jūtat reiboni, sliktu dūšu vai vājumu.

Atcerieties – oglekļa monoksīds ir mānīgs, tas iedarbojas ātri un nemanāmi, tāpēc dzīvība un veselība ir atkarīga no ātruma. veiktajiem pasākumiem. Parūpējies par sevi un saviem mīļajiem!

Katrs, kam nācies saskarties ar darbu, zina, cik tvana gāze ir bīstama cilvēkiem. apkures sistēmas, - krāsnis, boileri, boileri, ūdens sildītāji, paredzēti sadzīves kurināmajam jebkurā formā. To ir diezgan grūti neitralizēt gāzveida stāvoklī, nav efektīvu mājas metožu, kā tikt galā ar oglekļa monoksīdu, tāpēc lielākā daļa aizsardzības pasākumu ir vērsti uz oglekļa monoksīda novēršanu un savlaicīgu atklāšanu gaisā.

Toksiskas vielas īpašības

Oglekļa monoksīda būtībā un īpašībām nav nekā neparasta. Faktiski tas ir ogļu vai ogles saturošu degvielu daļējas oksidācijas produkts. Oglekļa monoksīda formula ir vienkārša un nesarežģīta - CO, ķīmiskā izteiksmē - oglekļa monoksīds. Viens oglekļa atoms ir savienots ar skābekļa atomu. Fosilā kurināmā sadegšanas procesu būtība ir sakārtota tā, ka oglekļa monoksīds ir jebkuras liesmas neatņemama sastāvdaļa.

Ogles, radniecīgs kurināmais, kūdra, malka, karsējot krāsnī, tiek gazificētas tvana gāzē un tikai pēc tam tiek izdegtas ar gaisa plūsmu. Ja tvana gāze no sadegšanas kameras ir noplūdusi telpā, tad tas saglabāsies stabilā stāvoklī līdz brīdim, kad tvana gāze plūsma no telpas tiks izvadīta ar ventilāciju vai uzkrājas, aizpildot visu telpu, no grīdas līdz griestiem. Pēdējā gadījumā situāciju var glābt tikai elektroniskais oglekļa monoksīda detektors, kas reaģē uz mazāko toksisko izgarojumu koncentrācijas pieaugumu telpas atmosfērā.

Kas jums jāzina par oglekļa monoksīdu:

• Standarta apstākļos oglekļa monoksīda blīvums ir 1,25 kg/m 3, kas ir ļoti tuvu gaisa īpatnējam svaram 1,25 kg/m 3 . Karsts un pat silts monoksīds viegli paceļas līdz griestiem, atdziestot nosēžas un sajaucas ar gaisu;
• Oglekļa monoksīds ir bezgaršīgs, bezkrāsains un bez smaržas pat lielā koncentrācijā;
• Lai sāktu oglekļa monoksīda veidošanos, pietiek ar metālu, kas saskaras ar oglekli, uzkarsēt līdz 400-500 o C temperatūrai;
• Gāze spēj sadegt gaisā, izdalot lielu siltuma daudzumu, aptuveni 111 kJ / mol.

Ir bīstami ne tikai ieelpot oglekļa monoksīdu, gāzes un gaisa maisījums var eksplodēt, kad tiek sasniegta tilpuma koncentrācija no 12,5% līdz 74%. Šajā ziņā gāzes maisījums ir līdzīgs sadzīves metānam, taču daudz bīstamāks par tīkla gāzi.

Metāns ir vieglāks par gaisu un mazāk toksisks ieelpojot, turklāt, pateicoties speciālas piedevas merkaptāna pievienošanai gāzes straumei, tā klātbūtni telpā ir viegli noteikt pēc smaržas. Ar nelielu virtuves gāzes piesārņojumu jūs varat iekļūt telpā bez sekām veselībai un to vēdināt.

Ar oglekļa monoksīdu viss ir sarežģītāk. Ciešā saistība starp CO un gaisu novērš efektīva noņemšana toksisko gāzu mākonis. Atdziestot, gāzes mākonis pamazām nosēdīsies grīdas laukumā. Ja nostrādājis tvana gāzu detektors, vai ir konstatēta degšanas produktu noplūde no plīts vai cietā kurināmā katla, nekavējoties jāveic ventilācijas pasākumi, pretējā gadījumā pirmie cietīs bērni un mājdzīvnieki.

Līdzīga oglekļa monoksīda mākoņa īpašība iepriekš tika plaši izmantota grauzēju un prusaku apkarošanai, taču gāzes uzbrukuma efektivitāte ir daudz zemāka nekā mūsdienu līdzekļiem, un risks nopelnīt saindēšanos ir nesamērīgi lielāks.

Piezīme! CO gāzes mākonis, ja nav ventilācijas, spēj ilgstoši saglabāt savas īpašības nemainīgas.

Ja ir aizdomas par oglekļa monoksīda uzkrāšanos pagrabā, saimniecības telpās, katlu telpās, pagrabos, vispirms ir jānodrošina maksimāla ventilācija ar gāzes apmaiņas ātrumu 3-4 vienības stundā.

Nosacījumi dūmu parādīšanās telpā

Oglekļa monoksīdu var iegūt, izmantojot desmitiem ķīmisko reakciju variantu, taču tam ir nepieciešami īpaši reaģenti un apstākļi to mijiedarbībai. Risks nopelnīt saindēšanos ar gāzi šādā veidā ir praktiski nulle. Galvenie oglekļa monoksīda parādīšanās iemesli katlu telpā vai virtuvē ir divi faktori:

• Slikta vilkme un daļēja sadegšanas produktu pārplūšana no degšanas avota virtuvē;
• Katla, gāzes un krāsns iekārtu nepareiza darbība;
• Ugunsgrēki un vietējie plastmasas, elektroinstalācijas, polimēru pārklājumu un materiālu aizdegšanās avoti;
• Izplūdes gāzes no kanalizācijas komunikācijām.

Oglekļa monoksīda avots var būt pelnu otrreizējā sadegšana, irdeni kvēpu nogulsnes skursteņos, sodrēji un darva, kas ieēdušies kamīna skārdu un kvēpu dzēšamo aparātu ķieģeļos.

Visbiežāk par CO gāzes avotu kļūst gruzdošas ogles, kas izdeg krāsnī ar aizvērtu vārstu. Īpaši daudz gāzes izdalās malkas termiskās sadalīšanās laikā gaisa trūkuma apstākļos, aptuveni pusi no gāzes mākoņa aizņem oglekļa monoksīds. Tāpēc jebkādus eksperimentus ar gaļas un zivju kūpināšanu ar dūmiem, kas iegūti no gruzdošām skaidām, drīkst veikt tikai ārā.

Gatavošanas laikā var parādīties arī neliels daudzums oglekļa monoksīda. Piemēram, katrs, kurš ir pieredzējis slēgtās uguns gāzes katlu uzstādīšanu virtuvē, zina, kā tvana gāzu detektori reaģē uz ceptiem kartupeļiem vai jebkuru ēdienu, kas pagatavots verdošā eļļā.

Oglekļa monoksīda mānīgais raksturs

Galvenās oglekļa monoksīda briesmas ir tādas, ka nav iespējams sajust un sajust tā klātbūtni telpas atmosfērā, līdz gāze ar gaisu nonāk elpošanas orgānos un izšķīst asinīs.

CO ieelpošanas sekas ir atkarīgas no gāzes koncentrācijas gaisā un uzturēšanās ilguma telpā:

• Galvassāpes, savārgums un miegainības attīstība sākas, kad gāzu tilpuma saturs gaisā ir 0,009-0,011%. Fiziski vesels cilvēks spēj izturēt līdz trim stundām gāzētā atmosfērā;
• Slikta dūša, stipras muskuļu sāpes, krampji, ģībonis, orientācijas zudums var attīstīties 0,065-0,07% koncentrācijā. Telpā pavadītais laiks līdz neizbēgamu seku rašanās brīdim ir tikai 1,5-2 stundas;
• Ja oglekļa monoksīda koncentrācija pārsniedz 0,5%, pat dažas sekundes atrašanās gāzētā telpā nozīmē letālu iznākumu.

