Головна > Цивільне будівництво

Що таке чадний газ і чим він небезпечний? Отруєння чадним газом через проблеми з вентиляцією

Отруєння продуктами горінняОсновна причина (80% всіх випадків) загибелі людей на пожежах. Понад 60% їх припадає на отруєння чадним газом.

Що таке чадний газ і чим він небезпечний

Давайте спробуємо розібратися та згадати знання з фізики та хімії.

Чадний газ(окис вуглецю, або монооксид вуглецю, хімічна формулаСО) – газоподібне з'єднання, що утворюється під час горіння будь-якого виду. Що відбувається при попаданні цієї речовини в організм? Після попадання в дихальні шляхи молекули чадного газу відразу опиняються в крові та зв'язуються з молекулами гемоглобіну. Утворюється зовсім нова речовина – карбоксигемоглобін, що перешкоджає транспортуванню кисню. З цієї причини дуже швидко розвивається киснева недостатність.

Найголовніша небезпека- чадний газ невидимий і ніяк не відчутний, він не має ні запаху, ні кольору, тобто причина нездужання не очевидна, її не завжди вдається виявити відразу. Монооксид вуглецю неможливо ніяк відчути, саме тому друга його назва – тихий убивця.

Відчувши втому, занепад сил і запаморочення, людина припускається фатальної помилки – вирішує прилягти. І, навіть якщо розуміє потім причину і необхідність виходу повітря, зробити нічого вже, зазвичай, неспроможна. Багатьох могли б урятувати знання симптомів отруєння СО– знаючи їх, можливо вчасно запідозрити причину нездужання та вжити необхідних заходів для порятунку.

Симптоми та ознаки

Тяжкість поразки залежить від кількох факторів:

  • стан здоров'я та фізіологічні особливості людини. Ослаблені, що мають хронічне захворювання, особливо супроводжуються анемією, літні, вагітні та діти більш чутливі до дії СО;
  • тривалість дії сполуки СО на організм;
  • концентрація окису вуглецю у вдихуваному повітрі;
  • фізична активність під час отруєння. Що активність, то швидше настає отруєння.

Ступені тяжкості

(Інфографіка доступна за кнопкою завантажити після статті)

Легкий ступінь тяжкості характеризується такими симптомами:

  • Загальна слабкість;
  • головний біль, переважно в лобовій та скроневій областях;
  • стукіт у скронях;
  • шум в вухах;
  • запаморочення;
  • порушення зору – мерехтіння, крапки перед очима;
  • непродуктивний, тобто. сухий кашель;
  • прискорене дихання;
  • нестача повітря, задишка;
  • сльозотеча;
  • нудота;
  • гіперемія (почервоніння) шкірних покривівта слизових оболонок;
  • тахікардія;
  • підвищення артеріального тиску

Симптоми середнього ступенятяжкості – це збереження всіх симптомів попередньої стадії та їх важча форма:

  • затуманеність свідомості, можливі втрати свідомості на короткий час;
  • блювання;
  • галюцинації, як зорові, і слухові;
  • порушення з боку вестибулярного апарату, нескоординовані рухи;
  • біль у грудях давить характеру.

Тяжкий ступінь отруєння характеризується такими симптомами:

  • параліч;
  • довготривала втрата свідомості, кома;
  • судоми;
  • розширення зіниць;
  • мимовільне спорожнення сечового міхура та кишечника;
  • почастішання пульсу до 130 ударів на хвилину, але при цьому промацується він слабко;
  • ціаноз (посиніння) шкірних покровів та слизових оболонок;
  • порушення дихання – воно стає поверхневим та уривчастим.

Нетипові форми

Їх дві – непритомна та ейфорична.

Симптоми непритомної форми:

  • блідість шкірних покривів та слизових оболонок;
  • зниження артеріального тиску;
  • втрата свідомості.

Симптоми ейфоричної форми:

  • психомоторне збудження;
  • порушення психічних функцій: марення, галюцинації, сміх, дива в поведінці;
  • втрата свідомості;
  • дихальна та серцева недостатність.

Перша допомога постраждалим

Тільки цифри

  • Легкий ступінь отруєння настає вже при концентрації чадного газу 0,08% - виникає головний біль, запаморочення, ядуха, загальна слабкість.
  • Підвищення концентрації СО до 0,32% викликає руховий параліч та непритомність. Приблизно за півгодини настає смерть.
  • При концентрації СО 1,2% і вище розвивається блискавична форма отруєння - за пару зітхань людина отримує смертельну дозу, смерть настає максимум через 3 хвилини.
  • У вихлопних газах легкового автомобіляміститься від 1,5 до 3% чадного газу. Всупереч поширеній думці, отруїтися при двигуні, що працює, можна не тільки в закритих приміщеннях, але і на відкритому повітрі.
  • Близько двох з половиною тисяч людей у ​​Росії щорічно госпіталізується з різним ступенем тяжкості отруєння чадним газом.

Окис вуглецю (чадний газ) // Шкідливі речовиниу промисловості. Довідник для хіміків, інженерів та лікарів / За ред. Н. В. Лазарєва та І. Д. Гадаскіної. - 7-ме вид. – Л.: Хімія, 1977. – Т. 3. – С. 240-253. – 608 с.

Концентрація чадного газу та симптоми отруєння

Заходи профілактики

Для того, щоб мінімізувати ризики отруєння чадним газом, достатньо дотримуватися таких правил:

  • експлуатувати печі та каміни відповідно до правил, регулярно перевіряти роботу вентиляційної системиі своєчасно, а кладку печей та камінів довіряти лише професіоналам;
  • не перебувати тривалий часпоблизу жвавих трас;
  • завжди відключати двигун машини у закритому гаражі. Для того, щоб концентрація чадного газу стала смертельною, достатньо лише п'яти хвилин роботи двигуна – пам'ятайте про це;
  • при тривалому знаходженні в салоні автомобіля, а тим більше сні в машині завжди відключати двигун;
  • Візьміть за правило - при виникненні симптомів, за якими можна запідозрити отруєння чадним газом, якнайшвидше забезпечте приплив свіжого повітря, відкривши вікна, а краще покиньте приміщення. Не лягайте, відчувши запаморочення, нудоту, слабкість.

Пам'ятайте - чадний газ підступний, він діє швидко і непомітно, тому життя та здоров'я залежать від швидкості вжитих заходів. Бережіть себе та своїх близьких!

Про те, наскільки небезпечний чадний газ для людини, знають усі, кому доводилося стикатися з роботою опалювальних систем, - печей, котлів, бойлерів, водогрійних колонок, розрахованих на побутове паливо у будь-якій його формі. Нейтралізувати його в газовому стані досить складно, ефективних домашніх способів боротися з чадним газом не існує, тому більшість захисних заходів спрямована на попередження і своєчасне виявлення чаду в повітрі.

Властивості токсичної речовини

У природі та властивостях чадного газу немає нічого незвичайного. По суті, це продукт часткового окиснення вугілля або вугільних видів палива. Формула чадного газу проста і нехитра - СО, в хімічних термінах - монооксид вуглецю. Один атом вуглецю з'єднаний із атомом кисню. Так влаштована природа процесів горіння органічного палива, що чадний газ є невід'ємною частиною будь-якого полум'я.

