خواص فیزیکی در نظر گرفته شده است مونوکسید کربن(CO مونوکسید کربن) در حالت عادی فشار اتمسفربسته به دما در مقادیر منفی و مثبت.
در جداول خواص فیزیکی ذیل CO ارائه شده است:چگالی مونوکسید کربن ρ ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت ج ص، ضرایب هدایت حرارتی λ و ویسکوزیته دینامیکی μ .
جدول اول چگالی و ظرفیت گرمایی ویژه مونوکسید کربن CO را در محدوده دمایی 73- تا 2727 درجه سانتی گراد نشان می دهد.
جدول دوم مقادیر خواص فیزیکی مونوکسید کربن مانند هدایت حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی آن را در محدوده دمایی از منفی 200 تا 1000 درجه سانتیگراد نشان می دهد.
چگالی مونوکسید کربن، به طور قابل توجهی به دما بستگی دارد - وقتی مونوکسید کربن CO گرم می شود، چگالی آن کاهش می یابد. به عنوان مثال، در دمای اتاق چگالی مونوکسید کربن 1.129 کیلوگرم بر متر مکعب است، اما در فرآیند گرمایش تا دمای 1000 درجه سانتیگراد، چگالی این گاز 4.2 برابر کاهش می یابد - به مقدار 0.268 کیلوگرم بر متر مکعب.
در شرایط عادی(دمای 0 درجه سانتیگراد) مونوکسید کربن دارای چگالی 1.25 کیلوگرم بر متر مکعب است. اگر چگالی آن را با سایر گازهای رایج مقایسه کنیم، چگالی مونوکسید کربن نسبت به هوا اهمیت کمتری دارد - مونوکسید کربن سبک تر از هوا است. همچنین از آرگون سبک تر است، اما از نیتروژن، هیدروژن، هلیوم و سایر گازهای سبک سنگین تر است.
گرمای ویژه مونوکسید کربن در شرایط عادی 1040 J/(kg deg) است. با افزایش دمای این گاز، ظرفیت گرمایی ویژه آن افزایش می یابد. به عنوان مثال، در دمای 2727 درجه سانتیگراد، مقدار آن 1329 J/(kg deg) است.
| t، °С | ρ, kg/m 3 | C p , J/(کیلوگرم درجه) | t، °С | ρ, kg/m 3 | C p , J/(کیلوگرم درجه) | t، °С | ρ, kg/m 3 | C p , J/(کیلوگرم درجه) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -73 | 1,689 | 1045 | 157 | 0,783 | 1053 | 1227 | 0,224 | 1258 |
| -53 | 1,534 | 1044 | 200 | 0,723 | 1058 | 1327 | 0,21 | 1267 |
| -33 | 1,406 | 1043 | 257 | 0,635 | 1071 | 1427 | 0,198 | 1275 |
| -13 | 1,297 | 1043 | 300 | 0,596 | 1080 | 1527 | 0,187 | 1283 |
| -3 | 1,249 | 1043 | 357 | 0,535 | 1095 | 1627 | 0,177 | 1289 |
| 0 | 1,25 | 1040 | 400 | 0,508 | 1106 | 1727 | 0,168 | 1295 |
| 7 | 1,204 | 1042 | 457 | 0,461 | 1122 | 1827 | 0,16 | 1299 |
| 17 | 1,162 | 1043 | 500 | 0,442 | 1132 | 1927 | 0,153 | 1304 |
| 27 | 1,123 | 1043 | 577 | 0,396 | 1152 | 2027 | 0,147 | 1308 |
| 37 | 1,087 | 1043 | 627 | 0,374 | 1164 | 2127 | 0,14 | 1312 |
| 47 | 1,053 | 1043 | 677 | 0,354 | 1175 | 2227 | 0,134 | 1315 |
| 57 | 1,021 | 1044 | 727 | 0,337 | 1185 | 2327 | 0,129 | 1319 |
| 67 | 0,991 | 1044 | 827 | 0,306 | 1204 | 2427 | 0,125 | 1322 |
| 77 | 0,952 | 1045 | 927 | 0,281 | 1221 | 2527 | 0,12 | 1324 |
| 87 | 0,936 | 1045 | 1027 | 0,259 | 1235 | 2627 | 0,116 | 1327 |
| 100 | 0,916 | 1045 | 1127 | 0,241 | 1247 | 2727 | 0,112 | 1329 |
هدایت حرارتی مونوکسید کربن در شرایط عادی 0.02326 W/(m deg) است. با افزایش دما افزایش می یابد و در 1000 درجه سانتی گراد برابر با 0.0806 W/(m deg) می شود. لازم به ذکر است که هدایت حرارتی مونوکسید کربن کمی کمتر از این مقدار y است.
ویسکوزیته دینامیکی مونوکسید کربن در دمای اتاق 0.0246·10-7 Pa·s است. هنگامی که مونوکسید کربن گرم می شود، ویسکوزیته آن افزایش می یابد. این نوع وابستگی ویسکوزیته دینامیکی به دما در مشاهده می شود. لازم به ذکر است که مونوکسید کربن نسبت به بخار آب و دی اکسید کربن CO 2 چسبناک تر است اما در مقایسه با اکسید نیتروژن NO و هوا ویسکوزیته کمتری دارد.