Pat ja cilvēks pats droši izkļūt no telpas ar augstu oglekļa monoksīda koncentrāciju, joprojām būs nepieciešama medicīniskā palīdzība un pretlīdzekļu lietošana, jo joprojām parādīsies asinsrites sistēmas saindēšanās un smadzeņu asinsrites traucējumu sekas. , tikai nedaudz vēlāk.

Oglekļa monoksīda molekulas labi absorbē ūdens un sāls šķīdumi. Tāpēc kā pirmie pieejamie aizsardzības līdzekļi bieži tiek izmantoti parastie dvieļi, salvetes, kas samitrināti ar jebkuru pieejamu ūdeni. Tas ļauj uz dažām minūtēm apturēt oglekļa monoksīda iekļūšanu organismā, līdz kļūst iespējams atstāt telpu.

Bieži vien šo oglekļa monoksīda īpašību ļaunprātīgi izmanto daži apkures iekārtu īpašnieki, kuros ir iebūvēti CO sensori. Kad tiek iedarbināts jutīgs sensors, tā vietā, lai vēdinātu telpu, ierīce bieži tiek vienkārši pārklāta ar mitru dvieli. Rezultātā pēc desmitiem šādu manipulāciju oglekļa monoksīda sensors neizdodas, un saindēšanās risks palielinās par lielumu.

Tehniskās oglekļa monoksīda reģistrācijas sistēmas

Patiesībā šodien ir tikai viens veids, kā veiksmīgi tikt galā ar oglekļa monoksīdu, izmantojot īpašas elektroniskas ierīces un sensorus, kas nosaka CO koncentrācijas pārpalikumu telpā. Var, protams, vieglāk, piemēram, aprīkot jaudīgu ventilāciju, kā to dara relaksācijas cienītāji pie īsta ķieģeļu kamīna. Bet, pieņemot šādu lēmumu, pastāv zināms risks, mainot iegrimes virzienu caurulē, nopelnīt saindēšanos ar tvana gāzi, turklāt dzīvot zem spēcīgas vilkmes arī nav īpaši veselīgi.

Oglekļa monoksīda detektora ierīce

Problēma ar oglekļa monoksīda satura regulēšanu dzīvojamo un saimniecības telpu atmosfērā mūsdienās ir tikpat aktuāla kā ugunsgrēka vai apsardzes signalizācijas klātbūtne.

Specializētajos apkures un gāzes iekārtu salonos varat iegādāties vairākas gāzes satura kontroles ierīču iespējas:

• Ķīmiskās trauksmes;
• infrasarkanie skeneri;
• cietvielu sensori.

Ierīces jutīgais sensors parasti ir aprīkots ar elektronisko plati, kas nodrošina jaudu, kalibrēšanu un signāla pārveidošanu saprotamā indikācijas formā. Tas var būt tikai zaļas un sarkanas gaismas diodes uz paneļa, skaņas sirēna, digitāla informācija signāla izdošanai datortīklā vai vadības impulss automātiskam vārstam, kas izslēdz sadzīves gāzes padevi apkures katlam.

Skaidrs, ka sensoru ar vadāmu slēgvārstu izmantošana ir nepieciešams pasākums, taču nereti apkures iekārtu ražotāji apzināti iebūvē "muļķu aizsardzību", lai izvairītos no visādām manipulācijām ar gāzes iekārtu drošību.

Ķīmiskie un cietvielu kontroles instrumenti

Lētākā un pieejamākā ķīmiskā indikatora sensora versija ir izgatavota tīklveida kolbas veidā, kas ir viegli caurlaidīga gaisam. Kolbas iekšpusē ir divi elektrodi, kas atdalīti ar porainu starpsienu, kas piesūcināts ar sārma šķīdumu. Oglekļa monoksīda parādīšanās noved pie elektrolīta karbonizācijas, sensora vadītspēja strauji pazeminās, ko elektronika nekavējoties nolasa kā trauksmes signālu. Pēc uzstādīšanas ierīce ir neaktīvā stāvoklī un nedarbojas, līdz gaisā parādās oglekļa monoksīda pēdas, kas pārsniedz pieļaujamo koncentrāciju.

Cietvielu sensori izmanto divslāņu alvas un rutēnija dioksīda maisiņus, nevis ar sārmu piesūcinātu azbesta gabalu. Gāzes parādīšanās gaisā izraisa sadalījumu starp sensora ierīces kontaktiem un automātiski iedarbina trauksmi.

Skeneri un elektroniskie sargi

Infrasarkanie sensori, kas darbojas pēc apkārtējā gaisa skenēšanas principa. Iebūvētais infrasarkanais sensors uztver lāzera gaismas diodes spīdumu, un, mainot gāzes termiskā starojuma absorbcijas intensitāti, tiek aktivizēta palaišanas ierīce.

CO ļoti labi absorbē spektra termisko daļu, tāpēc šādas ierīces darbojas uzrauga vai skenera režīmā. Skenēšanas rezultātu var attēlot kā divu krāsu signālu vai norādi par oglekļa monoksīda daudzumu gaisā digitālā vai lineārā skalā.

Kurš sensors ir labāks

Lai pareizi izvēlētos oglekļa monoksīda sensoru, ir jāņem vērā darbības režīms un telpas raksturs, kurā sensora ierīce tiks uzstādīta. Piemēram, ķīmiskie sensori, kas tiek uzskatīti par novecojušiem, lieliski darbojas katlu telpās un saimniecības telpās. Lētu oglekļa monoksīda detektoru var uzstādīt lauku mājā vai darbnīcā. Virtuvē režģis ātri pārklājas ar putekļiem un taukiem, kas krasi samazina ķīmiskā konusa jutību.

Cietvielu oglekļa monoksīda sensori darbojas vienlīdz labi visos apstākļos, taču tiem ir nepieciešams spēcīgs ārējais avots uzturs. Ierīces izmaksas ir augstākas nekā ķīmisko sensoru sistēmu cena.

Infrasarkanie sensori ir visizplatītākie. Tie tiek aktīvi izmantoti, lai pabeigtu daudzdzīvokļu apkures katlu drošības sistēmas individuālai apkurei. Tajā pašā laikā vadības sistēmas jutība laika gaitā praktiski nemainās putekļu vai gaisa temperatūras dēļ. Turklāt šādām sistēmām, kā likums, ir iebūvēti testēšanas un kalibrēšanas mehānismi, kas ļauj periodiski pārbaudīt to darbību.

Oglekļa monoksīda kontroles ierīču uzstādīšana

Oglekļa monoksīda sensorus drīkst uzstādīt un apkalpot tikai kvalificēts personāls. Instrumenti ir periodiski jāpārbauda, ​​jākalibrē, jāapkopj un jānomaina.

Sensors jāuzstāda attālumā no gāzes avota no 1 līdz 4 m, korpusa vai tālvadības sensori ir uzstādīti 150 cm augstumā virs grīdas un jākalibrē atbilstoši augšējam un apakšējam jutības slieksnim.

Dzīvokļa oglekļa monoksīda sensoru kalpošanas laiks ir 5 gadi.

Secinājums

Cīņa pret oglekļa monoksīda veidošanos prasa precizitāti un atbildīgu attieksmi pret uzstādīto aprīkojumu. Jebkuri eksperimenti ar sensoriem, īpaši pusvadītāju tipa, krasi samazina ierīces jutīgumu, kas galu galā noved pie oglekļa monoksīda satura palielināšanās virtuves un visa dzīvokļa atmosfērā un visu tās iedzīvotāju lēnas saindēšanās. Oglekļa monoksīda kontroles problēma ir tik nopietna, ka, iespējams, nākotnē sensoru izmantošana var būt obligāta visām individuālās apkures kategorijām.