Вугілля, споріднені з ним види палива, торф, дрова при нагріванні в топці газифікуються в чадний газ, і тільки потім допалюються припливом повітря. Якщо чад просочився з камери горіння в приміщення, то він залишатиметься в стабільному стані до моменту, коли вентиляцією чадний потік буде винесений з кімнати або накопичуватися, заповнюючи весь простір від підлоги до стелі. В останньому випадку врятувати положення може тільки електронний датчик чадного газу, що реагує на щонайменше підвищення концентрації токсичного чаду в атмосфері приміщення.

Що необхідно знати про чадний газ:

  • У стандартних умовах щільність чадного газу - 1,25 кг/м3, що дуже близько до питомої ваги повітря 1,25 кг/м3. Гарячий і навіть теплий монооксид легко піднімається під стелю, у міру остигання осідає і перемішується з повітрям;
  • Чадний газ не має смаку, кольору та запаху, навіть в умовах високої концентрації;
  • Для початку утворення чадного газу достатньо нагріти метал, що контактує з вуглецем, до температури 400-500 про С;
  • Газ здатний горіти у повітрі з виділенням великої кількості тепла, приблизно 111 кДж/моль.

Небезпечним є не тільки вдихання чадного газу, газоповітряна суміш здатна вибухати при досягненні об'ємної концентрації від 12,5% до 74%. У цьому сенсі газова суміш схожа на побутовий метан, але набагато небезпечніший за мережевий газ.

Метан легший за повітря і менш токсичний при вдиханні, крім того, завдяки додаванню до газового потоку спеціальної присадки – меркаптану, його наявність у приміщенні легко вловити по запаху. При невеликій загазованості кухні можна без наслідків для здоров'я увійти в приміщення і провітрити його.

З чадним газом все складніше. Близька спорідненість ЗІ та повітря перешкоджає ефективного видаленнятоксичної газової хмари. У міру охолодження хмара газу поступово осідатиме в області підлоги. Якщо спрацював датчик чадного газу, або виявився витік продуктів горіння з печі або котла на твердому паливі, необхідно негайно вживати заходів до провітрювання, інакше першими постраждають діти та домашні вихованці.

Подібна властивість чадної хмари раніше широко використовувалася для боротьби з гризунами і тарганами, але ефективність газової атаки значно нижча за сучасні засоби, а ризик заробити отруєння незрівнянно вищий.

До відома! Газова хмара СО, за відсутності вентиляції, здатна зберігати свої властивості без змін тривалий час.

За наявності підозри в накопиченні чадного газу в підвальних приміщеннях, підсобках, котельнях, льохах насамперед необхідно забезпечити максимальне провітрювання з кратністю газообміну 3-4 одиниці протягом години.

Умови появи чаду в приміщенні

Монооксид вуглецю можна отримати за допомогою десятків варіантів хімічних реакцій, але для цього необхідні специфічні реактиви та умови їхньої взаємодії. Ризик заробити отруєння газом у такий спосіб практично дорівнює нулю. Основними причинами появи чадного газу в котельні або в приміщенні кухні залишаються два фактори:

  • Погана тяга та часткове перетікання продуктів горіння з вогнища горіння до приміщення кухні;
  • Неправильна експлуатація котельного, газового та пічного обладнання;
  • Пожежі та локальні осередки займання пластику, проводки, полімерних покриттів та матеріалів;
  • Гази, що відходять, з каналізаційних комунікацій.

Джерелом чадного газу може стати вторинне горіння золи, пухких відкладень сажі в димарях, кіптява і смола, що в'їлися в цегляну кладку камінних полиць та сажогасників.

Найчастіше джерелом газового СО стають вугілля, що тліє, догоряючі в топці при закритій засувці. Особливо багато виділяється газу при термічному розкладанні дров без повітря, приблизно половину газової хмари займає чадний газ. Тому будь-які експерименти з копченням м'яса та риби на серпанку, що отримується від тліючої стружки, повинні виконуватися тільки на відкритому повітрі.

Незначна кількість чадного газу може з'являтися і в процесі приготування їжі. Наприклад, усі, хто стикався з установкою на кухні газових опалювальних котлів із закритою топкою, знають, як реагують датчики чадного газу на смажену картоплю або будь-які продукти, приготовані в киплячому маслі.

Підступний характер чадного газу

Головна небезпека монооксиду вуглецю полягає в тому, що неможливо відчути та відчути його присутність в атмосфері приміщення до того моменту, як газ потрапить з повітрям до органів дихання та розчиниться у крові.

Наслідки від вдихання СО залежать від концентрації газу в повітрі та тривалості перебування у приміщенні:

  • Головний біль, нездужання та розвиток сонливого стану починається при об'ємному вмісті газу в повітрі 0,009-0,011%. Фізично здорова людиназдатний витримати до трьох годин перебування у загазованій атмосфері;
  • Нудота, сильний біль у м'язах, судоми, непритомність, втрата орієнтації можуть розвинутися при концентрації 0,065-0,07%. Час перебування в приміщенні до моменту настання невідворотних наслідків лише 1,5-2 год;
  • При концентрації чадного газу вище 0,5%, навіть кілька секунд перебування в загазованому просторі означають летальний кінець.

Навіть якщо людина благополучно самостійно вибралася з приміщення з високою концентрацією чадного газу, все одно знадобиться медична допомога та використання антидотів, оскільки наслідки отруєння кровоносної системи та порушення кровообігу мозку все одно виявляться, лише трохи пізніше.

Молекули чадного газу добре поглинаються водою та сольовими розчинами. Тому як перший підручний засіб захисту нерідко використовуються звичайні рушники, серветки, змочені будь-якою доступною водою. Це дозволяє зупинити попадання чадного газу в організм на кілька хвилин, доки з'явиться можливість залишити приміщення.

Нерідко цією властивістю монооксиду вуглецю зловживають деякі власники опалювальної апаратури, в якій вбудовані датчики. При спрацьовуванні чутливого сенсора замість провітрювання приміщення часто прилад просто накривають мокрим рушником. Як результат, після десятка подібних маніпуляцій датчик чадного газу виходить з ладу, і на порядок зростає ризик заробити отруєння.

Технічні системи реєстрації чадного газу

По суті сьогодні існує тільки один спосіб успішно боротися з чадним газом, використовувати спеціальні електронні прилади і датчики, що реєструють перевищення концентрації СО в приміщенні. Можна, звичайно, зробити простіше, наприклад, облаштувати потужну вентиляцію, як це роблять любителі відпочинку біля справжнього цегляного каміна. Але в подібному рішенні є певний ризик заробити отруєння чадним газом при зміні напряму тяги в трубі, а крім того, жити під сильним протягом теж не дуже корисно здоров'ю.

Влаштування датчиків наявності чадного газу

Проблема контролю за вмістом чадного газу в атмосфері житлових та підсобних приміщень на сьогодні настільки ж злободенна, як і наявність пожежної або охоронної сигналізації.

У спеціалізованих салонах опалювального та газового обладнання можна придбати кілька варіантів приладів контролю за вмістом газу:

  • хімічні сигналізатори;
  • Інфрачервоні сканери;
  • Твердотільні датчики.

