مونوکسید کربن از دی اکسید کربن. خواص فیزیکی مونوکسید کربن: چگالی، ظرفیت گرمایی، هدایت حرارتی CO

بسیاری از مواد گازی که در طبیعت وجود دارند و در حین تولید تولید می شوند، ترکیبات سمی قوی هستند. مشخص است که از کلر به عنوان یک سلاح بیولوژیکی استفاده می شد، بخار برم اثر خورندگی زیادی روی پوست دارد، سولفید هیدروژن باعث مسمومیت می شود و غیره.

یکی از این مواد مونوکسید کربن یا مونوکسید کربن، که فرمول آن ویژگی های ساختاری خاص خود را دارد. این مورد بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

فرمول شیمیایی مونوکسید کربن

شکل تجربی فرمول ترکیب مورد نظر به شرح زیر است: CO. با این حال، این شکل فقط ترکیب کیفی و کمی را مشخص می کند، اما بر ویژگی های ساختاری و ترتیب اتصال اتم ها در مولکول تأثیر نمی گذارد. و در سایر گازهای مشابه با آن تفاوت دارد.

این ویژگی است که بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشان داده شده توسط ترکیب تأثیر می گذارد. این چه نوع ساختاری است؟

ساختار مولکولی

اولاً، فرمول تجربی نشان می دهد که ظرفیت کربن در ترکیب II است. مثل اکسیژن. در نتیجه، هر یک از آنها می توانند دو فرمول مونوکسید کربن CO را تشکیل دهند که به وضوح این موضوع را تأیید می کند.

این چیزی است که اتفاق می افتد. بین اتم های کربن و اکسیژن، با توجه به مکانیسم اشتراک الکترون های جفت نشده، یک پیوند قطبی کووالانسی دوگانه تشکیل می شود. بنابراین، مونوکسید کربن به شکل C=O است.

با این حال، ویژگی های مولکول به همین جا ختم نمی شود. با توجه به مکانیسم دهنده-پذیرنده، پیوند سوم، دایتی یا نیمه قطبی در مولکول تشکیل می شود. چه چیزی این را توضیح می دهد؟ از آنجایی که پس از تشکیل بر اساس ترتیب مبادله، اکسیژن دارای دو جفت الکترون و اتم کربن دارای یک اوربیتال خالی است، دومی به عنوان پذیرنده یکی از جفت های اولی عمل می کند. به عبارت دیگر، یک جفت الکترون اکسیژن در یک اوربیتال کربن خالی قرار می گیرد و یک پیوند تشکیل می شود.

بنابراین، کربن یک پذیرنده است، اکسیژن یک اهداکننده است. بنابراین فرمول مونوکسید کربن در شیمی به شکل زیر است: C≡O. این ساختار به مولکول ثبات شیمیایی و بی اثری بیشتری در خواصی که در شرایط عادی نشان می دهد می دهد.

بنابراین، پیوندهای موجود در مولکول مونوکسید کربن عبارتند از:

• دو قطبی کووالانسی که توسط مکانیزم تبادلی به دلیل اشتراک الکترون های جفت نشده تشکیل شده اند.
• یک داده، که توسط برهمکنش دهنده-گیرنده بین یک جفت الکترون و یک اوربیتال آزاد تشکیل شده است.
• در کل سه پیوند در مولکول وجود دارد.

مشخصات فیزیکی

یک سری خصوصیات وجود دارد که مونوکسید کربن مانند هر ترکیب دیگری دارد. فرمول ماده مشخص می کند که شبکه کریستالی مولکولی است و حالت در شرایط عادی گازی است. پارامترهای فیزیکی زیر از این نتیجه می گیرند.

1. C≡O - مونوکسید کربن (فرمول)، چگالی - 1.164 کیلوگرم بر متر مکعب.
2. نقطه جوش و ذوب به ترتیب: 191/205 0 C.
3. محلول در: آب (کمی)، اتر، بنزن، الکل، کلروفرم.
4. طعم و بو ندارد.
5. بی رنگ.

از نقطه نظر بیولوژیکی برای همه موجودات زنده به جز انواع خاصی از باکتری ها بسیار خطرناک است.

خواص شیمیایی

از نقطه نظر فعالیت شیمیایی یکی از بی اثرترین مواد در شرایط عادی مونوکسید کربن است. فرمولی که تمام پیوندهای موجود در مولکول را منعکس می کند، این را تأیید می کند. دقیقاً به دلیل چنین ساختار قوی است که این ترکیب عملاً تحت شرایط محیطی استاندارد وارد هیچ فعل و انفعالی نمی شود.

با این حال، اگر سیستم حداقل کمی گرم شود، پیوند داتیو در مولکول، درست مانند پیوندهای کووالانسی، از بین می رود. سپس مونوکسید کربن شروع به نشان دادن خواص کاهنده فعال و کاملاً قوی می کند. بنابراین، قادر به تعامل با:

• اکسیژن؛
• کلر؛
• مواد قلیایی (ذوب شده)؛
• با اکسیدهای فلزی و نمک؛
• با گوگرد؛
• کمی با آب؛
• با آمونیاک؛
• با هیدروژن

بنابراین، همانطور که در بالا ذکر شد، خواصی که مونوکسید کربن از خود نشان می دهد تا حد زیادی با فرمول آن توضیح داده می شود.

بودن در طبیعت

منبع اصلی CO در جو زمین آتش سوزی جنگل است. به هر حال، راه اصلی تشکیل این گاز به طور طبیعی از طریق احتراق ناقص انواع سوخت، عمدتا از طبیعت آلی است.

