Чадний газ

Угарный газ.

Физические свойства.

Монооксид вуглецю є безбарвний і має запаху газ, малорастворимый в воде.

t пл. 205 °З,.

t стосів. 191 °З.

критическая температура =140°С.

критическое тиск = 35 атм.

растворимость ЗІ у питній воді близько 1:40 за обсягом.

Химические свойства.

При звичайних умовах CO інертний; при нагріванні - восстановитель; несолеобразующий оксид.

1) з кислородом.

2C+2O + O2 = 2C+4O2.

2) з оксидами металлов.

C+2O + CuO = Сu + C+4O2.

3) з хлором (на свету).

CO + Cl2 —hn-> COCl2(фосген).

4) реагує з расплавами лугів (під давлением).

CO + NaOH = HCOONa (мурашиний натрій (формиат натрия)).

5) з перехідними металами утворює карбонилы.

Ni + 4CO =t°= Ni (CO)4.

Fe + 5CO =t°= Fe (CO)5.

Монооксид вуглецю хімічно не взаємодіє зі водою. Не реагує ЗІ також із лугами і кислотами. Він надзвичайно ядовит.

С хімічної боку монооксид вуглецю характеризується переважно схильністю до реакцій приєднання і власними відбудовними властивостями. Проте обидві ці тенденції зазвичай виявляються лише за підвищених температурах. У умовах ЗІ сполучається з киснем, хлором, сірої, деякими металами тощо. буд. Разом про те оксид вуглецю при нагріванні відновлює до металів багато оксиди, що дуже важливо задля металургії. Поруч із нагріванням підвищення хімічної активності ЗІ часто викликається його розчиненням. Так було в розчині він може відновлювати солі Au, Pt та інших елементів до вільних металів вже за часів звичайних температурах.

При підвищених температурах і високих тисках має місце взаємодія ЗІ з і їдкими лугами: у разі утворюється НСООН, тоді як у другому — мурашиний натрій. Остання реакція протікає при 120 °З, тиску 5 атм і знаходить технічне использование.

Легко яка йде в розчині відновлення хлористого паладію по сумарною схеме:

PdCl2 + H2O + CO = CO2 + 2 HCl + Pd.

служит найбільш часто застосовуваної реакцією відкриття монооксиду вуглецю в суміші газів. Вже дуже невеликі кількості ЗІ легко виявляються по легені окрашиванию розчину внаслідок виділення дрібно роздрібненого металевого паладію. Кількісне визначення ЗІ полягає в реакции:

5 ЗІ + I2O5 = 5 CO2 + I2.

Окисление ЗІ в розчині часто йде із відчутною швидкістю лише у присутності каталізатора. При доборі останнього основну роль грає природа окислювача. Так, KMnO4 найшвидше окисляє ЗІ у присутності мелкораздробленного срібла, K2Cr2O7 — у присутності солей ртуті, КСlO3 — у присутності OsO4. Загалом, за своїми відбудовним властивостями ЗІ нагадує молекулярний водень, причому активність його за умовах вище, ніж в останнього. Цікаво, що є бактерії, здатні рахунок окислення ЗІ отримувати необхідну їм життю энергию.

Сравнительную активність ЗІ і Н2 як відновлювачів можна оцінити шляхом вивчення оборотного реакции:

Н2О + ЗІ = СО2 + Н2 + 42 кДж, равновесное стан якої при високих температур встановлюється досить швидко (особливо у присутності Fe2O3). При 830 °З в рівноважної суміші перебувають рівні кількості ЗІ і Н2, т. е. спорідненість обох газів до кисню однаково. Нижче 830 °З сильнішим восстановителем є ЗІ, вище — Н2.

Связывание однієї з продуктів розглянутим вище реакції відповідно до законом дії мас зміщує її рівновагу. Тому, пропускаючи суміш монооксиду вуглецю і водяної пари над оксидом кальцію, можна було одержати водень по схеме:

Н2О + ЗІ + СаО = СаСО3 + Н2 + 217 кДж.

Реакция ця йде вже за часів 500 °C.

На повітрі ЗІ загоряється близько 700 °З повагою та згоряє синім полум’ям до СО2:

2 ЗІ + О2 = 2 СО2 + 564 кДж.

Сопровождающее цю реакцію значне виділення тепла робить монооксид вуглецю цінним газоподібним паливом. Проте особливо широке застосування він знаходить як вихідний продукт для синтезу різних органічних веществ.