Чутливий сенсор приладу зазвичай комплектується електронною платою, що забезпечує живлення, калібрування та перетворення сигналу на зрозумілу форму індикації. Це можуть бути просто зелені та червоні світлодіоди на панелі, звукова сирена, цифрова інформація для видачі сигналу в комп'ютерну мережу або імпульс для автоматичного клапана, що перекриває подачу побутового газу до опалювального котла.

Зрозуміло, що використання датчиків з керованим замикаючим клапаном є вимушеним заходом, але найчастіше виробники опалювального обладнання навмисно вбудовують «захист від дурня», щоб уникнути всіляких маніпуляцій з безпекою газового обладнання.

Хімічні та твердотільні прилади контролю

Найбільш дешева та доступна версія датчика з хімічним індикатором виготовляється у вигляді сітчастої колби, що легко проникається для повітря. Усередині колби знаходиться два електроди, розділені пористою перегородкою, просоченою розчином лугу. Поява чадного газу призводить до карбонізації електроліту, провідність сенсора різко падає, що негайно зчитується електронікою як сигнал тривоги. Після установки прилад знаходиться в неактивному стані і не спрацьовує доти, доки в повітрі не з'являться сліди чадного газу, що перевищують допустиму концентрацію.

У твердотільних датчиках замість просоченого лугом шматка азбесту використовуються двошарові пакети з діоксидів олова та рутенію. Поява газу в повітрі викликає пробій між контактами сенсорного пристрою та автоматично запускає сигнал тривоги.

Сканери та електронні сторожа

Інфрачервоні датчики, що працюють за принципом сканування навколишнього повітря. Вбудований інфрачервоний сенсор сприймає світіння лазерного світлодіода, і зміни інтенсивності поглинання газом теплового випромінювання спрацьовує тригерное пристрій.

СО дуже добре поглинає теплову частину спектра, тому подібні прилади працюють у режимі сторожа чи сканера. Результат сканування може видаватися у вигляді двоколірного сигналу або індикації величини вмісту чадного газу повітря на цифровій або лінійній шкалі.

Який датчик краще

Для правильного підбору сенсора наявності чадного газу необхідно враховувати режим роботи та характер приміщення, в якому необхідно встановити сенсорний пристрій. Наприклад, хімічні датчики, які вважаються застарілими, чудово працюють в умовах котельних та підсобних приміщень. Недорогий прилад для виявлення чадного газу можна встановити на дачі або майстерні. На кухні сітка швидко покривається пилом та жировими відкладеннями, що різко знижує чутливість хімічної колби.

Напівпровідникові сенсори чадного газу працюють однаково добре в будь-яких умовах, але для їх функціонування потрібний потужний зовнішнє джерелохарчування. Вартість приладу вища за ціну на хімічні сенсорні системи.

Інфрачервоні датчики на сьогодні найпоширеніші. Вони активно використовують для комплектації систем безпеки квартирних котлів індивідуального опалення. При цьому чутливість системи контролю практично не змінюється з часом через пил або температуру повітря. Мало того, такі системи, як правило, мають вбудовані механізми тестування та калібрування, що дозволяє періодично перевіряти їхню працездатність.

Установка приладів контролю за вмістом чадного газу

Сенсори, які здійснюють контроль за вмістом чадного газу, повинні встановлюватися та обслуговуватися виключно профільними фахівцями. Періодично прилади підлягають перевірці, калібрування, обслуговування та заміни.

Датчик повинен встановлюватися на відстані від джерела газу від 1 до 4 м, корпус або виносні сенсори кріпляться на висоті 150 см над рівнем підлоги і обов'язково калібруються по верхньому та нижньому порозі чутливості.

Термін служби квартирних датчиків чадного газу становить 5 років.

Висновок

Боротьба з утворенням чадного газу вимагає акуратності та відповідального ставлення до встановленої апаратури. Будь-які експерименти з сенсорами, особливо напівпровідникового типу, різко знижують чутливість приладу, що зрештою призводить до збільшення вмісту чадного газу в атмосфері кухні та всієї квартири, повільному отруєнню всіх її мешканців. Проблема контролю чадного газу є настільки серйозною, що, можливо, використання сенсорів у майбутньому можуть зробити обов'язковим для всіх категорій індивідуального опалення.

Чадний газ, окис вуглецю (СО) є безбарвним газом без запаху і смаку, який є трохи менш щільним, ніж повітря. Він токсичний для гемоглобінних тварин (включаючи людину), якщо його концентрації вище приблизно 35 частин на мільйон, хоча він також виробляється у звичайному метаболізмі тварин у невеликих кількостях, і, як вважають, має деякі нормальні біологічні функції. В атмосфері він просторово змінний і швидкорозпадний, і має певну роль у формуванні озону на рівні землі. Окис вуглецю складається з одного атома вуглецю та одного атома кисню, пов'язаних потрійним зв'язком, який складається з двох ковалентних зв'язків, а також одного дативного ковалентного зв'язку. Це найпростіший оксид вуглецю. Він є ізоелектроном з ціанідом аніону, нітрозоній катіоном та молекулярним азотом. У координаційних комплексах ліганд монооксиду вуглецю називається карбонілом.

Історія

Аристотель (384-322 до н.е.) вперше описав процес спалювання вугілля, що призводить до утворення токсичної пари. У давнину існував спосіб страти – закривати злочинця у ванній кімнаті з тліючим вугіллям. Однак на той момент механізм смерті був незрозумілий. Грецький лікар Гален (129-199 рр. н.е.) припустив, що мала місце зміна складу повітря, який завдавав людині шкоди при вдиханні. У 1776 році французький хімік де Лассон виробив СО шляхом нагрівання оксиду цинку з коксом, проте вчений дійшов помилкового висновку, що газоподібний продукт був воднем, оскільки він горів синім полум'ям. Газ був ідентифікований як сполука, що містить вуглець та кисень, шотландським хіміком Вільямом Камберлендом Круїкшанком у 1800 році. Його токсичність на собаках була ретельно досліджена Клодом Бернаром близько 1846 року. Під час Другої світової війни газова суміш, що включає окис вуглецю, використовувалася для підтримки механічних транспортних засобів, що працюють у деяких частинах світу, де було мало бензину та дизельного палива. Зовнішній (з деякими винятками) деревне вугілляабо газогенератори газу, отриманого з деревини, були встановлені і суміш атмосферного азоту, окису вуглецю і невеликих кількостей інших газів, що утворюються при газифікації, надходила в газовий змішувач. Газова суміш, отримана внаслідок цього процесу, відома як деревний газ. Окис вуглецю також використовувався у великих масштабах під час Голокосту в деяких німецьких нацистських таборах смерті, найбільш явно – у газових фургонах у Хелмно та у програмі умертвіння Т4 «евтаназія».