منابع انسانی آلودگی هوا با مونوکسید کربن به همان اندازه مهم هستند و از نظر کسر جرمی همان درصد منابع طبیعی را تشکیل می دهند. این شامل:

• دود ناشی از کار کارخانه ها و کارخانه ها، مجتمع های متالورژی و سایر شرکت های صنعتی؛
• گازهای خروجی از موتورهای احتراق داخلی

که در شرایط طبیعیمونوکسید کربن به راحتی توسط اکسیژن موجود در هوا و بخار آب به دی اکسید کربن اکسید می شود. این اساس کمک های اولیه برای مسمومیت با این ترکیب است.

اعلام وصول

یک ویژگی قابل ذکر است. مونوکسید کربن (فرمول)، دی اکسید کربن (ساختار مولکولی) به ترتیب به این صورت هستند: C≡O و O=C=O. تفاوت در یک اتم اکسیژن است. بنابراین، روش صنعتی برای تولید مونوکسید بر اساس واکنش بین دی اکسید و زغال سنگ است: CO 2 + C = 2CO. این ساده ترین و رایج ترین روش برای سنتز این ترکیب است.

در آزمایشگاه، از ترکیبات آلی مختلف، نمک های فلزی و مواد پیچیده استفاده می شود، زیرا انتظار نمی رود عملکرد محصول خیلی زیاد باشد.

یک معرف با کیفیت بالا برای حضور مونوکسید کربن در هوا یا محلول، کلرید پالادیوم است. هنگام تعامل آنها، فلز خالص تشکیل می شود که باعث تیره شدن محلول یا سطح کاغذ می شود.

اثر بیولوژیکی بر بدن

همانطور که در بالا ذکر شد، مونوکسید کربن یک آفت بسیار سمی، بی رنگ، خطرناک و کشنده است بدن انسان. و نه تنها انسان، بلکه به طور کلی هر موجود زنده ای. گیاهانی که در معرض اگزوز خودرو قرار می گیرند خیلی زود می میرند.

دقیقاً تأثیر بیولوژیکی مونوکسید کربن بر محیط داخلی موجودات حیوانی چیست؟ همه چیز در مورد تشکیل ترکیبات پیچیده قوی هموگلوبین پروتئین خون و گاز مورد نظر است. یعنی به جای اکسیژن، مولکول های سم گرفته می شوند. تنفس سلولی فورا مسدود می شود، تبادل گاز در مسیر طبیعی خود غیرممکن می شود.

در نتیجه، انسداد تدریجی تمام مولکول های هموگلوبین و در نتیجه مرگ وجود دارد. فقط 80 درصد آسیب کافی است تا مسمومیت کشنده شود. برای انجام این کار، غلظت مونوکسید کربن در هوا باید 0.1٪ باشد.

اولین علائمی که با آن می توان شروع مسمومیت با این ترکیب را تعیین کرد عبارتند از:

• سردرد؛
• سرگیجه؛
• از دست دادن هوشیاری

کمک های اولیه - رفتن به هوای تازه، که در آن مونوکسید کربن تحت تأثیر اکسیژن به دی اکسید کربن تبدیل می شود ، یعنی خنثی می شود. موارد مرگ و میر ناشی از عمل ماده مورد نظر بسیار زیاد است، به خصوص در خانه هایی که در آنها وجود دارد پس از همه، هنگام سوزاندن چوب، زغال سنگ و سایر انواع سوخت، این گاز لزوماً به عنوان یک محصول جانبی تشکیل می شود. رعایت مقررات ایمنی برای حفظ جان و سلامت انسان بسیار مهم است.

همچنین موارد زیادی از مسمومیت در گاراژها وجود دارد، جایی که بسیاری از موتورهای ماشین در حال کار جمع آوری می شوند، اما هوای تازه کافی وجود ندارد. مرگ در صورت تجاوز از غلظت مجاز در عرض یک ساعت اتفاق می افتد. احساس وجود گاز از نظر فیزیکی غیرممکن است، زیرا هیچ بو و رنگی ندارد.

استفاده صنعتی

علاوه بر این، مونوکسید کربن استفاده می شود:

• برای فرآوری گوشت و فرآورده های ماهی، که امکان دادن به آنها را فراهم می کند نگاه تازه;
• برای سنتز برخی ترکیبات آلی;
• به عنوان جزئی از گاز ژنراتور

بنابراین این ماده نه تنها مضر و خطرناک است، بلکه برای انسان و فعالیت های اقتصادی آنها بسیار مفید است.

مشخصات 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 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 فلزات تبدیل می کند که برای متالورژی بسیار مهم است. همراه با حرارت دادن، 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 بالا و فشارهای بالابرهمکنش CO با آب و قلیاهای سوزاننده وجود دارد: در حالت اول HCOOH و در حالت دوم اسید فرمیک سدیم تشکیل می شود. واکنش دوم در دمای 120 درجه سانتی گراد، فشار 5 اتمسفر رخ می دهد و از نظر فنی استفاده می شود.

کاهش کلرید پالادیوم در محلول با توجه به طرح کلی آسان است:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

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 تنها در حضور یک کاتالیزور اتفاق می افتد. هنگام انتخاب دومی، نقش اصلی توسط ماهیت عامل اکسید کننده ایفا می شود. بنابراین، KMnO 4 CO را 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 کند. 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:

H 2 O + CO = CO 2 + H 2 + 42 کیلوژول،

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; 3) 2 CO + O 2 = 2 CO 2.

اگر لوله پیش از موعد بسته شود، کمبود اکسیژن در کوره ایجاد می شود که می تواند باعث انتشار CO در سراسر اتاق گرم شده و منجر به مسمومیت (دود) شود. لازم به ذکر است که بوی "مونوکسید کربن" ناشی از CO نیست، بلکه ناشی از ناخالصی های برخی از مواد آلی است.

شعله CO می تواند تا 2100 درجه سانتیگراد دمای 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 دماهای بسیار 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 چرخه 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 می شوند.