Oglekļa monoksīds, oglekļa monoksīds (CO) ir bezkrāsaina, bez smaržas un garšas gāze, kas ir nedaudz mazāk blīva nekā gaiss. Tas ir toksisks hemoglobīna dzīvniekiem (tostarp cilvēkiem), ja koncentrācija pārsniedz aptuveni 35 ppm, lai gan tas nelielos daudzumos veidojas arī normālā dzīvnieku metabolismā, un tiek uzskatīts, ka tam ir dažas normālas bioloģiskas funkcijas. Atmosfērā tas ir telpiski mainīgs un strauji sadalās, un tam ir nozīme ozona veidošanā zemes līmenī. Oglekļa monoksīds sastāv no viena oglekļa atoma un viena skābekļa atoma, kas savienoti ar trīskāršo saiti, kas sastāv no divām kovalentajām saitēm, kā arī no vienas datīvas kovalentās saites. Tas ir vienkāršākais oglekļa monoksīds. Tas ir izoelektronisks ar cianīda anjonu, nitrozonija katjonu un molekulāro slāpekli. Koordinācijas kompleksos oglekļa monoksīda ligandu sauc par karbonilu.

Stāsts

Aristotelis (384-322 BC) pirmo reizi aprakstīja ogļu sadedzināšanas procesu, kas izraisa toksisku izgarojumu veidošanos. Senatnē bija nāvessoda izpildes paņēmiens - slēgt noziedznieku vannas istabā ar gruzdošām oglēm. Tomēr tajā laikā nāves mehānisms nebija skaidrs. Grieķu ārsts Galens (129.–199. g. AD) ierosināja, ka ir notikušas izmaiņas gaisa sastāvā, kas, ieelpojot, kaitēja cilvēkam. 1776. gadā franču ķīmiķis de Lasons ražoja CO, karsējot cinka oksīdu ar koksu, taču zinātnieks kļūdaini secināja, ka gāzveida produkts ir ūdeņradis, jo tas deg ar zilu liesmu. Gāzi kā oglekli un skābekli saturošu savienojumu identificēja skotu ķīmiķis Viljams Kamberlends Kruiksanks 1800. gadā. Tās toksicitāti suņiem rūpīgi izpētīja Klods Bernards ap 1846. gadu. Otrā pasaules kara laikā mehāniskai uzturēšanai tika izmantots gāzu maisījums, kas saturēja oglekļa monoksīdu Transportlīdzeklis strādājot pasaules daļās, kur benzīna bija maz un dīzeļdegviela. Ārējais (ar dažiem izņēmumiem) ogles vai tika uzstādīti koksnes gāzes ģeneratori un gāzes maisītājā tika ievadīts atmosfēras slāpekļa, oglekļa monoksīda un nelielu daudzumu citu gazifikācijas gāzu maisījums. Gāzu maisījumu, kas rodas šajā procesā, sauc par koksnes gāzi. Oglekļa monoksīds tika plaši izmantots arī holokausta laikā dažās Vācijas nacistu nāves nometnēs, jo īpaši Chelmno gāzes furgonos un T4 "eitanāzijas" nogalināšanas programmā.

Avoti

Oglekļa monoksīds veidojas oglekli saturošu savienojumu daļējas oksidēšanas laikā; tas veidojas, ja nepietiek skābekļa oglekļa dioksīda (CO2) ražošanai, piemēram, strādājot pie plīts vai iekšdedzes dzinēja, slēgtā telpā. Skābekļa klātbūtnē, ieskaitot atmosfēras koncentrāciju, oglekļa monoksīds deg ar zilu liesmu, radot oglekļa dioksīdu. Akmeņogļu gāze, kas tika plaši izmantota līdz 1960. gadiem iekštelpu apgaismojums, ēdiena gatavošana un apkure, saturēja oglekļa monoksīdu kā nozīmīgu degvielas sastāvdaļu. Daži procesi iekšā modernās tehnoloģijas, piemēram, dzelzs kausēšana, joprojām rada oglekļa monoksīdu kā blakusproduktu. Visā pasaulē lielākie oglekļa monoksīda avoti ir dabiski avoti, pateicoties fotoķīmiskām reakcijām troposfērā, kas gadā rada aptuveni 5 × 1012 kg oglekļa monoksīda. Citi dabiskie CO avoti ir vulkāni, mežu ugunsgrēki un citi sadegšanas veidi. Bioloģijā oglekļa monoksīdu dabiski ražo hema oksigenāze 1 un 2, iedarbojoties uz hēmu, sadaloties hemoglobīnam. Šis process rada noteiktu daudzumu karboksihemoglobīna normāliem cilvēkiem, pat ja viņi neieelpo oglekļa monoksīdu. Kopš pirmā ziņojuma, ka oglekļa monoksīds bija normāls neirotransmiters 1993. gadā, kā arī viena no trim gāzēm, kas dabiski modulē iekaisuma reakcijas organismā (pārējās divas ir slāpekļa oksīds un sērūdeņradis), oglekļa monoksīds ir saņēmis lielu uzmanību kā bioloģisks. regulators. Daudzos audos visas trīs gāzes darbojas kā pretiekaisuma līdzekļi, vazodilatatori un neovaskulāras augšanas veicinātāji. Neliels oglekļa monoksīda daudzums tiek klīniski pārbaudīts kā zāles. Tomēr pārmērīgs oglekļa monoksīda daudzums izraisa saindēšanos ar oglekļa monoksīdu.

Molekulārās īpašības

Oglekļa monoksīda molekulmasa ir 28,0, padarot to nedaudz vieglāku par gaisu, kura vidējā molekulmasa ir 28,8. Saskaņā ar ideālās gāzes likumu CO tāpēc ir mazāk blīvs nekā gaiss. Saites garums starp oglekļa atomu un skābekļa atomu ir 112,8 pm. Šis saites garums atbilst trīskāršajai saitei, piemēram, molekulārajā slāpeklī (N2), kam ir līdzīgs saites garums un gandrīz tāda pati molekulmasa. Oglekļa-skābekļa dubultsaites ir daudz garākas, piemēram, formaldehīdam 120,8 m. Viršanas temperatūra (82 K) un kušanas temperatūra (68 K) ir ļoti līdzīga N2 (attiecīgi 77 K un 63 K). Saites disociācijas enerģija 1072 kJ/mol ir spēcīgāka nekā N2 (942 kJ/mol) un ir spēcīgākā zināmā ķīmiskā saite. Oglekļa monoksīda elektrona pamatstāvoklis ir singlets, jo nav nepāra elektronu.

Savienojuma un dipola moments

Ogleklim un skābeklim kopā valences apvalkā ir 10 elektroni. Ievērojot okteta likumu attiecībā uz oglekli un skābekli, divi atomi veido trīskāršu saiti ar sešiem kopīgiem elektroniem trīs savienojošās molekulārajās orbitālēs, nevis parasto dubultsaiti, kas atrodama organiskajos karbonila savienojumos. Tā kā četri no kopīgajiem elektroniem nāk no skābekļa atoma un tikai divi no oglekļa, vienu savienojošo orbitāli aizņem divi elektroni no skābekļa atomiem, veidojot datīva vai dipola saiti. Tā rezultātā notiek molekulas C←O polarizācija ar nelielu negatīvu lādiņu uz oglekļa un nelielu pozitīvu lādiņu uz skābekli. Pārējās divas savienojošās orbitāles katra aizņem vienu elektronu no oglekļa un vienu no skābekļa, veidojot (polārās) kovalentās saites ar apgrieztu C → O polarizāciju, jo skābeklis ir vairāk elektronegatīvs nekā ogleklis. Brīvā oglekļa monoksīdā neto negatīvais lādiņš δ- paliek oglekļa galā, un molekulai ir mazs dipola moments 0,122 D. Tādējādi molekula ir asimetriska: skābeklim ir lielāks elektronu blīvums nekā ogleklim, kā arī neliels pozitīvais lādiņš. , salīdzinot ar oglekli, kas ir negatīvs. Turpretim izoelektroniskajai slāpekļa molekulai nav dipola momenta. Ja oglekļa monoksīds darbojas kā ligands, atkarībā no koordinācijas kompleksa struktūras dipola polaritāte var mainīties ar neto negatīvu lādiņu skābekļa galā.