Джерела

Окис вуглецю утворюється в ході часткового окислення вуглецевмісних сполук; вона утворюється, коли не вистачає кисню для утворення двоокису вуглецю (CO2), наприклад, при роботі з плитою або двигуном внутрішнього згоряння в замкненому просторі. У присутності кисню, включаючи концентрації в атмосфері, монооксид вуглецю горить блакитним полум'ям, виробляючи вуглекислий газ. Кам'яновугільний газ, який широко використовувався до 1960-х років внутрішнього освітлення, приготування їжі та нагрівання, містив окис вуглецю як значну паливну складову. Деякі процеси в сучасної технології, такі як виплавка чавуну, до цих пір виробляють окис вуглецю як побічний продукт. У всьому світі найбільшими джерелами окису вуглецю є природні джерела, через фотохімічні реакції в тропосфері, які генерують близько 5 × 1012 кг окису вуглецю на рік. Інші природні джерела включають вулкани, лісові пожежі та інші форми згоряння. У біології, окис вуглецю природно виробляється під дією гемоксигенази 1 і 2 на гем від розпаду гемоглобіну. Цей процес виробляє певну кількість карбоксигемоглобіну у нормальних людей, навіть якщо вони не вдихають окис вуглецю. Після першої доповіді про те, що окис вуглецю є нормальним нейромедіатором у 1993 році, а також одним із трьох газів, які природним чином модулюють запальні реакції в організмі (два інших – оксид азоту та сірководень), окис вуглецю отримав велику увагу вчених як біологічний. регулятора. У багатьох тканинах, всі три гази, діють як протизапальні засоби, вазодилататори та промотори неоваскулярного зростання. Продовжуються клінічні випробування невеликих кількостей окису вуглецю як лікарський засіб. Тим не менш, надмірна кількість монооксиду вуглецю викликає отруєння чадним газом.

Молекулярні властивості

Окис вуглецю має молекулярну масу 28,0, що робить його трохи легшим, ніж повітря, чия середня молекулярна маса становить 28,8. Відповідно до закону ідеального газу, СО, отже, має меншу щільність, ніж повітря. Довжина зв'язку між атомом вуглецю та атомом кисню становить 112,8 пм. Ця довжина зв'язку узгоджується з потрійним зв'язком, як у молекулярному азоті (N2), який має аналогічну довжину зв'язку і майже таку ж молекулярну масу. Подвійні зв'язки вуглець-кисень значно довші, наприклад, 120,8 м у формальдегіду. Точка кипіння (82 К) і температура плавлення (68 K) дуже схожі на N2 (77 К та 63 К відповідно). Енергія дисоціації зв'язку 1072 кДж/моль сильніша, ніж у N2 (942 кДж/моль) і являє собою найбільш сильний з відомих хімічний зв'язок. Основний стан електрона окису вуглецю є синглетним, тому що тут немає неспарених електронів.

Сполучний та дипольний момент

Вуглець та кисень разом мають, загалом, 10 електронів у валентній оболонці. Дотримуючись правила октету для вуглецю і кисню, два атоми утворюють потрійний зв'язок, із шістьма загальними електронами в трьох зв'язуючих молекулярних орбіталях, а не звичайний подвійний зв'язок, як у органічних карбонільних сполук. Так як чотири із загальних електронів надходять з атома кисню і лише два з вуглецю, одна сполучна орбіталь зайнята двома електронами з атомів кисню, утворюючи дативний або дипольний зв'язок. Це призводить до C ← O поляризації молекули, з невеликим негативним зарядом на вуглеці та невеликим позитивним зарядом на кисні. Дві інші зв'язувальні орбіталі займають кожна один електрон з вуглецю і один з кисню, утворюючи (полярні) ковалентні зв'язки зі зворотною поляризацією C → O, так як кисень є більш електронегативним, ніж вуглець. У вільному окисі вуглецю чистий негативний заряд δ- залишається в кінці вуглецю, і молекула має невеликий дипольний момент 0,122 D. Таким чином, молекула асиметрична: кисень має більше щільності електронів, ніж вуглець, а також невеликий позитивний заряд, порівняно з вуглецем, який є негативним. На противагу цьому, ізоелектронна молекула діазоту не має дипольного моменту. Якщо окис вуглецю діє як ліганд, полярність диполя може змінюватися з чистим негативним зарядом на кінці кисню, залежно від структури координаційного комплексу.

Полярність зв'язку та стан окислення

Теоретичні та експериментальні дослідження показують, що, незважаючи на велику електронегативність кисню, дипольний момент виходить з більш негативного кінця вуглецю до більш позитивного кінця кисню. Ці три зв'язки є фактично полярними ковалентними зв'язками, які сильно поляризовані. Розрахована поляризація до атома кисню становить 71% для σ-зв'язку та 77% для обох π-зв'язків. Ступінь окиснення вуглецю в окис вуглецю в кожній із цих структур становить +2. Вона розраховується так: всі сполучні електрони вважаються такими, що належать до більш негативних атомів кисню. Тільки два незв'язуючих електрона на вуглеці відносяться до вуглецю. При такому підрахунку, вуглець має лише два валентні електрони в молекулі порівняно з чотирма у вільному атомі.

Біологічні та фізіологічні властивості

Токсичність

Отруєння чадним газом є найпоширенішим типом смертельного отруєння повітря у багатьох країнах. Окис вуглецю є безбарвною речовиною, що не має запаху і смаку, але дуже токсична. Воно з'єднується з гемоглобіном з отриманням карбоксигемоглобіну, який «узурпує» ділянку в гемоглобіні, яка зазвичай переносить кисень, але неефективна для доставки кисню до тканин організму. Такі низькі концентрації, як 667 частин на мільйон, можуть викликати перетворення до 50% гемоглобіну в організмі на карбоксигемоглобін. 50% рівень карбоксигемоглобіну може призвести до судом, коми та смерті. У Сполучених Штатах Міністерство праці обмежує довгострокові рівні впливу окису вуглецю на робочому місці до 50 частин на мільйон. Протягом короткого періоду часу поглинання окису вуглецю є накопичувальним, так як період його напіввиведення становить близько 5 годин на свіжому повітрі. Найбільш поширені симптоми отруєння чадним газом можуть бути схожі на інші види отруєнь та інфекцій, і включають такі симптоми, як головний біль, нудота, блювання, запаморочення, втома та почуття слабкості. Постраждалі сім'ї часто вважають, що вони є жертвами харчового отруєння. Немовлята можуть бути дратівливими та погано харчуватися. Неврологічні симптоми включають сплутаність свідомості, дезорієнтацію, порушення зору, непритомність (втрату свідомості) та судоми. Деякі описи отруєння чадним газом включають геморагію сітківки ока, а також аномальний вишнево-червоний відтінок крові. У більшості клінічних діагнозів ці ознаки спостерігаються рідко. Одна з труднощів, пов'язаних з корисністю цього «вишневого» ефекту, пов'язана з тим, що вона коригує, або маскує, інакше хворий зовнішній вигляд, оскільки головний ефект видалення венозного гемоглобіну пов'язаний з тим, що задушена людина здається нормальнішою, або мертва людиназдається живим, подібно до ефекту червоних барвників у складі для бальзамування. Такий ефект фарбування в безкисневої CO-отруєної тканини пов'язаний з комерційним використанням монооксиду вуглецю при фарбуванні м'яса. Оксид вуглецю також зв'язується з іншими молекулами, такими як міоглобін та мітохондріальна цитохромоксидаза. Вплив окису вуглецю може призвести до значного пошкодження серця та центрального нервової системи, особливо в блідому шарі, часто це пов'язано з тривалими хронічними патологічними станами. Окис вуглецю може мати серйозні несприятливі наслідки для плода вагітної жінки.