همه کسانی که مجبور به کار شده اند می دانند که مونوکسید کربن چقدر برای انسان خطرناک است. سیستم های گرمایشی, - اجاق گاز، دیگ بخار، دیگ بخار، آبگرمکن، طراحی شده برای سوخت خانگی در هر یک از اشکال آن. خنثی کردن آن در حالت گاز بسیار دشوار است.
خواص یک ماده سمی
هیچ چیز غیرعادی در ماهیت و خواص مونوکسید کربن وجود ندارد. اساساً محصول اکسیداسیون جزئی زغال سنگ یا سوخت های حاوی زغال سنگ است. فرمول مونوکسید کربن ساده و سرراست است - CO، در اصطلاحات شیمیایی- مونوکسید کربن یک اتم کربن به یک اتم اکسیژن متصل است. ماهیت فرآیندهای احتراق سوخت آلی به گونه ای است که مونوکسید کربن جزء جدایی ناپذیر هر شعله است.
هنگام گرم شدن در محفظه آتش، زغال سنگ، سوخت های مرتبط، ذغال سنگ نارس و هیزم به گاز مونوکسید کربن تبدیل می شوند و تنها پس از آن با هجوم هوا می سوزند. اگر دی اکسید کربن از محفظه احتراق به داخل اتاق نشت کرده باشد، تا لحظه ای که جریان کربن با تهویه از اتاق خارج شود یا جمع شود و کل فضا را از کف تا سقف پر کند، در حالت پایدار باقی می ماند. در مورد دوم، وضعیت فقط می تواند نجات یابد سنسور الکترونیکیمونوکسید کربن که به کوچکترین افزایش غلظت بخارات سمی در جو اتاق واکنش نشان می دهد.
آنچه باید در مورد مونوکسید کربن بدانید:
- در شرایط استاندارد، چگالی مونوکسید کربن 1.25 کیلوگرم بر متر مکعب است که بسیار نزدیک به وزن مخصوصهوا 1.25 کیلوگرم بر متر مکعب. مونوکسید گرم و حتی گرم به راحتی تا سقف بالا می رود و با سرد شدن، ته نشین می شود و با هوا مخلوط می شود.
- مونوکسید کربن بی مزه، بی رنگ و بی بو است، حتی در غلظت های بالا.
- برای شروع تشکیل مونوکسید کربن، کافی است فلز در تماس با کربن را تا دمای 400-500 درجه سانتیگراد گرم کنید.
- این گاز قادر است در هوا بسوزد و مقدار زیادی گرما، تقریباً 111 کیلوژول بر مول، آزاد کند.
نه تنها استنشاق مونوکسید کربن خطرناک است، بلکه مخلوط گاز و هوا زمانی که غلظت حجمی از 12.5٪ به 74٪ برسد می تواند منفجر شود. از این نظر، مخلوط گاز مشابه متان خانگی است، اما بسیار خطرناکتر از گاز شبکه است.
متان سبکتر از هوا است و هنگام استنشاق کمتر سمی است. اگر آشپزخانه کمی گاز گرفته است، می توانید بدون هیچ عواقب سلامتی وارد اتاق شده و آن را تهویه کنید.
با مونوکسید کربن همه چیز پیچیده تر است. رابطه نزدیک بین CO و هوا مانع می شود حذف موثرابر گاز سمی با سرد شدن، ابر گاز به تدریج در سطح زمین مستقر می شود. اگر آشکارساز مونوکسید کربن فعال شود یا نشت محصولات احتراق از اجاق گاز یا دیگ سوخت جامد تشخیص داده شود، لازم است بلافاصله اقدامات لازم برای تهویه انجام شود، در غیر این صورت کودکان و حیوانات خانگی اولین کسانی هستند که آسیب می بینند.
خاصیت مشابه مونوکسید کربن قبلا به طور گسترده برای مبارزه با جوندگان و سوسک ها استفاده می شد، اما اثربخشی حمله گازبه طور قابل توجهی پایین تر است وسایل مدرنو خطر مسمومیت به طور نامتناسبی بیشتر است.
برای اطلاع شما!
یک ابر گاز CO، در غیاب تهویه، می تواند خواص خود را برای مدت طولانی بدون تغییر حفظ کند. اگر مشکوک به تجمع مونوکسید کربن درزیرزمین ها
، اتاق های تاسیسات، اتاق های دیگ بخار، زیرزمین ها، اولین قدم اطمینان از حداکثر تهویه با نرخ تبادل گاز 3-4 واحد در ساعت است.
شرایط ظاهر شدن دود در اتاق مونوکسید کربن را می توان با استفاده از ده ها گزینه تولید کردواکنش های شیمیایی
- ، اما این نیاز به معرف ها و شرایط خاصی برای برهمکنش آنها دارد. خطر گازگرفتگی در این روش عملاً صفر است. دلایل اصلی برای ظهور مونوکسید کربن در یک اتاق دیگ بخار یا منطقه آشپزخانه دو عامل باقی می ماند:
- جریان ضعیف و جریان جزئی محصولات احتراق از منبع احتراق به منطقه آشپزخانه.