Saites polaritāte un oksidācijas stāvoklis

Teorētiskie un eksperimentālie pētījumi liecina, ka, neskatoties uz lielāku skābekļa elektronegativitāti, dipola moments pāriet no oglekļa negatīvākā gala uz pozitīvāko skābekļa galu. Šīs trīs saites patiesībā ir polāras kovalentās saites, kas ir ļoti polarizētas. Aprēķinātā polarizācija pret skābekļa atomu ir 71% σ saitei un 77% abām π saitēm. Oglekļa oksidēšanās pakāpe par oglekļa monoksīdu katrā no šīm struktūrām ir +2. To aprēķina šādi: tiek uzskatīts, ka visi savienojošie elektroni pieder pie vairāk elektronnegatīviem skābekļa atomiem. Tikai divi nesaistoši elektroni uz oglekļa tiek piešķirti ogleklim. Šajā skaitā oglekļa molekulā ir tikai divi valences elektroni, salīdzinot ar četriem brīvā atomā.

Bioloģiskās un fizioloģiskās īpašības

Toksicitāte

Saindēšanās ar oglekļa monoksīdu ir visizplatītākais nāvējošo gaisa saindēšanās veids daudzās valstīs. Oglekļa monoksīds ir bezkrāsaina viela, bez smaržas un garšas, bet ļoti toksiska. Tas apvienojas ar hemoglobīnu, veidojot karboksihemoglobīnu, kas "uzurpē" hemoglobīna vietu, kas parasti nes skābekli, bet ir neefektīva skābekļa piegādei ķermeņa audiem. Jau 667 ppm koncentrācija var izraisīt līdz pat 50% ķermeņa hemoglobīna, kas tiek pārvērsts par karboksihemoglobīnu. 50% karboksihemoglobīna līmeņa var izraisīt krampjus, komu un nāvi. Amerikas Savienotajās Valstīs Darba departaments ierobežo ilgtermiņa oglekļa monoksīda iedarbības līmeni darba vietā līdz 50 daļām uz miljonu. Īsu laiku oglekļa monoksīda uzsūkšanās ir kumulatīva, jo tā pussabrukšanas periods svaigā gaisā ir aptuveni 5 stundas. Visbiežāk sastopamie saindēšanās ar oglekļa monoksīdu simptomi var būt līdzīgi citiem saindēšanās un infekciju veidiem, un tie ietver tādus simptomus kā galvassāpes, slikta dūša, vemšana, reibonis, nogurums un vājuma sajūta. Skartās ģimenes bieži uzskata, ka ir upuri saindēšanās ar ēdienu. Zīdaiņi var būt aizkaitināmi un slikti barojas. Neiroloģiskie simptomi ir apjukums, dezorientācija, neskaidra redze, ģībonis (samaņas zudums) un krampji. Daži saindēšanās ar oglekļa monoksīdu apraksti ietver tīklenes asiņošanu, kā arī neparastu ķiršu sarkano krāsu asinīs. Lielākajā daļā klīnisko diagnozi šīs pazīmes ir reti sastopamas. Viena no grūtībām ar šī "ķiršu" efekta lietderību ir saistīta ar to, ka tas koriģē vai maskē, citādi neveselīgs. izskats, jo galvenais venozā hemoglobīna noņemšanas efekts ir padarīt nožņaugtā cilvēka izskatu normālāku vai miris vīrietisšķiet dzīvs, līdzīgi sarkano krāsvielu iedarbībai balzamēšanas sastāvā. Šis krāsošanas efekts bezskābekļa CO saindētajos audos ir saistīts ar oglekļa monoksīda komerciālu izmantošanu gaļas krāsošanai. Oglekļa monoksīds saistās arī ar citām molekulām, piemēram, mioglobīnu un mitohondriju citohroma oksidāzi. Oglekļa monoksīda iedarbība var izraisīt ievērojamus sirds un centrālās sistēmas bojājumus nervu sistēma, īpaši globus pallidus, tas bieži ir saistīts ar ilgstošiem hroniskiem patoloģiskiem stāvokļiem. Oglekļa monoksīdam var būt nopietna negatīva ietekme uz grūtnieces augli.

normāla cilvēka fizioloģija

Oglekļa monoksīds cilvēka ķermenī tiek ražots dabiski kā signālmolekula. Tādējādi oglekļa monoksīdam var būt fizioloģiska loma organismā kā neirotransmiteram vai asinsvadu relaksējošam līdzeklim. Pateicoties oglekļa monoksīda lomai organismā, tā vielmaiņas traucējumi ir saistīti ar dažādām slimībām, tostarp neirodeģenerāciju, hipertensiju, sirds mazspēju un iekaisumiem.

CO darbojas kā endogēna signalizācijas molekula.

CO modulē sirds un asinsvadu sistēmas funkcijas

CO kavē trombocītu agregāciju un adhēziju

CO var būt potenciāla terapeitiskā līdzekļa loma

Mikrobioloģija

Oglekļa monoksīds ir metanogēno arheju barības viela, acetilkoenzīma A pamatelements. Šī ir tēma jaunai bioorganometāliskās ķīmijas nozarei. Ekstremofīli mikroorganismi tādējādi var metabolizēt oglekļa monoksīdu tādās vietās kā vulkānu siltuma atveres. Baktērijās oglekļa monoksīdu rada oglekļa dioksīda reducēšana ar enzīmu oglekļa monoksīda dehidrogenāzi, Fe-Ni-S saturošu proteīnu. CooA ir oglekļa monoksīda receptoru proteīns. Tā bioloģiskās aktivitātes apjoms joprojām nav zināms. Tā var būt daļa no signalizācijas ceļa baktērijās un arhejās. Tā izplatība zīdītājiem nav noteikta.

Izplatība

Oglekļa monoksīds ir atrodams dažādās dabiskās un cilvēka radītās vidēs.

Oglekļa monoksīds nelielos daudzumos atrodas atmosfērā, galvenokārt kā vulkāniskas darbības produkts, taču tas ir arī dabisko un cilvēka izraisīto ugunsgrēku (piemēram, meža ugunsgrēku, labības atlieku un cukurniedru dedzināšanas) produkts. Fosilā kurināmā dedzināšana veicina arī oglekļa monoksīda veidošanos. Oglekļa monoksīds ir atrodams izšķīdinātā veidā izkausētajos vulkāniskajos iežos laikā augsts spiediens Zemes apvalkā. Tā kā dabiskie oglekļa monoksīda avoti ir mainīgi, ir ārkārtīgi grūti precīzi izmērīt dabasgāzes emisijas. Oglekļa monoksīds ir strauji sadaloša siltumnīcefekta gāze, un tam ir arī netieša izstarojuma ietekme, palielinot metāna un troposfēras ozona koncentrāciju ķīmiskās reakcijās ar citām atmosfēras sastāvdaļām (piemēram, hidroksilradikāli, OH), kas citādi tos iznīcinātu. Atmosfērā notiekošo dabisko procesu rezultātā tas galu galā tiek oksidēts līdz oglekļa dioksīdam. Oglekļa monoksīds ir gan īslaicīgs atmosfērā (vidēji ilgst apmēram divus mēnešus), gan telpiski mainīga koncentrācija. Veneras atmosfērā oglekļa monoksīds rodas oglekļa dioksīda fotodisociācijas rezultātā elektromagnētiskā radiācija ar viļņa garumu, kas ir īsāks par 169 nm. Tā kā oglekļa monoksīds ir ilgs kalpošanas laiks vidējā troposfērā, to izmanto arī kā piesārņotāju strūklu transporta marķieri.