Нормальна фізіологія людини

Окис вуглецю виробляється природним чином в організмі людини як сигнальна молекула. Таким чином, окис вуглецю може мати фізіологічну роль в організмі як нейротрансмітер або релаксант кровоносних судин. Через роль окису вуглецю в організмі, порушення у його метаболізмі пов'язані з різними захворюваннями, у тому числі нейродегенерацією, гіпертонією, серцевою недостатністю та запаленнями.

    CO функціонує як ендогенна сигнальна молекула.

    СО модулює функції серцево-судинної системи

    CO інгібує агрегацію та адгезію тромбоцитів

    CO може відігравати певну роль як потенційний терапевтичний засіб

Мікробіологія

Окис вуглецю є живильним середовищем для метаногенних архей, будівельним блоком для ацетилкоферменту А. Це тема для нової галузі біоорганометалевої хімії. Екстремофільні мікроорганізми можуть, таким чином, метаболізувати оксид вуглецю в таких місцях, як теплові жерла вулканів. У бактерій, окис вуглецю виробляється шляхом відновлення двоокису вуглецю ферментом дегідрогенази монооксиду вуглецю, Fe-Ni-S-білка, що містить. CooA є рецепторний білок окису вуглецю. Сфера його біологічної активності досі невідома. Він може бути частиною сигнального шляху у бактерій та архей. Його поширеність у ссавців не встановлено.

Поширеність

Окис вуглецю зустрічається у різних природних та штучних середовищах.

Окис вуглецю присутній у невеликих кількостях в атмосфері, головним чином як продукт вулканічної активності, але також є продуктом природних та техногенних пожеж (наприклад, лісові пожежі, спалювання рослинних залишків, а також спалювання цукрової тростини). Спалювання викопного палива також сприяє утворенню окису вуглецю. Окис вуглецю зустрічається у розчиненому вигляді у розплавлених вулканічних породах при високих тискаху мантії Землі. Оскільки природні джерела окису вуглецю змінні, дуже важко точно виміряти природні викиди газу. Окис вуглецю є парниковим газом, що швидко розпадається, а також проявляє непрямий радіаційний вплив шляхом підвищення концентрації метану і тропосферного озону в результаті хімічних реакцій з іншими компонентами атмосфери (наприклад, гідроксильний радикал, ВІН), що, в іншому випадку, зруйнувало б їх. В результаті природних процесів в атмосфері, він, зрештою, окислюється до двоокису вуглецю. Окис вуглецю є одночасно недовговічним в атмосфері (зберігається в середньому близько двох місяців) і має просторово змінну концентрацію. В атмосфері Венери, окис вуглецю створюється в результаті фотодисоціації двоокису вуглецю електромагнітним випромінюваннямз довжиною хвилі коротше 169 нм. Через свою тривалу життєздатність у середній тропосфері, окис вуглецю також використовується як трасера ​​транспорту для струменів шкідливих речовин.

Забруднення міст

Окис вуглецю є тимчасовою забруднювальною речовиною в атмосфері в деяких міських районах, головним чином з вихлопних труб двигунів внутрішнього згоряння (у тому числі транспортних засобів, портативних та резервних генераторів, газонокосарок, мийних машин тощо), а також від неповного згоряння різних видів палива (включаючи дрова, вугілля, деревне вугілля, нафту, парафін, пропан, природний газ і сміття). Великі забруднення CO можуть спостерігатися з космосу над містами.

Роль у формуванні приземного озону

Окис вуглецю, поруч із альдегідами, є частиною серії циклів хімічних реакцій, що утворюють фотохімічний смог. Він вступає в реакцію з гідроксильним радикалом (ОН) з отриманням радикального інтермедіату HOCO, який швидко передає радикальний водень О2 з утворенням перекисного радикалу (НО2) та діоксиду вуглецю (CO2). Перекисний радикал потім вступає в реакцію з оксидом азоту (NO) з утворенням діоксиду азоту (NO2) та гідроксильного радикалу. NO 2 дає O (3P) через фотоліз, утворюючи тим самим O3 після реакції з O2. Так як гідроксильний радикал утворюється в процесі утворення NO2, баланс послідовності хімічних реакцій, починаючи з окису вуглецю, призводить до утворення озону: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Де hν відноситься до фотону світла, що поглинається молекулою NO2 в послідовності) Хоча створення NO2 є важливим кроком, що призводить до утворення озону низького рівня, це також збільшує кількість озону іншим, дещо взаємовиключним чином, за рахунок зменшення кількості NO, яке доступне для реакції з озоном.

Забруднення повітря всередині приміщень

У закритих середовищах концентрація окису вуглецю може легко збільшитися до летального рівня. У середньому, у Сполучених Штатах щороку від неавтомобільних споживчих товарів, що виробляють окис вуглецю, вмирає 170 людей. Проте, згідно з даними Департаменту охорони здоров'я Флориди, «щороку понад 500 американців помирають від випадкового впливу окису вуглецю і ще тисячі людей у ​​США вимагають невідкладної медичної допомогипри несмертельному отруєнні чадним газом». Ці продукти включають несправні паливні прилади спалювання, такі як печі, кухонні плити, водонагрівачі та газові та гасові кімнатні обігрівачі; обладнання з механічним приводом, таке як портативні генератори; каміни; та деревне вугілля, яке спалюється у будинках та інших закритих приміщеннях. Американська асоціація центрів контролю отруєнь (AAPCC) повідомила про 15769 випадків отруєння чадним газом, які призвели до 39 смертей у 2007 році. У 2005 році CPSC повідомила про 94 смерті, пов'язані з отруєнням моноксидом вуглецю від генератора. Сорок сім із цих смертей мали місце під час перебоїв у подачі електроенергії через суворі погодних умов, зокрема, через ураган Катріна. Тим не менш, люди помирають від отруєння чадним газом, що виробляється непродовольчими товарами, такими як автомобілі, які залишаються працюючими в гаражах, що прилягають до будинку. Центри з контролю та профілактики захворювань повідомляють, що щорічно кілька тисяч людей звертаються до лікарні швидкої допомоги при отруєнні чадним газом.

Наявність у крові

Окис вуглецю поглинається через дихання і потрапляє в кровообіг через газообмін у легенях. Вона також виробляється в ході метаболізму гемоглобіну і надходить у кров із тканин, і, таким чином, є у всіх нормальних тканинах, навіть якщо вона не потрапляє в організм при диханні. Нормальні рівні окису вуглецю, що циркулюють у крові, становлять від 0% до 3%, і вище курців. Рівні окису вуглецю не можна оцінити фізичним оглядом. Лабораторні випробуваннявимагають наявності зразка крові (артеріальної чи венозної) та лабораторного аналізу на СО-оксиметр. Крім того, неінвазивний карбоксигемоглобін (SPCO) з імпульсною СО-оксиметрією є більш ефективним порівняно з інвазивними методами.

Астрофізика

За межами Землі, окис вуглецю є другою найпоширенішою молекулою у міжзоряному середовищі, після молекулярного водню. Через свою асиметрію, молекула окису вуглецю виробляє набагато яскравіші спектральні лінії, ніж молекула водню, завдяки чому СО набагато легше виявити. Міжзоряний CO було вперше виявлено з допомогою радіотелескопів 1970 року. В даний час він є найчастіше використовуваним індикатором молекулярного газу в міжзоряному середовищі галактик, а молекулярний водень може бути виявлений лише за допомогою ультрафіолетового світла, що потребує космічних телескопів. Спостереження за окисом вуглецю забезпечують більшу частину інформації про молекулярні хмари, у яких утворюється більшість зірок. Beta Pictoris, друга за яскравістю зірка у сузір'ї Pictor, демонструє надлишок інфрачервоного випромінювання порівняно з нормальними зірками її типу, що зумовлено великою кількістю пилу та газу (у тому числі окису вуглецю) поблизу зірки.