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) قابلیت ترکیب مستقیم با فلزات خاص را دارد. 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. ترکیبات مشابه ظاهراً در محلول آمونیاک CuCl تشکیل می شوند که اغلب برای جذب CO در تجزیه و تحلیل گازها استفاده می شود.

اعلام وصول.

وقتی کربن در غیاب اکسیژن می سوزد، مونوکسید کربن تشکیل می شود. اغلب در نتیجه تعامل دی اکسید کربن با زغال سنگ داغ به دست می آید:

CO 2 + C + 171 kJ = 2 CO.

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.

مقادیر زیادی CO را می توان با احتراق ناقص زغال سنگ در کوره های مخصوص - ژنراتورهای گازی به دست آورد. گاز ژنراتور معمولی ("هوا") به طور متوسط ​​شامل (حجم٪): CO-25، N2-70، CO 2 -4 و ناخالصی های کوچک سایر گازها است. هنگام سوزاندن، 3300-4200 کیلوژول در هر متر مکعب تولید می کند. جایگزینی هوای معمولی با اکسیژن منجر به افزایش قابل توجهی در محتوای CO (و افزایش ارزش حرارتی گاز) می شود.

حتی بیشتر CO در گاز آب موجود است که (در حالت ایده آل) از مخلوطی از حجم مساوی CO و H 2 تشکیل شده است و در هنگام احتراق 11700 کیلوژول بر متر مکعب تولید می کند. این گاز با دمیدن بخار آب در لایه ای از زغال سنگ داغ به دست می آید و در حدود 1000 درجه سانتیگراد برهمکنش مطابق معادله انجام می شود:

H 2 O + C + 130 kJ = CO + H 2.

واکنش تشکیل گاز آب با جذب گرما اتفاق می افتد، 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 درصد 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. یک متر مکعب از آن در هنگام سوزاندن حدود 5400 کیلوژول تولید می کند.

هر چیزی که ما را احاطه کرده است از ترکیبات عناصر شیمیایی مختلف تشکیل شده است. ما نه تنها هوا، بلکه یک ترکیب آلی پیچیده حاوی اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، دی اکسید کربن و سایر اجزای ضروری را تنفس می کنیم. تأثیر بسیاری از این عناصر بر روی بدن انسان به طور خاص و زندگی روی زمین به طور کلی هنوز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است. به منظور درک فرآیندهای تعامل عناصر، گازها، نمک ها و سایر تشکیلات با یکدیگر، موضوع "شیمی" به دوره مدرسه معرفی شد. پایه هشتم شروع درس شیمی طبق برنامه مصوب آموزش عمومی می باشد.

یکی از رایج ترین ترکیبات موجود در هر دو پوسته زمینو در جو، یک اکسید است. اکسید ترکیبی از هر کدام است عنصر شیمیاییبا اتم اکسیژن حتی منبع تمام حیات روی زمین - آب - اکسید هیدروژن است. اما در این مقاله به طور کلی در مورد اکسیدها صحبت نمی کنیم، بلکه در مورد یکی از رایج ترین ترکیبات - مونوکسید کربن صحبت خواهیم کرد. این ترکیبات از ترکیب اتم های اکسیژن و کربن به دست می آیند. این ترکیبات می توانند حاوی مقادیر مختلفی از اتم های کربن و اکسیژن باشند، اما دو ترکیب اصلی کربن با اکسیژن وجود دارد: مونوکسید کربن و دی اکسید کربن.

فرمول شیمیایی و روش تولید مونوکسید کربن

فرمولش چیه؟ یادآوری مونوکسید کربن بسیار آسان است - CO. مولکول مونوکسید کربن از یک پیوند سه گانه تشکیل می شود و بنابراین دارای استحکام پیوند نسبتاً بالایی است و فاصله بین هسته ای بسیار کمی دارد (0.1128 نانومتر). انرژی گسیختگی این ترکیب شیمیایی 1076 کیلوژول بر مول است. پیوند سه گانه به دلیل این واقعیت است که عنصر کربن دارای یک اوربیتال p در ساختار اتمی خود است که توسط الکترون ها اشغال نمی شود. این شرایط این فرصت را برای اتم کربن ایجاد می کند تا پذیرنده یک جفت الکترون شود. برعکس، اتم اکسیژن دارای یک جفت الکترون مشترک در یکی از اوربیتال‌های p است که به این معنی است که قابلیت اهدای الکترون دارد. هنگامی که این دو اتم به هم می پیوندند، علاوه بر دو پیوند کووالانسی، سومی ظاهر می شود - پیوند کووالانسی دهنده-پذیرنده.

وجود داشته باشد راه های مختلفبدست آوردن CO یکی از ساده ترین آنها عبور دی اکسید کربن از روی زغال سنگ داغ است. در آزمایشگاه، مونوکسید کربن با استفاده از واکنش زیر تولید می شود: اسید فرمیک با اسید سولفوریک گرم می شود، که اسید فرمیک را به آب و مونوکسید کربن جدا می کند.

همچنین با حرارت دادن اسید اگزالیک و سولفوریک CO آزاد می شود.

خواص فیزیکی CO

مونوکسید کربن (2) دارای خواص فیزیکی زیر است - این گاز بی رنگ و بدون بوی مشخص است. تمام بوهای خارجی که در هنگام نشت مونوکسید کربن ظاهر می شوند، محصول تجزیه ناخالصی های آلی هستند. بسیار سبک تر از هوا، بسیار سمی، بسیار ضعیف در آب حل می شود و بسیار قابل اشتعال است.

مهمترین خاصیت دی اکسید کربن اثر منفی آن بر بدن انسان است. مسمومیت با مونوکسید کربن می تواند کشنده باشد. اثرات مونوکسید کربن بر بدن انسان در ادامه با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار خواهد گرفت.