Pilsētas piesārņojums

Oglekļa monoksīds ir īslaicīgs atmosfēras piesārņotājs dažās pilsētu teritorijās, galvenokārt no iekšdedzes dzinēju izplūdes caurulēm (ieskaitot transportlīdzekļus, pārnēsājamos un rezerves ģeneratorus, zāles pļāvējus, veļas mašīnas utt.) un no nepilnīgas sadegšanas dažādu citu kurināmo (tostarp malku, ogles, kokogles, eļļa, vasks, propāns, dabasgāze un atkritumi). Lielu CO piesārņojumu var novērot no kosmosa virs pilsētām.

Loma piezemes ozona veidošanā

Oglekļa monoksīds kopā ar aldehīdiem ir daļa no ķīmisko reakciju ciklu sērijas, kas veido fotoķīmisko smogu. Tas reaģē ar hidroksilgrupu (OH), veidojot radikāļa starpproduktu HOCO, kas ātri pārnes ūdeņradi O2, veidojot peroksīda radikāli (HO2) un oglekļa dioksīdu (CO2). Pēc tam peroksīda radikālis reaģē ar slāpekļa oksīdu (NO), veidojot slāpekļa dioksīdu (NO2) un hidroksilgrupu. NO 2 fotolīzes ceļā iegūst O(3P), tādējādi veidojot O3 pēc reakcijas ar O2. Tā kā hidroksilgrupa veidojas NO2 veidošanās laikā, ķīmisko reakciju secības līdzsvars, sākot ar oglekļa monoksīdu, noved pie ozona veidošanās: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (kur hν attiecas uz fotonu gaisma, ko absorbē NO2 molekula) Lai gan NO2 radīšana ir svarīgs solis zema līmeņa ozona veidošanā, tas palielina ozona daudzumu citā, nedaudz savstarpēji izslēdzošā veidā, samazinot NO daudzumu, kas ir pieejams reaģēšanai. ar ozonu.

iekštelpu gaisa piesārņojums

Slēgtā vidē oglekļa monoksīda koncentrācija var viegli pieaugt līdz letālam līmenim. Vidēji 170 cilvēki katru gadu Amerikas Savienotajās Valstīs mirst no patēriņa precēm, kas nav paredzētas automobiļiem un rada oglekļa monoksīdu. Tomēr saskaņā ar Floridas Veselības departamenta datiem: “Vairāk nekā 500 amerikāņu katru gadu mirst no nejaušas oglekļa monoksīda iedarbības, un vēl tūkstošiem ASV ir nepieciešama neatliekamā palīdzība. medicīniskā aprūpe ar neletālu saindēšanos ar oglekļa monoksīdu. Šie produkti ietver bojātas degvielas sadedzināšanas ierīces, piemēram, plītis, plītis, ūdens sildītāji un gāzes un petrolejas telpu sildītāji; mehāniski darbināmas iekārtas, piemēram, portatīvie ģeneratori; kamīni; un kokogles, kuras sadedzina mājās un citās slēgtās telpās. Amerikas Saindēšanās kontroles centru asociācija (AAPCC) ziņoja par 15 769 saindēšanās gadījumiem ar oglekļa monoksīdu, kas 2007. gadā izraisīja 39 nāves gadījumus. 2005. gadā CPSC ziņoja par 94 nāves gadījumiem, kas saistīti ar saindēšanos ar oglekļa monoksīdu no ģeneratora. Četrdesmit septiņi no šiem nāves gadījumiem notikuši elektroenerģijas padeves pārtraukumu laikā nopietnu iemeslu dēļ laika apstākļi tostarp viesuļvētras Katrīna dēļ. Tomēr cilvēki mirst no saindēšanās ar oglekļa monoksīdu no nepārtikas precēm, piemēram, automašīnām, kas atstātas darboties garāžās, kas pievienotas mājām. Slimību profilakses un kontroles centrs ziņo, ka ik gadu vairāki tūkstoši cilvēku nonāk slimnīcas neatliekamās palīdzības nodaļā saindējoties ar tvana gāzi.

Klātbūtne asinīs

Oglekļa monoksīds uzsūcas elpojot un nonāk asinsritē caur gāzu apmaiņu plaušās. Tas veidojas arī hemoglobīna metabolisma laikā un no audiem nonāk asinīs, un tādējādi tas atrodas visos normālos audos, pat ja tas netiek ieelpots organismā. Normāls oglekļa monoksīda līmenis, kas cirkulē asinīs, ir no 0% līdz 3%, un smēķētājiem tas ir augstāks. Oglekļa monoksīda līmeni nevar novērtēt, veicot fizisko pārbaudi. Laboratorijas testi nepieciešams asins paraugs (arteriālais vai venozais) un CO-oksimetra laboratorijas analīze. Turklāt neinvazīvs karboksihemoglobīns (SPCO) ar pulsējošu CO oksimetriju ir efektīvāks nekā invazīvās metodes.

Astrofizika

Ārpus Zemes oglekļa monoksīds ir otrā visbiežāk sastopamā molekula starpzvaigžņu vidē aiz molekulārā ūdeņraža. Asimetrijas dēļ oglekļa monoksīda molekula rada daudz spilgtākas spektra līnijas nekā ūdeņraža molekula, padarot CO daudz vieglāk nosakāmu. Starpzvaigžņu CO pirmo reizi tika atklāts ar radioteleskopiem 1970. gadā. Pašlaik tas ir visbiežāk izmantotais molekulārās gāzes marķieris galaktiku starpzvaigžņu vidē, un molekulāro ūdeņradi var noteikt tikai ar ultravioleto gaismu, kam nepieciešami kosmosa teleskopi. Oglekļa monoksīda novērojumi sniedz lielāko daļu informācijas par molekulārajiem mākoņiem, kuros veidojas lielākā daļa zvaigžņu. Beta Pictoris, otra spožākā zvaigzne Piktora zvaigznājā, uzrāda pārmērīgu infrasarkano starojumu, salīdzinot ar parastajām šāda veida zvaigznēm, jo ​​zvaigznes tuvumā ir liels putekļu un gāzes (tostarp oglekļa monoksīda) daudzums.

Ražošana

Ir izstrādātas daudzas metodes oglekļa monoksīda iegūšanai.

rūpnieciskā ražošana

Galvenais rūpnieciskais CO avots ir ražotājgāze, maisījums, kas satur galvenokārt oglekļa monoksīdu un slāpekli, kas veidojas, oglekli sadedzinot gaisā augstā temperatūrā, kad ir oglekļa pārpalikums. Cepeškrāsnī gaiss tiek izspiests caur koksa slāni. Sākotnēji saražoto CO2 līdzsvaro ar atlikušajām karstajām oglēm, lai iegūtu CO. CO2 reakcija ar oglekli, veidojot CO, tiek aprakstīta kā Buduāra reakcija. Virs 800°C CO ir dominējošais produkts:

CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 kJ/mol)

Vēl viens avots ir "ūdens gāze", ūdeņraža un oglekļa monoksīda maisījums, ko iegūst tvaika un oglekļa endotermiskā reakcijā:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Citu līdzīgu "sintēzes gāzi" var iegūt no dabasgāzes un citām degvielām. Oglekļa monoksīds ir arī metāla oksīda rūdu reducēšanas ar oglekli blakusprodukts:

MO + C → M + CO

Oglekļa monoksīdu rada arī tieša oglekļa oksidēšana ierobežotā skābekļa vai gaisa daudzumā.

2C (s) + O 2 → 2CO (g)

Tā kā CO ir gāze, reducēšanas procesu var kontrolēt ar karsēšanu, izmantojot reakcijas pozitīvo (labvēlīgo) entropiju. Elingemas diagramma parāda, ka augstā temperatūrā CO ražošanai tiek dota priekšroka, nevis CO2.