- عملکرد نامناسب دیگ بخار، گاز و تجهیزات کوره؛
- آتش سوزی و آتش سوزی محلی پلاستیک، سیم کشی، پوشش های پلیمری و مواد؛
گازهای زائد از خطوط فاضلاب. منبع مونوکسید کربن می تواند احتراق ثانویه خاکستر، رسوبات شل دوده در دودکش ها، دوده و رزین موجود در آن باشد.آجرکاری
اغلب، منبع گاز CO، ذغال‌هایی است که در حال دود شدن هستند که با بسته شدن دریچه در محفظه آتش می‌سوزند. به خصوص در غیاب هوا، مقدار زیادی گاز در هنگام تجزیه حرارتی هیزم آزاد می شود. بنابراین، هرگونه آزمایش با دود کردن گوشت و ماهی با استفاده از مه حاصل از جوشاندن تراشه ها باید فقط در هوای آزاد انجام شود.
مقدار کمی مونوکسید کربن نیز ممکن است در حین پخت ظاهر شود. به عنوان مثال، همه کسانی که با نصب دیگ های گرمایش گاز با جعبه آتش بسته در آشپزخانه مواجه شده اند، می دانند سنسورهای مونوکسید کربن چگونه به آن واکنش نشان می دهند. سیب زمینی سرخ شدهیا هر غذایی که در روغن جوش پخته شده باشد.
ماهیت موذیانه مونوکسید کربن
خطر اصلی مونوکسید کربن این است که تا زمانی که گاز همراه با هوا وارد سیستم تنفسی نشده و در خون حل شود، وجود آن در فضای اتاق غیرممکن است.
عواقب استنشاق CO به غلظت گاز در هوا و مدت اقامت در اتاق بستگی دارد:
- سردرد، کسالت و ایجاد حالت خواب آلودگی زمانی شروع می شود که محتوای گاز حجمی در هوا 0.009-0.011٪ باشد. یک فرد سالم از نظر جسمی می تواند تا سه ساعت در معرض جوی آلوده قرار بگیرد.
- حالت تهوع، درد شدیددر عضلات، گرفتگی، غش، از دست دادن جهت گیری ممکن است در غلظت 0.065-0.07٪ ایجاد شود. زمان صرف شده در اتاق تا شروع عواقب اجتناب ناپذیر فقط 1.5-2 ساعت است.
- وقتی غلظت مونوکسید کربن بالای 0.5 درصد باشد، حتی چند ثانیه ماندن در فضای آلوده به گاز به معنای مرگ است.
حتی اگر شخصی به تنهایی از اتاقی با غلظت بالای مونوکسید کربن فرار کرده باشد، باز هم به مراقبت های پزشکیو استفاده از پادزهرها، زیرا عواقب مسمومیت با سیستم گردش خون و اختلال در گردش خون در مغز هنوز ظاهر می شود، فقط کمی بعد.
مولکول های مونوکسید کربن به خوبی توسط آب و محلول های نمکی جذب می شوند. بنابراین، حوله های معمولی، دستمال مرطوب با هر آب موجود. این به شما اجازه می دهد تا چند دقیقه از ورود مونوکسید کربن به بدن خود جلوگیری کنید تا زمانی که بتوانید از اتاق خارج شوید.
این خاصیت مونوکسید کربن اغلب توسط برخی از صاحبان تجهیزات گرمایشی که دارای حسگرهای CO داخلی هستند مورد سوء استفاده قرار می گیرد. هنگامی که یک سنسور حساس فعال می شود، به جای تهویه اتاق، دستگاه اغلب به سادگی با یک حوله مرطوب پوشانده می شود. در نتیجه، پس از ده ها دستکاری از این دست، سنسور مونوکسید کربن از کار می افتد و خطر مسمومیت با درجه بزرگی افزایش می یابد.
سیستم های تشخیص مونوکسید کربن فنی
در واقع، امروزه تنها یک راه برای مبارزه موفقیت آمیز با مونوکسید کربن وجود دارد، استفاده از دستگاه های الکترونیکی ویژه و حسگرهایی که غلظت CO اضافی را در اتاق ثبت می کنند. البته می توانید کار ساده تری انجام دهید، به عنوان مثال، تهویه قوی نصب کنید، مانند کسانی که دوست دارند در کنار یک شومینه آجری واقعی استراحت کنند. اما در چنین راه حلی هنگام تغییر جهت کشش در لوله، خطر مسمومیت با مونوکسید کربن وجود دارد و علاوه بر این، زندگی در زیر کشش قوی نیز برای سلامتی خیلی خوب نیست.
دستگاه حسگر مونوکسید کربن
مشکل کنترل محتوای مونوکسید کربن در جو منازل مسکونی و اتاق های ابزارامروزه به اندازه وجود دزدگیر آتش سوزی یا دزدگیر فشار می آورد.
در گرمایش تخصصی و تجهیزات گازمی توانید چندین گزینه برای دستگاه های نظارت بر محتوای گاز خریداری کنید:
- آلارم های شیمیایی؛
- اسکنر مادون قرمز؛
- سنسورهای حالت جامد
سنسور حساس دستگاه معمولاً مجهز به یک برد الکترونیکی است که قدرت، کالیبراسیون و تبدیل سیگنال را به شکل قابل درک نشان می دهد. این به سادگی می تواند LED سبز و قرمز روی پانل، یک آژیر صدا، اطلاعات دیجیتالبرای خروجی یک سیگنال به یک شبکه کامپیوتری یا یک پالس کنترل برای شیر اتوماتیکمسدود کردن تامین گاز خانگی به دیگ بخار.