Виробництво

Було розроблено безліч методів для окису вуглецю.

Промислове виробництво

Основним промисловим джерелом CO є генераторний газ, суміш, що містить, в основному, окис вуглецю та азот, що утворився при згорянні вуглецю в повітрі при високій температурі, коли є надлишок вуглецю. У печі повітря пропускають через шар коксу. Спочатку вироблений СО2 врівноважується з гарячим вугіллям, що залишилося, з отриманням СО. Реакція СО2 з вуглецем з одержанням CO описується як реакція Будуара. При температурі вище 800°C CO є переважним продуктом:

    СО2 + С → 2 CO (ΔH = 170 кДж/моль)

Інше джерело «водяний газ», суміш водню та монооксиду вуглецю, отриманого за допомогою ендотермічної реакції пари та вуглецю:

    H2O + C → Н2 + СО (ΔH = +131 кДж/моль)

Інші подібні «синтетичні гази» можуть бути отримані з газу та інших видів палива. Оксид вуглецю також є побічним продуктом відновлення руд оксиду металу з вуглецем:

    MO + C → M + CO

Окис вуглецю також одержують шляхом прямого окиснення вуглецю в обмеженій кількості кисню або повітря.

    2C (s) + O 2 → 2СО (g)

Оскільки СО є газ, відновний процес може керуватися шляхом нагрівання, використовуючи позитивну (сприятливу) ентропію реакції. Діаграма Елінгама показує, що утворенню СО надається перевага в порівнянні з СО2 при високих температурах.

Підготовка у лабораторії

Окис вуглецю зручно одержувати в лабораторії шляхом дегідратації мурашиної або щавлевої кислоти, наприклад, за допомогою концентрованої сірчаної кислоти. Ще одним способом є нагрівання однорідної суміші порошкоподібного металевого цинку та карбонату кальцію, який вивільняє CO і залишає оксид цинку та оксид кальцію:

    Zn+CaCO3 → ZnO+CaO+CO

Нітрат срібла та йодоформ також дають окис вуглецю:

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

Координаційна хімія

Більшість металів утворюють координаційні комплекси, що містять ковалентно приєднаний окис вуглецю. Тільки метали в нижчих ступенях окиснення з'єднуватимуться з лігандами окису вуглецю. Це пов'язано з тим, що необхідна достатня щільність електронів, щоб полегшити зворотне пожертвування від металевої орбіталі DXZ, до π * молекулярної орбіталі з СО. Неподілена пара на атомі вуглецю в СО також жертвує електронну щільність dx²-y² на металі для формування сигма-зв'язку. Це пожертвування електрона також проявляється цис-ефектом, або лабілізацією СО лігандів в цис-положенні. Карбоніл нікелю, наприклад, утворюється шляхом прямого поєднання окису вуглецю та металевого нікелю:

    Ni + 4 CO → Ni (CO) 4 (1 бар, 55°C)

З цієї причини нікель у трубці або її частині не повинен вступати в тривалий контакт з окисом вуглецю. Карбоніл нікелю легко розкладається назад до Ni та CO при контакті з гарячими поверхнями, і цей метод використовується для промислового очищення нікелю в процесі Монда. У карбонілі нікелю та інших карбонілах, електронна пара на вуглеці взаємодіє з металом; окис вуглецю жертвує електронну пару металу. У таких ситуаціях окис вуглецю називається карбонільним лігандом. Одним з найбільш важливих карбоніл металів є пентакарбоніл заліза, Fe (CO) 5. Багато комплексів метал-CO отримують шляхом декарбонілування органічних розчинників, а не із СО. Наприклад, трихлорид іридію та трифенілфосфін реагують у киплячому 2-метоксиетанолі або ДМФ, з отриманням IrCl (CO) (PPh3) 2. Карбоніли металів у координаційній хімії зазвичай вивчаються за допомогою інфрачервоної спектроскопії.

Органічна хімія та хімія основних груп елементів

У присутності сильних кислот і води окис вуглецю вступає в реакцію з алкенами з утворенням карбонових кислоту процесі, відомому як реакції Коха-Хаафа. У реакції Гаттермана-Коха, арени перетворюються на бензальдегідні похідні у присутності AlCl3 і HCl. Літійорганічні сполуки (наприклад, бутиллітій) вступають у реакцію з окисом вуглецю, але ці реакції мало науково застосовні. Незважаючи на те, що CO реагує з карбокатіонами та карбаніонами, він відносно нереакційноздатний до органічних сполук без втручання металевих каталізаторів. З реагентами з основної групи СО проходить кілька примітних реакцій. Хлорування є промисловим процесом, що призводить до утворення важливого з'єднання фосгену. З бораном, утворює аддукт, H3BCO, який є ізоелектронним з катіоном ацилію +. СО вступає в реакцію з натрієм, створюючи продукти, отримані з зв'язку С-С. Сполуки циклогексагегексон або триквіноїл (C6O6) та циклопентанепентон або лейконова кислота (C5O5), які досі отримували лише у слідових кількостях, можна розглядати як полімери окису вуглецю. При тиску більше 5 ГПа, окис вуглецю перетворюється на твердий полімер вуглецю та кисню. Це метастабільна речовина при атмосферному тиску, але вона є потужною вибуховою речовиною.

Використання

Хімічна промисловість

Окис вуглецю є промисловим газом, який має безліч застосувань у виробництві сипких хімічних речовин. Великі кількостіальдегідів отримують шляхом реакції гідроформілювання алкенів, окису вуглецю та Н2. Гідроформілювання у процесі Шелла дає можливість створювати попередники миючих засобів. Фосген, придатний для отримання ізоціанатів, полікарбонатів і поліуретанів, проводиться шляхом пропускання очищеного монооксиду вуглецю та газоподібного хлору через пористий шар активованого вугілля, який служить в якості каталізатора. Світове виробництво цієї сполуки у 1989 році оцінювалося у 2,74 млн тонн.

    CO + Cl2 → COCl2

Метанол одержують шляхом гідрогенізації окису вуглецю. У спорідненій реакції, гідрування окису вуглецю пов'язане з утворенням зв'язку С-С, як у процесі Фішера-Тропша, де оксид вуглецю гідрогенізується до рідких вуглеводневих палив. Ця технологія дозволяє перетворювати вугілля або біомаси на дизельне паливо. У процесі Монсанто, окис вуглецю та метанол реагують у присутності каталізатора на основі родію та однорідної йодистоводневої кислоти з утворенням оцтової кислоти. Цей процес відповідає за більшу частину промислового виробництваоцтової кислоти. У промислових масштабах чистий окис вуглецю використовується для очищення нікелю в процесі Монда.