خواص شیمیایی CO

واکنش های شیمیایی اصلی که می توان در آنها از اکسیدهای کربن (2) استفاده کرد، واکنش های ردوکس و واکنش های افزودن است. واکنش ردوکس در توانایی CO برای کاهش فلز از اکسیدها با مخلوط کردن آنها با حرارت بیشتر بیان می شود.

هنگام تعامل با اکسیژن، دی اکسید کربن تشکیل می شود و مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود. مونوکسید کربن با شعله ای مایل به آبی می سوزد. خیلی عملکرد مهممونوکسید کربن - تعامل آن با فلزات. در نتیجه چنین واکنش هایی، کربونیل های فلزی تشکیل می شوند که اکثریت قریب به اتفاق آنها هستند مواد کریستالی. آنها برای تولید فلزات فوق العاده خالص و همچنین برای اعمال استفاده می شوند پوشش فلزی. به هر حال، کربونیل ها به خوبی خود را به عنوان کاتالیزور ثابت کرده اند واکنش های شیمیایی.

فرمول شیمیایی و روش تولید دی اکسید کربن

دی اکسید کربن یا دی اکسید کربن دارای فرمول شیمیایی CO 2 است. ساختار مولکول کمی با ساختار CO متفاوت است. در این سازند کربن حالت اکسیداسیون +4 دارد. ساختار مولکول خطی است، یعنی غیرقطبی است. مولکول CO 2 به اندازه CO قوی نیست. جو زمین حاوی حدود 0.03 درصد دی اکسید کربن در حجم کل است. افزایش این شاخص باعث از بین رفتن لایه اوزون زمین می شود. در علم به این پدیده اثر گلخانه ای می گویند.

دی اکسید کربن را می توان به روش های مختلفی به دست آورد. در صنعت، در نتیجه احتراق گازهای دودکش تشکیل می شود. ممکن است محصول جانبی فرآیند تولید الکل باشد. می توان آن را از طریق فرآیند تجزیه هوا به اجزای اصلی آن مانند نیتروژن، اکسیژن، آرگون و غیره به دست آورد. در شرایط آزمایشگاهی می توان مونوکسید کربن (4) را با سوزاندن سنگ آهک به دست آورد و در خانه با استفاده از واکنش می توان دی اکسید کربن تولید کرد. اسید سیتریکو جوش شیرین. به هر حال، نوشیدنی های گازدار در همان ابتدای تولید دقیقاً به این ترتیب ساخته می شدند.

خواص فیزیکی CO 2

دی اکسید کربن یک ماده گازی بی رنگ و بدون بوی تند مشخص است. این گاز به دلیل عدد اکسیداسیون بالا، طعم کمی ترش دارد. این محصول از فرآیند احتراق پشتیبانی نمی کند، زیرا خود نتیجه احتراق است. با افزایش غلظت دی اکسید کربن، فرد توانایی تنفس را از دست می دهد که منجر به مرگ می شود. اثرات دی اکسید کربن بر بدن انسان در ادامه با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت. CO 2 بسیار سنگین تر از هوا است و حتی در دمای اتاق بسیار در آب حل می شود.

یکی از مهمترین خواص جالبدی اکسید کربن این است که در شرایط عادی حالت تجمع مایع ندارد فشار جو. با این حال، اگر ساختار دی اکسید کربن در معرض دمای -56.6 درجه سانتی گراد و فشار حدود 519 کیلو پاسکال قرار گیرد، به مایعی بی رنگ تبدیل می شود.

هنگامی که دما به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، گاز در حالت به اصطلاح "یخ خشک" قرار می گیرد و در دمای بالاتر از -78 درجه سانتی گراد تبخیر می شود.

خواص شیمیایی CO 2

طبق نظر خودشان خواص شیمیاییمونوکسید کربن (4) که فرمول آن CO 2 است، یک اکسید اسیدی معمولی است و تمام خواص آن را دارد.

1. هنگام تعامل با آب، اسید کربنیک تشکیل می شود که اسیدیته ضعیف و پایداری کم در محلول ها دارد.

2. هنگام تعامل با قلیاها، دی اکسید کربن نمک و آب مربوطه را تشکیل می دهد.

3. در طول برهمکنش با اکسیدهای فلزی فعال، تشکیل نمک را ترویج می کند.

4. فرآیند احتراق را پشتیبانی نمی کند. فعال کنید این فرآیندفقط برخی از فلزات فعال مانند لیتیوم، پتاسیم، سدیم می توانند.

تاثیر مونوکسید کربن بر بدن انسان

بیایید به مشکل اصلی همه گازها - تأثیر بر بدن انسان - برگردیم. مونوکسید کربن از گروه گازهای بسیار تهدید کننده حیات است. برای انسان و حیوان، این ماده سمی بسیار قوی است که هنگام ورود به بدن، خون را به طور جدی تحت تأثیر قرار می دهد. سیستم عصبیبدن و عضلات (از جمله قلب).

مونوکسید کربن موجود در هوا را نمی توان تشخیص داد، زیرا این گاز هیچ بوی مشخصی ندارد. دقیقاً به همین دلیل است که او خطرناک است. مونوکسید کربن که از طریق ریه ها وارد بدن انسان می شود، فعالیت مخرب خود را در خون فعال می کند و صدها برابر سریعتر از اکسیژن شروع به تعامل با هموگلوبین می کند. در نتیجه یک ترکیب بسیار پایدار به نام کربوکسی هموگلوبین ظاهر می شود. در رساندن اکسیژن از ریه ها به ماهیچه ها اختلال ایجاد می کند که منجر به گرسنگی بافت عضلانی می شود. مغز به ویژه تحت تأثیر این موضوع قرار می گیرد.