واضح است که استفاده از سنسورهای با شیر خاموش کن کنترل شده یک اقدام ضروری است، اما اغلب سازندگان تجهیزات گرمایشیبرای جلوگیری از انواع دستکاری ها با ایمنی تجهیزات گاز، عمداً در "ضد خطا" بسازید.
ابزارهای کنترل شیمیایی و حالت جامد
ارزان ترین و در دسترس ترین نسخه سنسور با نشانگر شیمیایی به شکل فلاسک مشبک ساخته شده است که به راحتی در هوا نفوذ می کند. در داخل فلاسک دو الکترود وجود دارد که توسط یک پارتیشن متخلخل آغشته به محلول قلیایی از هم جدا شده اند. ظاهر مونوکسید کربن منجر به کربن شدن الکترولیت می شود، رسانایی سنسور به شدت کاهش می یابد، که بلافاصله توسط الکترونیک به عنوان یک سیگنال هشدار خوانده می شود. پس از نصب، دستگاه در حالت غیر فعال است و تا زمانی که آثار مونوکسید کربن در هوا بیش از غلظت مجاز نباشد، کار نمی کند.
حسگرهای حالت جامد از کیسه های دو لایه دی اکسید قلع و روتنیوم به جای یک قطعه آزبست آغشته به قلیایی استفاده می کنند. ظاهر شدن گاز در هوا باعث از هم گسیختگی بین کنتاکت های دستگاه حسگر می شود و به طور خودکار زنگ هشدار را ایجاد می کند.
اسکنر و گارد الکترونیکی
سنسورهای مادون قرمز بر اساس اصل اسکن هوای اطراف کار می کنند. سنسور مادون قرمز داخلی درخشش LED لیزر را درک می کند و یک دستگاه ماشه بر اساس تغییر در شدت جذب تابش حرارتی توسط گاز فعال می شود.
CO بخش حرارتی طیف را به خوبی جذب می کند، بنابراین چنین دستگاه هایی در حالت نگهبان یا اسکنر کار می کنند. نتیجه اسکن را می توان در قالب یک سیگنال دو رنگ یا نشان دهنده مقدار مونوکسید کربن موجود در هوا در مقیاس دیجیتال یا خطی نمایش داد.
کدام سنسور بهتر است
برای انتخاب صحیحهنگام نصب سنسور مونوکسید کربن، باید حالت کار و ماهیت اتاقی که قرار است دستگاه سنسور در آن نصب شود را در نظر گرفت. به عنوان مثال، سنسورهای شیمیایی که منسوخ تلقی می شوند، در اتاق های دیگ بخار و اتاق های تاسیسات عالی کار می کنند. یک دستگاه تشخیص مونوکسید کربن ارزان قیمت را می توان در خانه یا کارگاه شما نصب کرد. در آشپزخانه، مش به سرعت با رسوبات گرد و غبار و چربی پوشیده می شود که به شدت حساسیت مخروط شیمیایی را کاهش می دهد.
حسگرهای مونوکسید کربن حالت جامد در همه شرایط به یک اندازه خوب کار می کنند، اما برای عملکرد به یک منبع انرژی خارجی قدرتمند نیاز دارند. قیمت دستگاه بالاتر از قیمت سیستم های سنسور شیمیایی است.
سنسورهای مادون قرمز امروزه رایج ترین هستند. آنها به طور فعال برای تکمیل سیستم های امنیتی دیگ های آپارتمانی استفاده می شوند. گرمایش فردی. در عین حال، حساسیت سیستم کنترل عملاً در طول زمان به دلیل گرد و غبار یا دمای هوا تغییر نمی کند. علاوه بر این، چنین سیستم هایی، به عنوان یک قاعده، دارای مکانیسم های تست و کالیبراسیون داخلی هستند که امکان بررسی دوره ای عملکرد آنها را فراهم می کند.
نصب دستگاه های مانیتورینگ مونوکسید کربن
سنسورهای مونوکسید کربن باید منحصراً توسط پرسنل واجد شرایط نصب و نگهداری شوند. به طور دوره ای، ابزارها در معرض بازرسی، کالیبراسیون، تعمیر و نگهداری و تعویض هستند.
سنسور باید در فاصله 1 تا 4 متری از منبع گاز نصب شود.
عمر مفید آشکارسازهای مونوکسید کربن مسکونی 5 سال است.
نتیجه گیری
مبارزه با تشکیل مونوکسید کربن نیاز به مراقبت و نگرش مسئولانه نسبت به تجهیزات نصب شده دارد. هر گونه آزمایش با سنسورها، به ویژه سنسورهای نیمه هادی، حساسیت دستگاه را به شدت کاهش می دهد، که در نهایت منجر به افزایش محتوای مونوکسید کربن در فضای آشپزخانه و کل آپارتمان می شود و به آرامی تمام ساکنان آن را مسموم می کند. مشکل نظارت بر مونوکسید کربن به قدری جدی است که ممکن است استفاده از سنسورها در آینده برای همه دسته های گرمایش فردی اجباری شود.