Забарвлення м'яса

Окис вуглецю використовується в модифікованих атмосферних системах упаковки в США, в основному при упаковці свіжих м'ясних продуктів, таких як яловичина, свинина та риба, щоб зберігати їхній свіжий зовнішній вигляд. Окис вуглецю з'єднується з міоглобіном з утворенням карбоксиміоглобіну, яскраво-вишнево-червоного пігменту. Карбоксіміоглобін є більш стабільним, ніж окислена форма міоглобіну, оксиміоглобіну, який може окислитися до коричневого пігменту метміоглобіну. Цей стабільний червоний колір може зберігатися набагато довше, ніж звичайне упаковане м'ясо. Типові рівні окису вуглецю, що використовуються в установках, що використовують цей процес, становлять від 0,4 до 0,5%. Ця технологія вперше визнана «загалом безпечною» (GRAS) Управлінням з контролю за продуктами та ліками США (FDA) у 2002 році для використання як вторинна пакувальна система, і не вимагає маркування. У 2004 році FDA схвалило CO як основний метод упаковки, заявивши, що CO не приховує запаху псування. Незважаючи на цю постанову, залишається спірним питанняпро те, чи маскує цей метод псування продуктів. У 2007 році, у Палаті представників США було запропоновано законопроект, що пропонує називати модифікований процес упаковки з використанням окису вуглецю колірною добавкою, але законопроект не було прийнято. Такий процес упаковки заборонено у багатьох інших країнах, включаючи Японію, Сінгапур та країни Європейського Союзу.

Медицина

У біології, окис вуглецю природно виробляється під дією гемоксигенази 1 і 2 на гем від розпаду гемоглобіну. Цей процес виробляє певну кількість карбоксигемоглобіну у нормальних людей, навіть якщо вони не вдихають окис вуглецю. Після першої доповіді про те, що окис вуглецю є нормальним нейромедіатором у 1993 році, а також одним із трьох газів, які природним чином модулюють запальні реакції в організмі (два інших – оксид азоту та сірководень), окис вуглецю отримав велику клінічну увагу як біологічний регулятор . У багатьох тканинах, всі три гази, як відомо, діють як протизапальні засоби, вазодилататори та підсилювачі неоваскулярного зростання. Тим не менш, ці питання є складними, оскільки неоваскулярне зростання не завжди корисне, оскільки воно відіграє певну роль у зростанні пухлини, а також у розвитку вологої макулодистрофії, захворювання, ризик якого збільшується від 4 до 6 разів при курінні (головне джерело окису вуглецю). у крові, у кілька разів більше, ніж природне виробництво). Існує теорія, що в деяких синапсах нервових клітин, коли відкладаються довгострокові спогади, клітина, що приймає, виробляє окис вуглецю, яка назад передається до передавальної камери, що змушує її передаватися легше в майбутньому. Деякі такі нервові клітини, як було показано, містять гуанілатциклазу, фермент, який активується оксидом вуглецю. У багатьох лабораторіях по всьому світу були проведені дослідження за участю монооксиду вуглецю щодо його протизапальних та цитопротекторних властивостей. Ці властивості можуть бути використані для запобігання розвитку низки патологічних станів, у тому числі ішемічного реперфузійного пошкодження, відторгнення трансплантату, атеросклерозу, тяжкого сепсису, важкої малярії або аутоімунних захворювань. Були проведені клінічні випробування з участю людей, проте їх результати ще випущено.

Здрастуйте, Маріє. Дякуємо за довіру нашим спеціалістам та ресурсу в цілому.

Поява чадного газу в квартирах верхніх поверхів – явище досить поширене з кількох причин (якщо не брати до уваги теорію змови):

  • У разі несправності димоходів та підключеного до них обладнання (газові колонки, котли опалення).
  • У разі неправильної роботи газового обладнання.
  • Чадний газ потрапляє з вентиляційної системи.
  • Продукти горіння (у складі яких великий відсоток чадного газу) потрапляють у приміщення з зовні.

Спробуємо розібратися.

1 Ви вказали, що у квартирі була газова колонка. Питання перше, а куди вона була підключена?

Справа в тому, що в житлових будинкахз центральним опаленнямдимарі не передбачені проектом. Як правило, у квартирах п'ятиповерхових будинків є дві витяжки: одна на кухні, а одна в санвузлі (якщо він суміщений; якщо роздільний, то два вент. отвори об'єднуються в одну шахту). Всі витяжки призначені для природної вентиляції. Ми це згадали для того, щоб ви розуміли: якщо ви вивели відведення продуктів горіння у вентиляцію (на кухні), то і сусіди знизу могли (і, швидше за все, зробили) підключити опалювальні прилади таким же чином.

Тепер уявіть, всі квартири по стояку (а за фактом достатньо і половини квартир) включили опалювальні установки та витяжки: перетин вентканалу не розрахований на таку пропускну здатність, забруднене повітря не встигає виходити та його продавлює у верхні квартири. Чому страждають верхні квартири? Виною тому конструкція вентиляційної системи у п'ятиповерхівках (практично повна відсутність каналу супутника) та неправильне підключення газових приладів.

2 Ви написали, що перекрили витяжку. Питання друге: в кухні та в санвузлі чи тільки в кухні? А що з отвором, до якого було підключено колонку?

Щоб дізнатися, чи потрапляє до вас повітря з вентсистеми, наклейте на верхню частину витяжного отвору смужки паперу. Якщо їх вільні кінці втягуватимуться в шахту – то витяжна вентиляція працює нормально.

Важливо: робіть це за закритих вікнах, Двері - загалом, без припливу повітря. Досвід покаже, як поводиться вентсистема у повсякденному житті, а не в ідеальних умовах. Якщо при закритих вікнах смужки паперу залишаться на місці або (набагато гірше) будуть відкланятися в бік житла, то цілком можливо чадний газ все ж таки потрапляє в приміщення з вентиляції (не закритого отвору). Якщо ви виявили, що з вентиляції дме, спробуйте відчинити вікна. Якщо допомогло, то у вашій квартирі немає припливу повітря, що стало причиною появи зворотної тяги. Вирішити цю проблему можна встановленням стінових та віконних клапанів.

3 Питання третє: Чи є залежність отруєнь від пори року?

Є припущення, що швидше за все отруєння чадним газом відбувається під час опалювального сезону. Причиною може бути порушення відокремленості вентканалу на вашому стояку. Іншими словами, димохідний та вентиляційний канал або два вентканали з'єднуються.

безбарвний газ Термічні властивості Температура плавлення −205 °C Температура кипіння −191,5 °C Ентальпія (ст. ум.) −110,52 кДж/моль Хімічні властивості Розчинність у воді 0.0026 г/100 мл Класифікація номер CAS
  • Клас небезпеки ООН 2,3
  • Вторинна небезпека за класифікацією ООН 2,1

Будова молекули

Молекула CO, як і, як і изоэлектронная їй молекула азоту , має потрійний зв'язок. Так як ці молекули подібні до будови, то і властивості їх також схожі - дуже низькі температури плавлення та кипіння, близькі значення стандартних ентропій тощо.

У межах методу валентних зв'язків будову молекули CO можна описати формулою:C≡O:, причому третій зв'язок утворена по донорно-акцепторному механізму, де вуглець є акцептором електронної пари, а кисень - донором.