به دلیل عدم توانایی در تشخیص مسمومیت با مونوکسید کربن از طریق حس بویایی، باید از برخی علائم اساسی که در مراحل اولیه ظاهر می شوند آگاه باشید:

• سرگیجه همراه با سردرد؛
• زنگ زدن در گوش و سوسو زدن در مقابل چشم؛
• تپش قلب و تنگی نفس؛
• قرمزی صورت

متعاقباً، قربانی مسمومیت دچار ضعف شدید، گاهی اوقات استفراغ می شود. در موارد شدید مسمومیت، تشنج های غیر ارادی ممکن است، همراه با از دست دادن بیشتر هوشیاری و کما. در صورتی که به بیمار به سرعت خدمات مناسب ارائه نشود مراقبت های بهداشتی، پس مرگ ممکن است.

تاثیر دی اکسید کربن بر بدن انسان

اکسیدهای کربن با اسیدیته +4 از دسته گازهای خفه کننده هستند. به عبارت دیگر، دی اکسید کربن نیست ماده سمیبا این حال، می تواند به طور قابل توجهی بر جریان اکسیژن به بدن تأثیر بگذارد. هنگامی که سطح دی اکسید کربن به 3-4٪ افزایش می یابد، فرد به طور جدی ضعیف می شود و شروع به احساس خواب آلودگی می کند. هنگامی که سطح به 10٪ افزایش می یابد، سردردهای شدید، سرگیجه، کاهش شنوایی شروع به ایجاد می کنند و گاهی اوقات از دست دادن هوشیاری رخ می دهد. اگر غلظت دی اکسید کربن به سطح 20٪ افزایش یابد، مرگ بر اثر گرسنگی اکسیژن رخ می دهد.

درمان مسمومیت با دی اکسید کربن بسیار ساده است - به قربانی دسترسی بدهید هوای پاکدر صورت لزوم تنفس مصنوعی انجام دهید. به عنوان آخرین راه حل، باید قربانی را به دستگاه تنفس مصنوعی وصل کنید.

از توصیفات تأثیر این دو اکسید کربن بر بدن می توان نتیجه گرفت که مونوکسید کربن با سمیت زیاد و تأثیر هدفمندی که از درون بر بدن دارد، همچنان خطر بزرگی برای انسان به همراه دارد.

دی اکسید کربن چندان موذی نیست و ضرر کمتری برای انسان دارد، به همین دلیل است که مردم به طور فعال از این ماده حتی در صنایع غذایی استفاده می کنند.

استفاده از اکسیدهای کربن در صنعت و تاثیر آن بر جنبه های مختلف زندگی

اکسیدهای کربن کاربردهای بسیار گسترده ای دارند مناطق مختلففعالیت های انسانی، و دامنه آنها بسیار غنی است. بنابراین، مونوکسید کربن به طور گسترده در متالورژی در فرآیند ذوب چدن استفاده می شود. CO به عنوان ماده ای برای نگهداری مواد غذایی در یخچال محبوبیت زیادی به دست آورده است. از این اکسید برای فرآوری گوشت و ماهی استفاده می شود تا ظاهری تازه به آن ها بدهد و طعم آن را تغییر ندهد. مهم است که سمیت این گاز را فراموش نکنید و به یاد داشته باشید که دوز مجاز نباید بیش از 200 میلی گرم در هر کیلوگرم محصول باشد. CO اخیراً به طور فزاینده ای در صنعت خودروسازی به عنوان سوخت خودروهای گازسوز استفاده می شود.

دی اکسید کربن غیر سمی است، بنابراین دامنه کاربرد آن در صنایع غذایی گسترده است، جایی که از آن به عنوان نگهدارنده یا عامل خمیر کننده استفاده می شود. CO 2 همچنین در تولید آب های معدنی و گازدار استفاده می شود. در شکل جامد خود ("یخ خشک")، اغلب در فریزرها برای حفظ دمای پایین به طور مداوم در یک اتاق یا دستگاه استفاده می شود.

کپسول های آتش نشانی دی اکسید کربن بسیار محبوب شده اند که فوم آن آتش را کاملا از اکسیژن جدا کرده و از شعله ور شدن آتش جلوگیری می کند. بر این اساس، یکی دیگر از حوزه های کاربردی است ایمنی آتش. سیلندرهای تپانچه های بادی نیز با دی اکسید کربن شارژ می شوند. و البته تقریباً هر یک از ما خوانده‌ایم که خوشبوکننده هوای اتاق از چه چیزی تشکیل شده است. بله، یکی از اجزای آن دی اکسید کربن است.

همانطور که می بینیم، به دلیل حداقل سمیت، دی اکسید کربن بیشتر و بیشتر در زندگی روزمره انسان رایج است، در حالی که مونوکسید کربن در صنایع سنگین کاربرد پیدا کرده است.

ترکیبات کربن دیگری با اکسیژن وجود دارد، خوشبختانه فرمول کربن و اکسیژن امکان استفاده از گزینه های مختلف برای ترکیبات با مقادیر مختلفاتم های کربن و اکسیژن تعدادی از اکسیدها می توانند از C 2 O 2 تا C 32 O 8 متفاوت باشند. و برای توصیف هر یک از آنها بیش از یک صفحه طول می کشد.

اکسیدهای کربن در طبیعت

هر دو نوع اکسید کربن که در اینجا در نظر گرفته شده است به یک شکل در آن وجود دارند دنیای طبیعی. بنابراین، مونوکسید کربن می تواند محصول احتراق جنگل یا نتیجه فعالیت های انسانی (گازهای اگزوز و زباله های خطرناک از شرکت های صنعتی) باشد.

دی اکسید کربن که قبلاً می دانیم نیز بخشی از ترکیب پیچیده هوا است. محتوای آن در آن حدود 0.03 درصد از حجم کل است. هنگامی که این شاخص افزایش می یابد، به اصطلاح "اثر گلخانه ای" ایجاد می شود که دانشمندان مدرن از آن بسیار می ترسند.