مونوکسید کربن یا مونوکسید کربن (CO)، گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است. با شعله آبی مانند هیدروژن می سوزد. به همین دلیل، شیمیدانان در سال 1776 زمانی که برای اولین بار با حرارت دادن اکسید روی با کربن، مونوکسید کربن تولید کردند، آن را با هیدروژن اشتباه گرفتند. مولکول این گاز مانند مولکول نیتروژن دارای پیوند سه گانه قوی است. به همین دلیل است که شباهت هایی بین آنها وجود دارد: نقطه ذوب و جوش تقریباً یکسان است. مولکول مونوکسید کربن پتانسیل یونیزاسیون بالایی دارد.
وقتی مونوکسید کربن اکسید می شود، دی اکسید کربن تشکیل می دهد. این واکنش آزاد می شود تعداد زیادیانرژی حرارتی به همین دلیل است که از مونوکسید کربن در سیستم های گرمایشی استفاده می شود.
مونوکسید کربن در دمای پاییندر دمای بالا تقریباً با سایر مواد واکنش نشان نمی دهد. واکنش های افزایشی در انواع مختلف بسیار سریع انجام می شود. مواد آلی. مخلوط CO و اکسیژن به نسبت های معین به دلیل احتمال انفجار آن بسیار خطرناک است.
تولید مونوکسید کربن
در شرایط آزمایشگاهیمونوکسید کربن از طریق تجزیه تولید می شود. تحت تأثیر اسید سولفوریک غلیظ داغ یا هنگام عبور آن از اکسید فسفر رخ می دهد. روش دیگر حرارت دادن مخلوطی از اسیدهای فرمیک و اگزالیک تا دمای معینی است. دی اکسید کربن تکامل یافته را می توان با عبور دادن آن از آب باریت (محلول اشباع) از این مخلوط خارج کرد.
خطر مونوکسید کربن
مونوکسید کربن برای انسان بسیار خطرناک است. باعث مسمومیت شدید می شود و اغلب باعث مرگ می شود. موضوع این است که مونوکسید کربن توانایی واکنش با هموگلوبین خون را دارد که اکسیژن را به تمام سلول های بدن می رساند. در نتیجه این واکنش کربوهموگلوبین تشکیل می شود. به دلیل کمبود اکسیژن، سلول ها گرسنگی را تجربه می کنند.
علائم مسمومیت زیر را می توان شناسایی کرد: تهوع، استفراغ، سردرداز دست دادن دید رنگی، دیسترس تنفسی و غیره. فردی که از مسمومیت با گاز مونوکسید کربن رنج می برد باید در اسرع وقت کمک های اولیه را دریافت کند. ابتدا باید آن را بیرون بکشید هوای تازهو یک سواب پنبه ای آغشته به آن قرار دهید آمونیاک. در مرحله بعد، قفسه سینه قربانی را مالش دهید و پدهای حرارتی را روی پاهای او قرار دهید. مصرف مایعات گرم فراوان توصیه می شود. شما باید بلافاصله پس از تشخیص علائم با پزشک تماس بگیرید.
مونوکسید کربن (II). - CO
(مونوکسید کربن, مونوکسید کربن, مونوکسید کربن)
خواص فیزیکی: گازی بی رنگ، سمی، بی مزه و بی بو، با شعله مایل به آبی می سوزد، سبک تر از هوا، کم محلول در آب. غلظت مونوکسید کربن در هوا 12.5-74٪ مواد منفجره است.
ساختار مولکولی:
حالت اکسیداسیون رسمی کربن 2+ ساختار مولکول CO را منعکس نمی کند، که در آن، علاوه بر پیوند دوگانه ای که از اشتراک الکترون های C و O تشکیل می شود، یک پیوند اضافی نیز وجود دارد که توسط مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شده است. به جفت تنها الکترون اکسیژن (که با یک فلش نشان داده شده است):
در این راستا، مولکول CO بسیار قوی است و فقط در دماهای بالا قادر به وارد شدن به واکنش های اکسیداسیون - احیا است. در شرایط عادی، CO با آب، قلیاها یا اسیدها واکنش نمی دهد.
رسید:
منبع اصلی انسانی مونوکسید کربن CO در حال حاضر گازهای خروجی موتورهای احتراق داخلی است. مونوکسید کربن زمانی تشکیل می شود که سوخت در موتورهای احتراق داخلی در دمای ناکافی سوزانده شود یا سیستم تامین هوا به خوبی تنظیم نشده باشد (اکسیژن کافی برای اکسید کردن مونوکسید کربن CO به دی اکسید کربن CO2 تامین نمی شود). در شرایط طبیعی، در سطح زمین، مونوکسید کربن CO در طی تجزیه ناقص بی هوازی ترکیبات آلی و در طی احتراق زیست توده، عمدتاً در هنگام آتش‌سوزی جنگل‌ها و استپ‌ها تشکیل می‌شود.
1) در صنعت (در ژنراتورهای گازی):
ویدئو - آزمایش "تولید مونوکسید کربن"
C + O 2 = CO 2 + 402 کیلوژول
CO 2 + C = 2CO - 175 کیلوژول
در ژنراتورهای گاز، بخار آب گاهی اوقات از طریق زغال سنگ داغ دمیده می شود:
C + H 2 O = CO + H 2 -س،
مخلوطی از CO + H 2 گاز سنتز نامیده می شود .