Sagatavošana laboratorijā

Oglekļa monoksīdu var ērti iegūt laboratorijā, dehidratējot skudrskābi vai skābeņskābi, piemēram, ar koncentrētu sērskābi. Vēl viens veids ir karsēt viendabīgu pulverveida cinka metāla un kalcija karbonāta maisījumu, kas izdala CO un atstāj cinka oksīdu un kalcija oksīdu:

Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO

Sudraba nitrāts un jodoforms arī rada oglekļa monoksīdu:

CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI

koordinācijas ķīmija

Lielākā daļa metālu veido koordinācijas kompleksus, kas satur kovalenti piesaistītu oglekļa monoksīdu. Ar oglekļa monoksīda ligandiem apvienosies tikai metāli zemākā oksidācijas pakāpē. Tas ir tāpēc, ka ir nepieciešams pietiekams elektronu blīvums, lai atvieglotu apgriezto ziedošanu no metāliskās DXZ orbitāles uz π * molekulāro orbitāli no CO. Vientuļais pāris uz oglekļa atoma CO arī nodod elektronu blīvumu dx²-y² uz metāla, veidojot sigma saiti. Šī elektronu ziedošana izpaužas arī ar cis efektu jeb CO ligandu labilizāciju cis pozīcijā. Piemēram, niķeļa karbonilgrupu veido tiešā oglekļa monoksīda un metāliskā niķeļa kombinācija:

Ni + 4 CO → Ni(CO) 4 (1 bārs, 55 °C)

Šī iemesla dēļ niķelis caurulē vai tās daļā nedrīkst ilgstoši nonākt saskarē ar oglekļa monoksīdu. Niķeļa karbonils viegli sadalās atpakaļ līdz Ni un CO, nonākot saskarē ar karstām virsmām, un šo metodi izmanto komerciālai niķeļa rafinēšanai Mond procesā. Niķeļa karbonilgrupā un citos karbonilgrupās elektronu pāris uz oglekļa mijiedarbojas ar metālu; oglekļa monoksīds nodod metālam elektronu pāri. Šādās situācijās oglekļa monoksīdu sauc par karbonilligandu. Viens no svarīgākajiem metālu karbonilgrupām ir dzelzs pentakarbonils, Fe(CO) 5. Daudzus metāla-CO kompleksus iegūst dekarbonilējot. organiskie šķīdinātāji, nevis no CO. Piemēram, irīdija trihlorīds un trifenilfosfīns reaģē atteces 2-metoksietanolā vai DMF, veidojot IrCl(CO)(PPh3) 2. Metālu karbonilus koordinācijas ķīmijā parasti pēta, izmantojot infrasarkano spektroskopiju.

Organiskā ķīmija un galveno elementu grupu ķīmija

Spēcīgu skābju un ūdens klātbūtnē oglekļa monoksīds reaģē ar alkēniem, veidojot karbonskābes procesā, kas pazīstams kā Koha-Hāfa reakcija. Guttermana-Koha reakcijā arēnās AlCl3 un HCl klātbūtnē pārvēršas par benzaldehīda atvasinājumiem. Organiski litija savienojumi (piemēram, butillitijs) reaģē ar oglekļa monoksīdu, taču šīm reakcijām ir maz zinātnisku pielietojumu. Lai gan CO reaģē ar karbokationiem un karbanjoniem, tas salīdzinoši nereaģē ar organiskajiem savienojumiem bez metāla katalizatoru iejaukšanās. Izmantojot galvenās grupas reaģentus, CO notiek vairākas ievērojamas reakcijas. CO hlorēšana ir rūpniecisks process, kurā tiek iegūts svarīgs fosgēna savienojums. Ar borānu CO veido aduktu H3BCO, kas ir izoelektronisks ar aciliju + katjonu. CO reaģē ar nātriju, veidojot produktus, kas iegūti no C-C savienojumi. Par oglekļa monoksīda polimēriem var uzskatīt savienojumus cikloheksaheksonu jeb trihinoilu (C6O6) un ciklopentānpentonu jeb leikonskābi (C5O5), kas līdz šim iegūti tikai niecīgos daudzumos. Spiedienā virs 5 GPa oglekļa monoksīds tiek pārveidots par cietu oglekļa un skābekļa polimēru. Atmosfēras spiedienā tas ir metastabils, taču tas ir spēcīgs sprāgstviela.

Lietošana

Ķīmiskā rūpniecība

Oglekļa monoksīds ir rūpnieciska gāze, ko var izmantot beztaras ražošanā ķīmiskās vielas. Lielos daudzumos aldehīdus iegūst alkēnu, oglekļa monoksīda un H2 hidroformilēšanas reakcijā. Hidroformilēšana Shell procesā ļauj izveidot mazgāšanas līdzekļu prekursorus. Fosgēnu, kas piemērots izocianātu, polikarbonātu un poliuretānu ražošanai, iegūst, izlaižot attīrītu oglekļa monoksīdu un hlora gāzi caur porainas aktīvās ogles slāni, kas kalpo kā katalizators. Pasaulē šī savienojuma ražošanas apjoms 1989. gadā tika lēsts 2,74 miljonu tonnu apmērā.

CO + Cl2 → COCl2

Metanolu iegūst, hidrogenējot oglekļa monoksīdu. Saistītā reakcijā oglekļa monoksīda hidrogenēšana ietver C-C saites veidošanos, kā tas ir Fišera-Tropša procesā, kur oglekļa monoksīds tiek hidrogenēts par šķidru ogļūdeņražu degvielu. Šī tehnoloģija ļauj ogles vai biomasu pārvērst dīzeļdegvielā. Monsanto procesā oglekļa monoksīds un metanols reaģē uz rodija bāzes veidota katalizatora un viendabīgas jodūdeņražskābes klātbūtnē, veidojot etiķskābi. Šis process ir atbildīgs par lielāko daļu rūpnieciskā ražošana etiķskābe. Rūpnieciskā mērogā Mond procesā niķeļa attīrīšanai izmanto tīru oglekļa monoksīdu.

gaļas krāsošana

Oglekļa monoksīds tiek izmantots modificētās atmosfēras iepakošanas sistēmās Amerikas Savienotajās Valstīs, galvenokārt svaigas gaļas produktos, piemēram, liellopu gaļā, cūkgaļā un zivīs, lai saglabātu to svaigu izskatu. Oglekļa monoksīds savienojas ar mioglobīnu, veidojot karboksimioglobīnu, koši ķiršu sarkanu pigmentu. Karboksimioglobīns ir stabilāks nekā mioglobīna oksidētā forma oksimioglobīns, kas var oksidēties līdz brūnajam pigmentam metmioglobīnam. Šī stabilā sarkanā krāsa var ilgt daudz ilgāk nekā parastā iepakota gaļa. Tipiski oglekļa monoksīda līmeņi, ko izmanto augos, kuros izmanto šo procesu, ir 0,4–0,5%. Šo tehnoloģiju par "vispārīgi drošu" (GRAS) pirmo reizi atzina ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) 2002. gadā, lai to izmantotu kā sekundāro iepakošanas sistēmu, un tai nav nepieciešams marķējums. 2004. gadā FDA apstiprināja CO kā primāro iepakošanas metodi, norādot, ka CO neaizsedz bojājuma smaku. Neskatoties uz šo lēmumu, tas paliek strīdīgs jautājums par to, vai šī metode maskē pārtikas bojāšanos. 2007. gadā ASV Pārstāvju palātā tika ierosināts likumprojekts modificēto iepakošanas procesu, izmantojot oglekļa monoksīdu, nosaukt par krāsainu piedevu, taču likumprojekts netika pieņemts. Šis iepakošanas process ir aizliegts daudzās citās valstīs, tostarp Japānā, Singapūrā un Eiropas Savienības valstīs.