دی اکسید کربن توسط حیوانات و انسان از طریق بازدم آزاد می شود. این منبع اصلی عنصری مانند کربن است که برای گیاهان مفید است، به همین دلیل است که بسیاری از دانشمندان به همه استوانه ها شلیک می کنند و به غیرقابل قبول بودن جنگل زدایی در مقیاس بزرگ اشاره می کنند. اگر گیاهان جذب دی اکسید کربن را متوقف کنند، درصد محتوای آن در هوا ممکن است به سطوح بحرانی برای زندگی انسان افزایش یابد.

ظاهراً بسیاری از صاحبان قدرت مطالبی را که در کتاب درسی «شیمی عمومی» آورده‌اند، فراموش کرده‌اند. کلاس هشتم»، در غیر این صورت موضوع جنگل زدایی در بسیاری از نقاط جهان مورد توجه جدی تری قرار می گرفت. به هر حال، این موضوع در مورد مشکل مونوکسید کربن در محیط نیز صدق می کند. میزان فضولات انسانی و درصد انتشار این ماده غیرعادی سمی در محیطروز به روز در حال رشد است. و این یک واقعیت نیست که سرنوشت جهان توصیف شده در کارتون شگفت انگیز "والی" تکرار نخواهد شد، زمانی که بشریت مجبور شد زمین را که تا پایه هایش آلوده شده بود ترک کند و به دنبال دنیایی بهتر برود. زندگی

110.52 کیلوژول بر مول فشار بخار 35 ± 1 اتمسفر خواص شیمیایی حلالیت در آب 0.0026 گرم در 100 میلی لیتر طبقه بندی Reg. شماره CAS 630-08-0 PubChem Reg. شماره EINECS 211-128-3 لبخند می زند InChI Reg. شماره EC 006-001-00-2 RTECS FG3500000 ChEBI شماره سازمان ملل 1016 ChemSpider ایمنی سمیت NFPA 704 داده ها بر اساس شرایط استاندارد (25 درجه سانتیگراد، 100 کیلو پاسکال) است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

مونوکسید کربن (مونوکسید کربن, مونوکسید کربن, مونوکسید کربن (II)) - گازی بی رنگ، بسیار سمی، بی مزه و بی بو، سبک تر از هوا (در شرایط عادی). فرمول شیمیایی - CO.

ساختار مولکولی

به دلیل وجود پیوند سه گانه، مولکول CO بسیار قوی است (انرژی تفکیک 1069 کیلوژول بر مول، یا 256 کیلوکالری در مول، که بیشتر از هر مولکول دو اتمی دیگر است) و فاصله بین هسته ای کمی دارد. د C≡O = 0.1128 نانومتر یا 1.13 Å).

مولکول قطبی ضعیف است، گشتاور دوقطبی الکتریکی آن μ = 0.04⋅10-29 Cm. مطالعات متعدد نشان داده است که بار منفی در مولکول CO بر روی اتم کربن C-←O + متمرکز است (جهت گشتاور دوقطبی در مولکول برخلاف آنچه قبلاً فرض شده است). انرژی یونیزاسیون 14.0 eV، ثابت جفت نیرو ک = 18,6 .

خواص

مونوکسید کربن (II) گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است. قابل اشتعال به اصطلاح "بوی مونوکسید کربن" در واقع بوی ناخالصی های آلی است.

خواص مونوکسید کربن

انرژی استاندارد گیبس تشکیل Δ جی	137.14 کیلوژول بر مول (گرم) (در 298 کلوین)
آنتروپی آموزش استاندارد اس	197.54 J/mol K (g) (در 298 K)
ظرفیت حرارتی مولی استاندارد ج ص	29.11 J/mol K (g) (در 298 K)
آنتالپی ذوب Δ اچ pl	0.838 کیلوژول بر مول
آنتالپی جوش Δ اچعدل	6.04 کیلوژول بر مول
دمای بحرانی تیکرت	-140.23 درجه سانتی گراد
فشار بحرانی پکرت	3.499 مگاپاسکال
چگالی بحرانی ρ crit	0.301 گرم بر سانتی متر مکعب

انواع اصلی واکنش‌های شیمیایی که در آن‌ها مونوکسید کربن (II) دخالت دارد، واکنش‌های افزودن و واکنش‌های ردوکس هستند که در آن‌ها خواص کاهشی از خود نشان می‌دهند.

در دمای اتاق، CO غیر فعال است. بنابراین، در محلول‌ها، نمک‌ها و سایر مواد را به فلزات در دمای اتاق کاهش می‌دهد. هنگامی که گرم می شود، فلزات دیگر را نیز کاهش می دهد، به عنوان مثال CO + CuO → Cu + CO 2. به طور گسترده ای در پیرومتالورژی استفاده می شود. روش تشخیص کیفی CO بر اساس واکنش CO در محلول با کلرید پالادیوم است، به زیر مراجعه کنید.

اکسیداسیون CO در محلول اغلب با سرعت قابل توجهی تنها در حضور یک کاتالیزور اتفاق می افتد. هنگام انتخاب دومی، نقش اصلی توسط ماهیت عامل اکسید کننده ایفا می شود. بنابراین، KMnO 4 CO را در حضور نقره ریز خرد شده، K 2 Cr 2 O 7 - در حضور نمک ها، KClO 3 - در حضور OsO 4 به سرعت اکسید می کند. به طور کلی، CO از نظر خواص کاهشی مشابه هیدروژن مولکولی است.

در دمای زیر 830 درجه سانتیگراد، عامل احیا کننده قویتر CO، بالاتر از هیدروژن است. بنابراین، تعادل واکنش

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\ فلش های راست چپ CO_(2)+H_(2))))

تا 830 درجه سانتیگراد به سمت راست و بالای 830 درجه سانتیگراد به چپ منتقل می شود.