2) در آزمایشگاه - تجزیه حرارتیاسید فرمیک یا اگزالیک در حضور H 2 SO 4 (conc.):
HCOOH t˚C، H2SO4 → H2O+CO
H2C2O4 t˚C، H2SO4 → CO + CO 2 + H 2 O
خواص شیمیایی:
در شرایط عادی، CO بی اثر است.هنگام گرم شدن - عامل کاهنده؛
CO - اکسید غیر نمک ساز .
1) با اکسیژن
2 C + 2 O + O 2 t ˚ C → 2 C + 4 O 2
2) با اکسیدهای فلزی CO + من x O y = CO 2 + من
C + 2 O + CuO t ˚ C → Сu + C + 4 O 2
3) با کلر (در نور)
نور CO + Cl 2 → COCl 2 (فسژن - گاز سمی)
4)* با مذاب های قلیایی واکنش می دهد (تحت فشار)
CO+NaOHP ← HCOONa (فرمت سدیم)
تاثیر مونوکسید کربن بر موجودات زنده:
مونوکسید کربن خطرناک است زیرا از حمل اکسیژن خون به اندام های حیاتی مانند قلب و مغز جلوگیری می کند. مونوکسید کربن با هموگلوبین ترکیب می شود که اکسیژن را به سلول های بدن می رساند و بدن را برای انتقال اکسیژن نامناسب می کند. مونوکسید کربن بسته به میزان استنشاق، هماهنگی را مختل می کند، بیماری های قلبی عروقی را تشدید می کند و باعث خستگی، سردرد و ضعف می شود. غلظت مونوکسید کربن در هوا بیش از 0.1٪ منجر به مرگ در عرض یک ساعت و غلظت بیش از 1.2٪ در عرض سه دقیقه می شود.
کاربردهای مونوکسید کربن :
مونوکسید کربن عمدتاً به عنوان گاز قابل اشتعال مخلوط با نیتروژن، به اصطلاح مولد یا گاز هوا، یا گاز آب مخلوط با هیدروژن استفاده می شود. در متالورژی برای بازیابی فلزات از سنگ معدن آنها. برای به دست آوردن فلزات با خلوص بالا از تجزیه کربونیل ها.
تعمیر
شماره 1. معادلات واکنش را کامل کنید، یک تعادل الکترونیکی برای هر واکنش ترسیم کنید، فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش را نشان دهید. عامل اکسید کننده و عامل کاهنده:
CO2+C=
C+H2O=
C O + O 2 =
CO + Al 2 O 3 =شماره 2. محاسبه مقدار انرژی مورد نیاز برای تولید 448 لیتر مونوکسید کربن بر اساس معادله ترموشیمیایی
خواص فیزیکی
مونوکسید کربن گازی بی رنگ و بی بو است که کمی در آب محلول است.
- t pl. 205 درجه سانتیگراد،
- تی کیپ 191 درجه سانتی گراد
- دمای بحرانی = 140 درجه سانتی گراد
- فشار بحرانی = 35 اتمسفر
- حلالیت CO در آب حدود 1:40 حجمی است.
خواص شیمیایی.
در شرایط عادی، CO بی اثر است. هنگام گرم شدن - یک عامل کاهنده؛
اکسید غیر نمک ساز
1) با اکسیژن
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2) با اکسیدهای فلزی
C + 2 O + CuO = Cu + C + 4 O 2
3) با کلر (در نور)
CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (فسژن)
4) با مذاب های قلیایی (تحت فشار) واکنش نشان می دهد.
CO + NaOH = HCOONa (اسید فرمیک سدیم (سدیم فرمات))
5) با فلزات واسطه کربونیل تشکیل می دهد
Ni + 4CO =t°= Ni(CO) 4
Fe + 5CO =t°= Fe(CO) 5
مونوکسید کربن با آب واکنش شیمیایی نمی دهد. CO همچنین با قلیاها و اسیدها واکنش نمی دهد. فوق العاده سمی است.
از جنبه شیمیایی، مونوکسید کربن عمدتاً با تمایل آن به واکنش های افزودن و خواص کاهشی آن مشخص می شود.
با این حال، هر دوی این روند معمولاً فقط در دماهای بالا ظاهر می شوند. در این شرایط CO با اکسیژن، کلر، گوگرد، برخی فلزات و ... ترکیب می شود و در عین حال مونوکسید کربن با حرارت دادن، اکسیدهای زیادی را به فلز تبدیل می کند که برای متالورژی بسیار مهم است. همراه با گرمایش، افزایش فعالیت شیمیایی CO اغلب به دلیل انحلال آن ایجاد می شود. بنابراین، در محلول قادر است نمک های طلا، پلاتین و برخی عناصر دیگر را به فلزات آزاد در دمای معمولی کاهش دهد.در دماهای بالاو
فشارهای بالا
برهمکنش CO با آب و قلیاهای سوزاننده وجود دارد: در حالت اول HCOOH و در حالت دوم اسید فرمیک سدیم تشکیل می شود.