Завдяки наявності потрійного зв'язку молекула CO дуже міцна (енергія дисоціації 1069 кДж/моль, або 256 ккал/моль, що більше, ніж будь-яких інших двоатомних молекул) і має малу між'ядерну відстань (d C≡O =0,1128 нм або 1, 13Å).

Молекула слабо поляризована, електричний момент її диполя μ = 0,04 · 10 -29 Кл · м (напрямок дипольного моменту O - → C +). Іонізаційний потенціал 14,0, силова константа зв'язку k = 18,6.

Історія відкриття

Монооксид вуглецю був вперше отриманий французьким хіміком Жаком де Лассоном при нагріванні оксиду цинку з вугіллям, але спочатку його помилково прийняли за водень, так як він згоряв синім полум'ям. Те, що до складу цього газу входить вуглець і кисень, з'ясував англійський хімік Вільям Крукшенк. Моноксид вуглецю поза атмосферою Землі вперше був виявлений бельгійським ученим М. Міжотом (M. Migeotte) у 1949 році за наявності основної коливально-обертальної смуги в ІЧ спектрі Сонця.

Монооксид вуглецю в атмосфері Землі

Розрізняють природні та антропогенні джерела надходження в атмосферу Землі. В природних умов, Землі, CO утворюється при неповному анаеробному розкладанні органічних сполук і за згорянні біомаси, переважно під час лісових і степових пожеж. Монооксид вуглецю утворюється у ґрунті як біологічним шляхом (виділення живими організмами), так і небіологічним. Експериментально доведено виділення монооксиду вуглецю за рахунок звичайних у ґрунтах фенольних сполук, що містять групи OCH 3 або OH в орто- або пара-положеннях по відношенню до першої гідроксильної групи.

Загальний баланс продукування небіологічного CO та його окиснення мікроорганізмами залежить від конкретних екологічних умов, насамперед від вологості та значення. Наприклад, з аридних ґрунтів монооксид вуглецю виділяється безпосередньо в атмосферу, створюючи таким чином локальні максимуми концентрації цього газу.

В атмосфері є продуктом ланцюжків реакцій за участю метану та інших вуглеводнів (насамперед, ізопрену).

Основним антропогенним джерелом CO в даний час є вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння. Оксид вуглецю утворюється при згорянні вуглеводневого палива в двигунах внутрішнього згоряння при недостатніх температурах або поганому настроюванні системи подачі повітря (подається недостатня кількість кисню для окислення CO в CO2). У минулому значну частку антропогенного надходження CO в атмосферу забезпечував світильний газ, що використовувався для освітлення приміщень у ХІХ столітті. За складом він приблизно відповідав водяному газу, тобто містив до 45% монооксиду вуглецю. В даний час у комунальній сфері цей газ витіснено набагато менш токсичним. природним газом(нижчі представники гомологічного ряду алканів - пропан та ін.)

Надходження CO від природних та антропогенних джерел приблизно однаково.

Монооксид вуглецю в атмосфері знаходиться у швидкому кругообігу: середній час його перебування становить близько 0,1 року, окислюючись гідроксилом до діоксиду вуглецю.

Отримання

Промисловий спосіб

2C + O 2 → 2CO (тепловий ефект цієї реакції 22 кДж),

2. або при відновленні діоксиду вуглецю розпеченим вугіллям:

CO 2 + C ↔ 2CO (H=172 кДж, S=176 Дж/К).

Ця реакція часто відбувається при пічній топці, коли занадто рано закривають пічну заслінку (поки остаточно не прогоріло вугілля). Монооксид вуглецю, що утворюється при цьому, внаслідок своєї отруйності, викликає фізіологічні розлади («чад») і навіть смерть (див. нижче), звідси і одна з тривіальних назв - «чадний газ». Картина реакцій, що протікають у печі, наведена на схемі.

Реакція відновлення діоксиду вуглецю оборотна, вплив температури на стан рівноваги цієї реакції наведено на графіку. Протікання реакції праворуч забезпечує ентропійний фактор, а ліворуч - ентальпійний. При температурі нижче 400°C рівновага практично повністю зсунута вліво, а при температурі вище 1000°C вправо (у бік утворення CO). При низьких температурах швидкість цієї реакції дуже мала, тому монооксид вуглецю за нормальних умов цілком стійкий. Ця рівновага носить спеціальну назву рівновагу Будуара.

3. Суміші монооксиду вуглецю з іншими речовинами отримують при пропусканні повітря, водяної пари і т. п. крізь шар розжареного коксу, кам'яного або бурого вугілля тощо (див. генераторний газ, водяний газ, змішаний газ, синтез-газ).

Лабораторний спосіб

TLV (гранична гранична концентрація, США): 25 ГДК р.з. за Гігієнічними нормативами ГН 2.2.5.1313-03 становить 20 мг/м³

Захист від монооксиду вуглецю

Завдяки такій гарній теплотворної спроможності, CO є компонентом різних технічних газових сумішей (див., наприклад, генераторний газ), що використовуються, зокрема, для опалення.

галогенами. Найбільшого практичного застосування отримала реакція з хлором:

CO + Cl 2 → COCl 2

Реакція екзотермічна, її тепловий ефект 113 кДж, у присутності каталізатора (активоване вугілля) вона йде вже за кімнатній температурі. В результаті реакції утворюється фосген - речовина, що отримала широке розповсюдженняу різних галузях хімії (а також як бойова отруйна речовина). За аналогічними реакціями можуть бути отримані COF 2 (карбонілфторид) та COBr 2 (карбонілбромід). Карбоніліодид не отримано. Екзотермічність реакцій швидко знижується від F до I (для реакцій з F 2 тепловий ефект 481 кДж, з Br 2 - 4 кДж). Можна також отримувати змішані похідні, наприклад COFCl (докладніше див. галогенпохідні вугільної кислоти).

Реакцією CO з F 2 крім карбонілфториду можна отримати перекисне з'єднання (FCO) 2 O 2 . Його характеристики: температура плавлення −42°C, кипіння +16°C, має характерний запах (схожий на запах озону), при нагріванні вище 200°C розкладається з вибухом (продукти реакції CO 2 , O 2 і COF 2), в кислій середовищі реагує з йодидом калію за рівнянням:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

Монооксид вуглецю реагує з халькогенами. З сіркою утворює сероксид вуглецю COS, реакція йде при нагріванні, за рівнянням:

CO + S → COS ΔG° 298 = −229 кДж, ΔS° 298 = −134 Дж/K

Отримано також аналогічні селеноксид COSe та телуроксид COTe.

Відновлює SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

З перехідними металами утворює дуже леткі, горючі та отруйні сполуки - карбоніли, такі як Cr(CO) 6 , Ni(CO) 4 , Mn 2 CO 10 , Co 2 (CO) 9 та ін.

Як зазначено вище, монооксид вуглецю трохи розчиняється у воді, проте не реагує з нею. Також він не вступає в реакції з розчинами лугів та кислот. Проте з розплавами лугів входить у реакцію:

CO + KOH → HCOOK

Цікавою є реакція монооксиду вуглецю з металевим калієм в аміачному розчині. При цьому утворюється вибухова сполука діоксодікарбонат калію:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

Реакцією з аміаком за високих температур можна отримати важливе для промисловості з'єднання - ціановодень HCN. Реакція йде у присутності каталізатора (оксид

Рекомендуємо також

Loading...Loading...