جالب اینجاست که باکتری هایی وجود دارند که از طریق اکسیداسیون CO، انرژی مورد نیاز خود را برای زندگی به دست می آورند.

مونوکسید کربن (II) با شعله آبی (دمای واکنش 700 درجه سانتیگراد) در هوا می سوزد:

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\ فلش راست 2CO_(2))) (Δ جی° 298 = -257 کیلوژول، Δ اس° 298 = -86 J/K).

دمای احتراق CO می تواند به 2100 درجه سانتیگراد برسد. واکنش احتراق یک واکنش زنجیره ای است و آغازگرها مقادیر کمی از ترکیبات حاوی هیدروژن (آب، آمونیاک، سولفید هیدروژن و غیره) هستند.

با توجه به چنین ارزش حرارتی خوبی، CO جزء مخلوط های مختلف گاز فنی است (به عنوان مثال، گاز ژنراتور را ببینید)، از جمله موارد دیگر، برای گرمایش استفاده می شود. مواد منفجره هنگام مخلوط شدن با هوا؛ محدوده غلظت پایین و بالایی انتشار شعله: از 12.5 تا 74 درصد (بر حسب حجم).

هالوژن ها بزرگترین استفاده عملیبا کلر واکنش نشان داد:

C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\arrow COCl_(2))).)

با واکنش CO با F 2، علاوه بر کربونیل فلوراید COF 2، می توانید ترکیب پراکسید (FCO) 2 O 2 را بدست آورید. مشخصات آن: نقطه ذوب -42 درجه سانتیگراد، نقطه جوش +16 درجه سانتیگراد، بوی مشخصی دارد (شبیه بوی ازن)، هنگامی که بالای 200 درجه سانتیگراد گرم شود، به طور انفجاری تجزیه می شود (محصولات واکنش CO 2، O 2 و COF 2 ) در محیط اسیدی با یدید پتاسیم مطابق با معادله واکنش می دهد:

(F C O) 2 O 2 + 2 K I → 2 K F + I 2 + 2 C O 2. (\displaystyle (\mathsf ((FCO)_(2)O_(2)+2KI\arrow سمت راست 2KF+I_(2)+2CO_(2).)))

مونوکسید کربن (II) با کالکوژن ها واکنش می دهد. با گوگرد، سولفید کربن COS را تشکیل می دهد، واکنش هنگام گرم شدن، طبق معادله رخ می دهد:

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\arrow COS))) (Δ جی° 298 = -229 کیلوژول، Δ اس° 298 = -134 J/K).

سلنوکسید کربن مشابه COSe و کربن تلوروکسید COTE نیز به دست آمد.

SO 2 را بازیابی می کند:

2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S. (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\arrow 2CO_(2)+S.)))

با فلزات واسطه، ترکیبات قابل اشتعال و سمی - کربونیل ها، مانند،،،، و غیره را تشکیل می دهد. برخی از آنها فرار هستند.

n C O + M e → [ M e (C O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\arrow سمت راست)))

مونوکسید کربن (II) کمی در آب محلول است، اما با آن واکنش نمی دهد. همچنین با محلول های قلیایی و اسیدها واکنش نشان نمی دهد. با این حال، با مذاب های قلیایی واکنش می دهد تا فرمت های مربوطه را تشکیل دهد:

C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\rrow HCOOK.)))

واکنش مونوکسید کربن (II) با فلز پتاسیم در محلول آمونیاک جالب است. این ترکیب انفجاری دی اکسید کربنات پتاسیم را تولید می کند:

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\فلش راست K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\ فلش راست)))الکل ها + آلکان های خطی.

این فرآیند منبع تولید محصولات صنعتی مهمی مانند متانول، سوخت دیزل مصنوعی، الکل‌های پلی‌هیدریک، روغن‌ها و روان‌کننده‌ها است.

عمل فیزیولوژیکی

سمیت

مونوکسید کربن بسیار سمی است.

اثر سمی مونوکسید کربن (II) به دلیل تشکیل کربوکسی هموگلوبین است - یک کمپلکس کربونیل بسیار قوی تر با هموگلوبین، در مقایسه با مجموعه هموگلوبین با اکسیژن (اکسی هموگلوبین). بنابراین، فرآیندهای انتقال اکسیژن و تنفس سلولی مسدود می شوند. غلظت بیش از 0.1 درصد در هوا منجر به مرگ در عرض یک ساعت می شود.

• قربانی باید به هوای تازه منتقل شود. برای مسمومیت خفیف، هیپرونتیلاسیون ریه ها با اکسیژن کافی است.
• تهویه مصنوعی.
• لوبلین یا کافئین زیر پوست.
• کربوکسیلاز به صورت داخل وریدی

پزشکی جهانی پادزهر قابل اعتمادی را برای استفاده در موارد مسمومیت با مونوکسید کربن نمی شناسد.

حفاظت کربن (II).

مونوکسید کربن درون زا

مونوکسید کربن درون زا معمولاً توسط سلول های انسان و حیوانات تولید می شود و به عنوان یک مولکول سیگنال دهنده عمل می کند. او نقش معروف را بازی می کند نقش فیزیولوژیکیدر بدن، به ویژه، انتقال دهنده عصبی است و باعث اتساع عروق می شود. به دلیل نقش درون زا مونوکسید کربن در بدن، اختلال در متابولیسم آن با بیماری های مختلفی مانند بیماری های عصبی، آترواسکلروز عروق خونی، فشار خون بالا، نارسایی قلبی و فرآیندهای التهابی مختلف همراه است.

مونوکسید کربن درون زا در بدن به دلیل اثر اکسید کننده آنزیم هم اکسیژناز بر روی هِم تشکیل می شود که محصول تخریب هموگلوبین و میوگلوبین و همچنین سایر پروتئین های حاوی هم است. این فرآیند باعث تشکیل در خون انسان می شود مقدار زیادکربوکسی هموگلوبین، حتی اگر فردی سیگار نکشد و نه هوای جوی (همیشه حاوی مقادیر کمی مونوکسید کربن اگزوژن)، بلکه اکسیژن خالص یا مخلوطی از نیتروژن و اکسیژن را تنفس کند.