به عنوان متداول ترین واکنش مورد استفاده برای کشف مونوکسید کربن در مخلوطی از گازها عمل می کند. حتی مقادیر بسیار کمی از CO به راحتی با رنگ آمیزی خفیف محلول به دلیل آزاد شدن فلز پالادیوم ریز خرد شده تشخیص داده می شود. کمی سازی CO بر اساس واکنش است:
5 CO + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2.
اکسیداسیون CO در محلول اغلب با سرعت قابل توجهی فقط در حضور یک کاتالیزور اتفاق می افتد. هنگام انتخاب دومی، نقش اصلی توسط ماهیت عامل اکسید کننده ایفا می شود. بنابراین، KMnO 4 در حضور نقره ریز خرد شده، K 2 Cr 2 O 7 - در حضور نمک های جیوه، KClO 3 - در حضور OsO 4 به سرعت اکسید می شود. به طور کلی، CO از نظر خواص کاهشی مشابه هیدروژن مولکولی است و فعالیت آن در شرایط عادی بیشتر از هیدروژن مولکولی است.
جالب اینجاست که باکتری هایی وجود دارند که از طریق اکسیداسیون CO، انرژی مورد نیاز خود را برای زندگی به دست می آورند.
فعالیت مقایسه ای CO و H2 به عنوان عوامل کاهنده را می توان با مطالعه واکنش برگشت پذیر ارزیابی کرد:
حالت تعادلی که در دماهای بالا به سرعت برقرار می شود (مخصوصاً در حضور Fe 2 O 3). در دمای 830 درجه سانتی گراد، مخلوط تعادلی حاوی مقادیر مساوی CO و H 2 است، یعنی میل ترکیبی هر دو گاز برای اکسیژن یکسان است. در دمای زیر 830 درجه سانتیگراد، عامل کاهنده قوی‌تر CO، بالاتر از - H2 است.
اتصال یکی از محصولات واکنش مورد بحث در بالا، مطابق با قانون عمل جرم، تعادل آن را تغییر می دهد.
بنابراین، با عبور مخلوطی از مونوکسید کربن و بخار آب از روی اکسید کلسیم، می توان هیدروژن را طبق این طرح به دست آورد:
H 2 O + CO + CaO = CaCO 3 + H 2 + 217 کیلوژول.
این واکنش قبلاً در دمای 500 درجه سانتیگراد رخ می دهد.
در هوا، CO در حدود 700 درجه سانتیگراد مشتعل می شود و با شعله آبی می سوزد و به CO 2 می رسد:
2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 564 کیلوژول.
انتشار قابل توجه گرما که با این واکنش همراه است، مونوکسید کربن را به یک سوخت گازی با ارزش تبدیل می کند. با این حال، بیشتر به عنوان یک محصول اولیه برای سنتز مواد آلی مختلف استفاده می شود.
احتراق لایه های ضخیم زغال سنگ در کوره ها در سه مرحله انجام می شود:
1) C + O 2 = CO 2;
2) CO 2 + C = 2 CO;
شعله CO می تواند دمایی تا 2100 درجه سانتیگراد داشته باشد.
واکنش احتراق CO از این جهت جالب است که وقتی تا دمای 700-1000 درجه سانتیگراد گرم می شود، تنها در حضور آثاری از بخار آب یا سایر گازهای حاوی هیدروژن (NH 3، H 2 S و غیره) با سرعت قابل توجهی پیش می رود. این به دلیل ماهیت زنجیره ای واکنش مورد بررسی است که از طریق تشکیل میانی رادیکال های OH طبق طرح های زیر رخ می دهد:
H + O 2 = HO + O، سپس O + CO = CO 2، HO + CO = CO 2 + H و غیره. در خیلیدمای بالا
واکنش احتراق CO به طور قابل توجهی برگشت پذیر می شود. محتوای CO 2 در یک مخلوط تعادلی (تحت فشار 1 اتمسفر) بالای 4000 درجه سانتیگراد فقط می تواند بسیار ناچیز باشد. خود مولکول CO از نظر حرارتی آنقدر پایدار است که حتی در دمای 6000 درجه سانتیگراد نیز تجزیه نمی شود. مولکول های CO در محیط بین ستاره ای کشف شده اند.
هنگامی که CO بر روی فلز K در دمای 80 درجه سانتیگراد اثر می کند، یک ترکیب کریستالی بی رنگ و بسیار انفجاری از ترکیب K 6 C 6 O 6 تشکیل می شود.
با حذف پتاسیم، این ماده به راحتی به مونوکسید کربن C 6 O 6 ("تریکینون") تبدیل می شود که می توان آن را محصول پلیمریزاسیون CO در نظر گرفت.
ساختار آن مربوط به یک حلقه شش عضوی است که توسط اتم های کربن تشکیل شده است که هر یک از آنها توسط یک پیوند دوگانه به اتم های اکسیژن متصل شده اند.
برهمکنش CO با گوگرد بر اساس واکنش:
CO + S = COS + 29 کیلوژول
فقط در دماهای بالا سریع می رود.
تی اکسید کربن حاصله (O=C=S) یک گاز بی رنگ و بی بو است (mp -139، bp -50 °C).
مونوکسید کربن (II) قادر است مستقیماً با فلزات خاصی ترکیب شود. در نتیجه کربونیل های فلزی تشکیل می شوند که باید به عنوان ترکیبات پیچیده در نظر گرفته شوند.