Zāles

Bioloģijā oglekļa monoksīdu dabiski ražo hema oksigenāze 1 un 2, iedarbojoties uz hēmu, sadaloties hemoglobīnam. Šis process rada noteiktu daudzumu karboksihemoglobīna normāliem cilvēkiem, pat ja viņi neieelpo oglekļa monoksīdu. Kopš pirmā ziņojuma, ka oglekļa monoksīds bija normāls neirotransmiters 1993. gadā, kā arī viena no trim gāzēm, kas dabiski modulē iekaisuma reakcijas organismā (pārējās divas ir slāpekļa oksīds un sērūdeņradis), oglekļa monoksīds ir saņēmis lielu klīnisko pētījumu. uzmanība kā bioloģiskam regulatoram. Ir zināms, ka daudzos audos visas trīs gāzes darbojas kā pretiekaisuma līdzekļi, vazodilatatori un neovaskulārās augšanas veicinātāji. Tomēr šie jautājumi ir sarežģīti, jo neovaskulāra augšana ne vienmēr ir izdevīga, jo tai ir nozīme audzēja augšanā, kā arī mitrās makulas deģenerācijas attīstībā — slimības, kuras risku smēķēšana palielina 4 līdz 6 reizes (galvenais avots). oglekļa monoksīda). Pastāv teorija, ka dažās nervu šūnu sinapsēs, glabājot ilgtermiņa atmiņas, uztverošā šūna rada oglekļa monoksīdu, kas tiek nodots atpakaļ pārraides kamerā, tādējādi turpmāk to pārnejot vieglāk. Ir pierādīts, ka dažas no šīm nervu šūnām satur guanilāta ciklāzi, enzīmu, ko aktivizē oglekļa monoksīds. Daudzas laboratorijas visā pasaulē ir veikušas pētījumus par oglekļa monoksīda pretiekaisuma un citoprotektīvajām īpašībām. Šīs īpašības var izmantot, lai novērstu vairāku patoloģisku stāvokļu attīstību, tostarp išēmisku reperfūzijas bojājumu, transplantāta atgrūšanu, aterosklerozi, smagu sepsi, smagu malāriju vai autoimūnām slimībām. Ir veikti klīniskie pētījumi ar cilvēkiem, taču rezultāti vēl nav publiskoti.

Sveika Marija. Paldies par uzticēšanos mūsu speciālistiem un resursam kopumā.

Oglekļa monoksīda parādīšanās augšējo stāvu dzīvokļos ir diezgan izplatīta parādība vairāku iemeslu dēļ (ja neņem vērā sazvērestības teoriju):

• Dūmvadu un tiem pievienoto iekārtu (gāzes ūdens sildītāju, apkures katlu) darbības traucējumu gadījumā.
• Kad gāzes iekārta nedarbojas pareizi.
• Oglekļa monoksīds nāk no ventilācijas sistēmas.
• Sadegšanas produkti (kas satur lielu oglekļa monoksīda procentuālo daļu) nonāk telpā no ārpuses.

Mēģināsim to izdomāt.

1 Jūs norādījāt, ka dzīvoklī bija geizers. Pirmais jautājums ir, kur tas bija saistīts?

Lieta tāda, ka iekšā dzīvojamās ēkas ar Centrālā apkure skursteņi projektā nav paredzēti. Parasti piecstāvu māju dzīvokļos ir divi nosūcēji: viens virtuvē un otrs vannas istabā (ja tas ir apvienots; ja tas ir atsevišķs, tad divas ventilācijas atveres tiek apvienotas vienā šahtā). Visi nosūcēji ir paredzēti dabiskai ventilācijai. Mēs to pieminējām, lai jūs saprastu: ja jūs ievedāt sadegšanas produktu izplūdi ventilācijā (virtuvē), tad zemāk esošie kaimiņi varētu (un, visticamāk, to darīja) savienot sildītājus tāpat.

Tagad iedomājieties, ka visos dzīvokļos stāvvadā (un faktiski pietiek ar pusi dzīvokļu) ir ieslēgtas apkures iekārtas un nosūcēji: ventilācijas kanāla šķērsgriezums nav paredzēts caurlaidspēja, piesārņotajam gaisam nav laika iziet un iespiež to augšējos dzīvokļos. Kāpēc cieš augšējie dzīvokļi? Tas ir saistīts ar ventilācijas sistēmas projektēšanu piecstāvu ēkās (gandrīz pilnīga satelīta kanāla neesamība) un nepareizu gāzes iekārtu pievienošanu.

2 Jūs rakstījāt, ka bloķējāt pārsegu. Otrais jautājums: virtuvē un vannas istabā vai vienkārši virtuvē? Un kā ar caurumu, pie kura kolonna bija savienota?

Lai noskaidrotu, vai no ventilācijas sistēmas pie jums nenokļūst gaiss, pielīmējiet papīra strēmeles izplūdes atveres augšpusē. Ja to brīvie gali ir ievilkti šahtā, tad izplūdes ventilācija darbojas normāli.

Svarīgi: dariet to ar aizvērti logi, durvis - kopumā bez gaisa plūsmas. Pieredze rādīs, kā ventilācijas sistēma uzvedas ikdienā, nevis ideālos apstākļos. Ja pie aizvērtiem logiem papīra strēmeles paliek savās vietās vai (daudz sliktāk) paklanās pret mājokli, tad pilnīgi iespējams, ka no ventilācijas (nevis aizvērtas bedres) telpā tomēr iekļūst tvana gāze. Ja konstatējat, ka ventilācija pūš, mēģiniet atvērt logus. Ja tas palīdzēja, tad jūsu dzīvoklī nav gaisa plūsmas, kas izraisīja aizmugures caurvēja parādīšanos. Šo problēmu var atrisināt, uzstādot sienas un logu vārstus.

3 Trešais jautājums: vai saindēšanās ir atkarīga no gada laika?

Pastāv pieņēmums, ka, visticamāk, saindēšanās ar tvana gāzi notiek apkures sezonas laikā. Iemesls var būt stāvvada ventilācijas kanāla izolācija. Citiem vārdiem sakot, ir savienots skurstenis un ventilācijas kanāls vai divi ventilācijas kanāli.

bezkrāsaina gāze Termiskās īpašības Kušanas temperatūra -205°C Vārīšanās temperatūra -191,5°C Entalpija (st. arb.) −110,52 kJ/mol Ķīmiskās īpašības Šķīdība ūdenī 0,0026 g/100 ml Klasifikācija CAS numurs

• ANO bīstamības klase 2.3
• ANO sekundārais apdraudējums 2.1

Molekulas struktūra

CO molekulai, tāpat kā izoelektroniskajai slāpekļa molekulai, ir trīskāršā saite. Tā kā šīm molekulām ir līdzīga struktūra, arī to īpašības ir līdzīgas - ļoti zemas kušanas un viršanas temperatūras, tuvas standarta entropiju vērtības utt.

Valences saišu metodes ietvaros CO molekulas struktūru var raksturot ar formulu: C≡O:, un trešā saite veidojas pēc donora-akceptora mehānisma, kur ogleklis ir elektronu pāra akceptors, un skābeklis ir donors.

Trīskāršās saites klātbūtnes dēļ CO molekula ir ļoti spēcīga (disociācijas enerģija ir 1069 kJ/mol jeb 256 kcal/mol, kas ir vairāk nekā jebkurai citai diatomu molekulai) un tai ir mazs starpkodolu attālums (d C≡O = 0,1128 nm vai 1, 13Å).

Molekula ir vāji polarizēta, tās dipola elektriskais moments μ = 0,04·10 -29 C·m (dipola momenta virziens O - →C +). Jonizācijas potenciāls 14,0 V, spēka sakabes konstante k = 18,6.

Atklājumu vēsture

Oglekļa monoksīdu vispirms ražoja franču ķīmiķis Žaks de Lasons, karsējot cinka oksīdu ar kokogli, taču sākotnēji to sajauca ar ūdeņradi, jo tas dega ar zilu liesmu. To, ka šī gāze satur oglekli un skābekli, atklāja angļu ķīmiķis Viljams Kruiksanks. Oglekļa monoksīdu ārpus Zemes atmosfēras pirmo reizi atklāja beļģu zinātnieks M. Mižots (M. Mižote) 1949. gadā pēc galvenās vibrāciju-rotācijas joslas klātbūtnes Saules IS spektrā.