Сгорание товстих шарів на печах йде на три стадии:

1) З + О2 = СО2; 2) СО2 + З = 2 ЗІ; 3) 2 ЗІ + О2 = 2 СО2.

При передчасному закритті труби в печі створюється недолік кисню, що Мінздоров'я може викликати поширення ЗІ по отапливаемому приміщенню і призвести до отруєнням (чад). Слід зазначити, що запах «чадного газу «обумовлений не ЗІ, а домішками деяких органічних веществ.

Пламя ЗІ може мати температуру до 2100 °З. Реакція горіння ЗІ цікава тим, що з нагріванні до 700−1000 °З вона йде із відчутною швидкістю лише у присутності слідів водяної пари чи інших містять водень газів (NH3, H2S тощо. п.). Ускладнення зумовлені ланцюговим характером аналізованої реакції, протікаючим з допомогою проміжного освіти радикалів ВІН по схемам:

Н + О2 = АЛЕ + Про, потім Про + ЗІ = СО2, АЛЕ + ЗІ = СО2 + М тощо. д.

При дуже високих температур реакція горіння ЗІ стає помітно оборотного. Зміст СО2 в рівноважної суміші (під тиском 1 атм) вище 4000 °З може лише мізерно малим. Сама молекула ЗІ настільки термічно стійка, що ні розкладається навіть за 6000 °З. Молекули ЗІ виявили межзвёздной середовищі. При дії ЗІ на металевий До при 80 °З утворюється безкольорове кристалічний дуже вибухове з'єднання складу К6С6О6. Речовина це з отщеплением калію легко перетворюється на оксид вуглецю С6О6 («трихинон »), що можна розглядати, як продукт полімеризації ЗІ. Будова його відповідає шестичленному циклу, освіченій атомами вуглецю, кожен із яких соединён подвійний зв’язком із атомами кислорода.

Взаимодействие ЗІ зі сріблясто-сірою по реакции:

СО + P. S = CO + 29 кДж быстро йде лише за високих температур. Утворений тиооксид вуглецю (О=С=S) є безбарвний і має запаху газ (т. пл. -139, т. стосів. -50 °З). Монооксид вуглецю (II) здатний безпосередньо з'єднуватися з декотрими металами. Через війну утворюються карбонилы металів [Fe (CO)5, Ni (CO)4, Mo (CO)6 та інших.], які треба розглядати як комплексні соединения.

Оксид углерода (II) утворює комплексні сполуки і з деякими солями. Дехто з них (OsCl2· 3CO, PtCl2· CO тощо. буд.) стійкі лише у розчині. З утворенням останнього речовини пов’язано поглинання оксиду углерода (II) розчином СuСl в міцної НСl. Схожі сполуки утворюються, очевидно, й у аммиачном розчині CuCl, часто що застосовується для поглинання ЗІ під час аналізу газов.

Получение.

Монооксид вуглецю утворюється під час згорянні вуглецю в нестачі кисню. Найчастіше він виходить внаслідок взаємодії вуглекислого газу з раскалённым углём:

СО2 + З + 171 кДж = 2 СО.

Реакция ця оборотна, причому рівновагу її нижче 400 °З практично нацело зміщений вліво, а вище 1000 °З — вправо (рис. 7). Проте якщо з помітної швидкістю воно встановлюється лише за високих температур. Тож у умовах ЗІ цілком устойчив.

.

Рис. 7. Рівновага СО2 + З = 2 СО.

Образование ЗІ з елементів йде по уравнению:

2 З + О2 = 2 ЗІ + 222 кДж.

Небольшие кількості ЗІ зручно отримувати розкладанням мурашиною кислоты: НСООН = Н2О + СО Реакция ця легко протікає при взаємодії НСООН із гарячою міцної сірчаної кислотою. Практично це отримання здійснюють або дією конц. сірчаної кислоти на рідку НСООН (при нагріванні), або пропусканием парів останньої над гемипентаоксидом фосфору. Взаємодія НСООН з хлорсульфоновой кислотою по схеме:

НСООН + СISO3H = H2SO4 + HCI + CO.

идёт вже за часів звичайних температурах.

Удобным методом лабораторного отримання ЗІ можуть бути нагрівання з конц. сірчаної кислотою щавлевої кислоти чи железосинеродистого калію. У першому випадку реакція протікає по схеме: Н2С2О4 = ЗІ + СО2 + Н2О.