مونوکسید کربن (II) نیز ترکیبات پیچیده ای را با برخی نمک ها تشکیل می دهد. برخی از آنها (OsCl 2 · 3CO، PtCl 2 ·CO، و غیره) فقط در محلول پایدار هستند. تشکیل ماده اخیر با جذب مونوکسید کربن (II) توسط محلول CuCl در HCl قوی همراه است.
این واکنش برگشت پذیر است و تعادل آن زیر 400 درجه سانتیگراد تقریباً به طور کامل به چپ و بالای 1000 درجه سانتیگراد - به راست منتقل می شود (شکل 7). با این حال، تنها در دماهای بالا با سرعت قابل توجهی برقرار می شود. بنابراین، در شرایط عادی، CO کاملاً پایدار است.
برنج. 7. CO 2 + C = 2 CO تعادل.
تشکیل CO از عناصر به شرح زیر است:
2 C + O 2 = 2 CO + 222 کیلوژول.
بدست آوردن مقادیر کمی CO با تجزیه اسید فرمیک راحت است:
HCOOH = H 2 O + CO
این واکنش به راحتی زمانی رخ می دهد که HCOOH با اسید سولفوریک داغ و قوی واکنش می دهد.
در عمل، این آماده سازی یا با عمل conc انجام می شود.
اسید سولفوریک به HCOOH مایع (هنگامی که گرم می شود)، یا با عبور بخارات دومی روی همی پنتا اکسید فسفر.
برهمکنش HCOOH با اسید کلروسولفونیک طبق این طرح:
HCOOH + CISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO
در حال حاضر در دمای معمولی کار می کند.
یک روش مناسب برای تولید آزمایشگاهی CO می تواند گرمایش با کانکس باشد. اسید سولفوریک، اسید اگزالیک یا سولفید آهن پتاسیم. در حالت اول، واکنش طبق طرح زیر انجام می شود:
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O .
همراه با CO، دی اکسید کربن نیز آزاد می شود که با عبور دادن مخلوط گاز از محلول هیدروکسید باریم می توان آن را حفظ کرد. در حالت دوم، تنها محصول گازی مونوکسید کربن است:
K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O = 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.
واکنش تشکیل گاز آب با جذب گرما رخ می دهد، زغال سنگ به تدریج سرد می شود و برای حفظ آن در حالت گرم، لازم است عبور بخار آب با عبور هوا (یا اکسیژن) به گاز متناوب شود. ژنراتور در این راستا، گاز آب تقریباً حاوی CO-44، H 2 -45، CO 2 -5 و N 2 -6٪ است. به طور گسترده ای برای سنتز ترکیبات آلی مختلف استفاده می شود.
گاز مخلوط اغلب به دست می آید. فرآیند به دست آوردن آن به دمیدن همزمان هوا و بخار آب در لایه ای از زغال سنگ داغ می رسد. ترکیبی از هر دو روش شرح داده شده در بالا - بنابراین، ترکیب گاز مخلوط بین ژنراتور و آب است. به طور متوسط شامل: CO-30، H 2 -15، CO 2 -5 و N 2 -50٪ است. متر مکعبهنگام سوزاندن، حدود 5400 کیلوژول تولید می کند.
کاربرد.
آب و گازهای مخلوط (دارای CO) به عنوان سوخت و خوراک در صنایع شیمیایی استفاده می شود. به عنوان مثال، آنها به عنوان یکی از منابع برای به دست آوردن مخلوط نیتروژن-هیدروژن برای سنتز آمونیاک مهم هستند. هنگامی که آنها همراه با بخار آب از روی کاتالیست گرم شده تا دمای 500 درجه سانتیگراد (عمدتا Fe 2 O 3) عبور می کنند، برهمکنش رخ می دهد.:
واکنش برگشت پذیر
H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 کیلوژول،
که تعادل آن به شدت به سمت راست منتقل شده است. سپس دی اکسید کربن حاصل با شستشو با آب (تحت فشار) حذف می شود و CO باقی مانده با محلول آمونیاک نمک های مس حذف می شود. نتیجه تقریباً نیتروژن و هیدروژن خالص است.با تنظیم مقادیر نسبی ژنراتور و
گازهای آب
، می توان N 2 و H 2 را در نسبت حجمی مورد نیاز بدست آورد.
قبل از وارد شدن به ستون سنتز، مخلوط گاز خشک شده و از ناخالصی های مسموم کننده کاتالیزور خالص می شود.
سمیت بسیار زیاد CO، عدم رنگ و بوی آن و همچنین جذب بسیار ضعیف آن توسط کربن فعال یک ماسک گاز معمولی، این گاز را به ویژه خطرناک می کند. موضوع محافظت در برابر آن با ساخت ماسک های مخصوص گاز حل شد که جعبه آن با مخلوطی از اکسیدهای مختلف (عمدتاً MnO 2 و CuO) پر شده بود.
اثر این مخلوط ("هپکالیت") به شتاب کاتالیزوری واکنش اکسیداسیون CO به CO 2 توسط اکسیژن اتمسفر کاهش می یابد. در عمل، ماسک های گاز هوپکالیت بسیار ناخوشایند هستند، زیرا شما را مجبور به تنفس هوای گرم شده (در نتیجه واکنش اکسیداسیون) می کنند.
بودن در طبیعت.