Oglekļa monoksīds Zemes atmosfērā

Ir dabiski un antropogēni avoti, kas nonāk Zemes atmosfērā. AT vivo, uz Zemes virsmas CO veidojas organisko savienojumu nepilnīgas anaerobās sadalīšanās un biomasas sadegšanas laikā, galvenokārt mežu un stepju ugunsgrēku laikā. Oglekļa monoksīds augsnē veidojas gan bioloģiski (izdalās dzīvi organismi), gan nebioloģiski. Eksperimentāli ir pierādīta oglekļa monoksīda izdalīšanās no fenola savienojumiem, kas izplatīti augsnēs, kurās OCH 3 vai OH grupas orto- vai para-pozīcijās attiecībā pret pirmo hidroksilgrupu.

Kopējais nebioloģiskā CO ražošanas līdzsvars un tā oksidēšanās ar mikroorganismiem ir atkarīgs no īpašiem vides apstākļiem, galvenokārt no mitruma un vērtības. Piemēram, no sausām augsnēm oglekļa monoksīds tiek izvadīts tieši atmosfērā, tādējādi radot lokālus šīs gāzes koncentrācijas maksimumus.

Atmosfērā CO ir ķēdes reakciju produkts, kurā iesaistīts metāns un citi ogļūdeņraži (galvenokārt izoprēns).

Galvenais antropogēnais CO avots pašlaik ir iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzes. Oglekļa monoksīds veidojas, sadedzinot ogļūdeņražu degvielu iekšdedzes dzinējos nepietiekamā temperatūrā vai slikti noregulētā gaisa padeves sistēmā (tiek piegādāts nepietiekams skābekļa daudzums, lai CO oksidētu par CO 2 ). Agrāk ievērojamu daļu antropogēno CO emisiju atmosfērā radīja apgaismojuma gāze, ko 19. gadsimtā izmantoja iekštelpu apgaismojumam. Sastāvā tas aptuveni atbilda ūdens gāzei, tas ir, satur līdz 45% oglekļa monoksīda. Šobrīd komunālajā sektorā šī gāze ir aizstāta ar daudz mazāk toksisku gāzi. dabasgāze(alkānu homologās sērijas zemākie pārstāvji - propāns utt.)

CO uzņemšana no dabīgiem un antropogēniem avotiem ir aptuveni vienāda.

Oglekļa monoksīds atmosfērā ir straujā ciklā: vidējais uzturēšanās laiks ir aptuveni 0,1 gads, oksidējoties ar hidroksilgrupu līdz oglekļa dioksīdam.

Kvīts

rūpnieciskā veidā

2C + O 2 → 2CO (šīs reakcijas termiskais efekts ir 22 kJ),

2. vai, samazinot oglekļa dioksīdu ar karstām oglēm:

CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 kJ, ΔS=176 J/K).

Šāda reakcija bieži notiek krāsns krāsnī, kad krāsns aizbīdnis tiek aizvērts pārāk agri (līdz ogles ir pilnībā izdegušas). Iegūtais oglekļa monoksīds, pateicoties tā toksicitātei, izraisa fizioloģiskus traucējumus ("izdegšanu") un pat nāvi (skatīt zemāk), tāpēc viens no triviālajiem nosaukumiem - "oglekļa monoksīds". Krāsnī notiekošo reakciju attēls ir parādīts diagrammā.

Oglekļa dioksīda reducēšanās reakcija ir atgriezeniska, temperatūras ietekme uz šīs reakcijas līdzsvara stāvokli ir parādīta grafikā. Reakcijas plūsma pa labi nodrošina entropijas koeficientu, bet pa kreisi - entalpijas koeficientu. Temperatūrā, kas zemāka par 400°C, līdzsvars gandrīz pilnībā nobīdās pa kreisi, bet temperatūrā virs 1000°C – pa labi (CO veidošanās virzienā). Zemā temperatūrā šīs reakcijas ātrums ir ļoti lēns, tāpēc normālos apstākļos oglekļa monoksīds ir diezgan stabils. Šim līdzsvaram ir īpašs nosaukums buduāra līdzsvars.

3. Oglekļa monoksīda maisījumus ar citām vielām iegūst, izlaižot gaisu, ūdens tvaikus u.c. caur karsta koksa, cietās vai brūnogles u.c. slāni (sk. ražotājgāzi, ūdens gāzi, jauktu gāzi, sintēzes gāzi).

laboratorijas metode

TLV (maksimālā sliekšņa koncentrācija, ASV): 25 MPC r.z. saskaņā ar higiēnas standartiem GN 2.2.5.1313-03 ir 20 mg/m³

Aizsardzība pret oglekļa monoksīdu

Pateicoties tik labam siltumspēja, CO ir dažādu tehnisko gāzu maisījumu sastāvdaļa (skat., piemēram, ģeneratora gāzi), ko cita starpā izmanto apkurei.

halogēni. Reakcija ar hloru ir saņēmusi vislielāko praktisko pielietojumu:

CO + Cl 2 → COCl 2

Reakcija ir eksotermiska, tās termiskais efekts ir 113 kJ, katalizatora (aktivētās ogles) klātbūtnē iet jau plkst. telpas temperatūra. Reakcijas rezultātā veidojas fosgēns - viela, kas ir saņēmusi plaša izmantošana dažādās ķīmijas nozarēs (un arī kā ķīmiskās kaujas līdzeklis). Ar analogām reakcijām var iegūt COF 2 (karbonilfluorīdu) un COBr 2 (karbonilbromīdu). Karboniljodīds netika saņemts. Reakciju eksotermiskums strauji samazinās no F līdz I (reakcijām ar F 2 termiskais efekts ir 481 kJ, ar Br 2 - 4 kJ). Ir iespējams iegūt arī jauktus atvasinājumus, piemēram, COFCl (sīkāku informāciju skatīt ogļskābes halogēna atvasinājumi).

Reaģējot CO ar F 2, papildus karbonilfluorīdam var iegūt peroksīda savienojumu (FCO) 2 O 2. Tā raksturojums: kušanas temperatūra -42°C, viršanas temperatūra +16°C, ir raksturīga smarža (līdzīga ozona smaržai), sadalās ar eksploziju, karsējot virs 200°C (reakcijas produkti CO 2, O 2 un COF 2), skābā vidē reaģē ar kālija jodīdu saskaņā ar vienādojumu:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

Oglekļa monoksīds reaģē ar halkogēniem. Ar sēru tas veido oglekļa sulfīdu COS, reakcija notiek karsējot saskaņā ar vienādojumu:

CO + S → COS ΔG° 298 = –229 kJ, ΔS° 298 = –134 J/K

Ir iegūti arī līdzīgi selenoksīds Cose un teluroksīds COTe.

Atjauno SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

Ar pārejas metāliem tas veido ļoti gaistošus, degošus un toksiskus savienojumus - karbonilus, piemēram, Cr (CO) 6, Ni (CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 utt.

Kā minēts iepriekš, oglekļa monoksīds nedaudz šķīst ūdenī, bet ar to nereaģē. Tāpat tas nereaģē ar sārmu un skābju šķīdumiem. Tomēr tas reaģē ar sārmu kausējumiem:

CO + KOH → HCOOK

Interesanta reakcija ir oglekļa monoksīda reakcija ar metālisku kāliju amonjaka šķīdumā. Šajā gadījumā veidojas sprādzienbīstams savienojums kālija dioksodikarbonāts:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

Reaģējot ar amonjaku augstā temperatūrā, var iegūt svarīgu rūpniecisku savienojumu - ciānūdeņradi HCN. Reakcija notiek katalizatora (oksīda) klātbūtnē