Наряду з ЗІ виділяється і вуглекислий газ, що може бути затриманий пропусканием газової суміші крізь розчин гидроксида барію. У другий випадок єдиним газоподібним продуктом є оксид углерода:

К4[Fe (CN)6] + 6 H2SO4 + 6 H2O = 2 K2SO4 + FeSO4 + 3 (NH4)2SO4 + 6 CO.

Большие кількості ЗІ можна отримати шляхом неповного спалювання кам’яного на спеціальних печах — газогенераторах. Звичайний («повітряний ») генераторний газ містить у середньому (объёмн. %): СО-25, N2−70, СО2−4 й невеличкі домішки інших газів. При спалюванні він дав 3300—4200 кДж на м3. Заміна звичайного повітря на кисень веде до чогось великого підвищенню змісту ЗІ (і збільшення теплотворної спроможності газа).

Ещё більше ЗІ містить водяний газ, який складається (в ідеальної разі) з суміші рівних обсягів ЗІ і Н2 і дає при згорянні 11 700 кДж/м3. Газ цей отримують продувкой водяної пари крізь шар розжареного вугілля, причому близько 1000 °З має місце взаємодія по уравнению:

Н2О + З + 130 кДж = ЗІ + Н2.

Реакция освіти водяного газу йде з поглинанням тепла, вугілля поступово охолоджується й у підтримання її в раскалённом стані доводиться пропускання водяної пари чергувати з пропусканием в газогенератор повітря (чи кисню). У зв’язку з цим водяний газ містить приблизно СО-44, Н2−45, СО2−5 і N2−6%. Він широко використовується для синтезів різних органічних соединений.

Часто отримують змішаний газ. Процес його одержання зводиться до одночасному продуванию крізь шар розжареного вугілля повітря і водяної пари, тобто. комбінуванню обох описаних вище методівТому склад змішаного газу є проміжним між генераторным і водяникам. У середньому він містить: СО-30, Н2−15, СО2−5 і N2−50%. Кубічний метр його дає під час спалювання близько 5400 кДж.

Применение.

Водяной і змішаний гази (у яких міститься CO) використовують як палива й вихідного сировини хімічної промисловості. Вони важливі, наприклад, як із джерел отримання азотно-водородной суміші для синтезу аміаку. При пропущенні їх що з водяником пором над нагрітим до 500 °З каталізатором (переважно Fe2O3) відбувається взаємодія по оборотного реакции:

Н2О + ЗІ = СО2 + Н2 + 42 кДж, равновесие якій дуже зміщений вправо.

Образовавшийся вуглекислий газ видаляють потім промиванням водою (під тиском), а залишок ЗІ - аммиачным розчином солей міді. Через війну залишаються майже чистий азот і водень. Відповідно регулюючи відносні кількості генераторного і водяного газів, можна одержувати N2 і Н2 в необхідному объёмном співвідношенні. Перед поданням о колону синтезу газову суміш піддають сушінню і очищенні від отруйних каталізатор примесей.

Молекула CO2

Молекула ЗІ характеризується d (СО) = 113 лм, енергія його дисоціації 1070 кДж/моль, що більше, ніж в інших двухатомных молекул. Розглянемо електронне будова ЗІ, де атоми пов’язані між собою подвійний ковалентної зв’язком та однієї донорно-акцепторной, причому кисень є донором, а вуглець акцептором.

Влияние на организм.

Угарный газ дуже уїдливий. Першими ознаками гострого отруєння ЗІ є біль голови і запаморочення, надалі настає непритомність. Гранично допустима концентрація ЗІ повітря промислових підприємств вважається 0,02 мг/л. Основним протиотрута при отруєння ЗІ служить свіжому повітрі. Корисно також короткочасне вдихання парів нашатирного спирта.

Чрезвычайная отруйність ЗІ, відсутність в нього кольору та запаху, і навіть дуже слабке поглинання його активованим вугіллям звичайного протигаза роблять його особливо небезпечним. Питання захисту від цього був разрешён виготовленням спеціальних протигазів, коробка яких заповнювалася сумішшю різних оксидів (переважно MnO2 і CuO). Дія цю суміш («гопкалита ») зводиться до каталитическому прискоренню реакції окислення ЗІ до СО2 киснем повітря. Насправді гопкалитовые протигази дуже незручні, оскільки змушують дихати нагрітим (внаслідок реакції окислення) воздухом.

Нахождение в природе.

Монооксид вуглецю входить до складу атмосфери (10−5 объёмн. %). У середньому 0,5% ЗІ містить тютюновий дим і трьох% - вихлопні гази двигунів внутрішнього сгорания.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.