پس از اولین شواهد در سال 1993 مبنی بر اینکه مونوکسید کربن درون زا یک انتقال دهنده عصبی طبیعی در بدن انسان است، و همچنین یکی از سه گاز درون زا است که به طور معمول واکنش های التهابی را در بدن تعدیل می کند (دو مورد دیگر اکسید نیتریک (II) و سولفید هیدروژن هستند). مونوکسید کربن درون زا به عنوان یک تنظیم کننده بیولوژیکی مهم توجه پزشکان و محققان را به خود جلب کرده است. در بسیاری از بافت ها، هر سه گاز فوق به عنوان عوامل ضدالتهابی، گشادکننده عروق و همچنین القای رگ زایی نشان داده شده است. با این حال، همه چیز به این سادگی و بدون ابهام نیست. آنژیوژنز - نه همیشه اثر مفیداز آنجایی که به ویژه در رشد تومورهای بدخیم نقش دارد و همچنین یکی از علل آسیب شبکیه در هنگام دژنراسیون ماکولا است. به طور خاص، توجه به این نکته ضروری است که سیگار (منبع اصلی مونوکسید کربن در خون، که غلظت‌های چند برابر بیشتر از تولید طبیعی تولید می‌کند) خطر دژنراسیون ماکولا شبکیه را 4 تا 6 برابر افزایش می‌دهد.

نظریه ای وجود دارد که در برخی از سیناپس های سلول های عصبی، جایی که ذخیره طولانی مدت اطلاعات رخ می دهد، سلول دریافت کننده در پاسخ به سیگنال دریافتی، مونوکسید کربن درون زا تولید می کند که سیگنال را به سلول فرستنده باز می گرداند و در نتیجه به آن اطلاع می دهد. آمادگی خود را برای ادامه دریافت سیگنال از آن و افزایش فعالیت سلول فرستنده سیگنال. برخی از این سلول های عصبی حاوی گوانیلات سیکلاز هستند، آنزیمی که با قرار گرفتن در معرض مونوکسید کربن درون زا فعال می شود.

تحقیقات در مورد نقش مونوکسید کربن درون زا به عنوان یک ماده ضد التهابی و محافظ سلولی در بسیاری از آزمایشگاه ها در سراسر جهان انجام شده است. این ویژگی‌های مونوکسید کربن درون‌زا، تأثیر روی متابولیسم آن را به یک هدف درمانی جالب برای درمان شرایط مختلف پاتولوژیک مانند آسیب بافتی ناشی از ایسکمی و خونرسانی مجدد متعاقب آن (به عنوان مثال، انفارکتوس میوکارد، سکته مغزی ایسکمیک)، رد پیوند، آترواسکلروز عروقی، تبدیل می‌کند. سپسیس شدید، مالاریا شدید، بیماری های خود ایمنی. آزمایشات بالینی بر روی انسان نیز انجام شده است، اما نتایج آن هنوز منتشر نشده است.

به طور خلاصه، آنچه در سال 2015 در مورد نقش مونوکسید کربن درون زا در بدن شناخته شده است را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

• مونوکسید کربن درون زا یکی از مهم ترین مولکول های سیگنال دهی درون زا است.
• مونوکسید کربن درون زا عملکرد سیستم عصبی مرکزی و سیستم قلبی عروقی را تعدیل می کند.
• مونوکسید کربن درون زا از تجمع پلاکت ها و چسبندگی آنها به دیواره رگ های خونی جلوگیری می کند.
• تأثیرگذاری بر متابولیسم مونوکسید کربن درون زا در آینده ممکن است یکی از راهبردهای درمانی مهم برای تعدادی از بیماری ها باشد.

تاریخچه کشف

سمیت دود آزاد شده هنگام سوختن زغال سنگ توسط ارسطو و جالینوس توصیف شد.

مونوکسید کربن (II) ابتدا به دست آمد شیمیدان فرانسویژاک دو لاسون در حرارت دادن اکسید روی با زغال سنگ، اما در ابتدا با هیدروژن اشتباه گرفته شد، زیرا با شعله آبی می سوخت.

این حقیقت که این گاز حاوی کربن و اکسیژن است توسط شیمیدان انگلیسی ویلیام کرویکشنک کشف شد. سمیت این گاز در سال 1846 توسط پزشک فرانسوی کلود برنارد در آزمایشات روی سگ ها مورد مطالعه قرار گرفت.

مونوکسید کربن (II) خارج از جو زمین برای اولین بار توسط دانشمند بلژیکی M. Migeotte در سال 1949 با حضور یک نوار ارتعاشی-چرخشی اصلی در طیف IR خورشید کشف شد. مونوکسید کربن (II) در محیط بین ستاره ای در سال 1970 کشف شد.

اعلام وصول

روش صنعتی

• در هنگام احتراق کربن یا ترکیبات مبتنی بر کربن (به عنوان مثال، بنزین) در شرایط کمبود اکسیژن تشکیل می شود:

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\ فلش راست 2CO)))(اثر حرارتی این واکنش 220 کیلوژول است)

• یا هنگام کاهش دی اکسید کربن با زغال سنگ داغ:

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\فلش های راست چپ 2CO))) (Δ اچ= 172 کیلوژول، Δ اس= 176 J/K)

این واکنش در هنگام آتش سوزی اجاق گاز رخ می دهد، زمانی که دمپر اجاق گاز خیلی زود بسته می شود (قبل از سوختن کامل زغال سنگ). مونوکسید کربن (II) تشکیل شده در این مورد، به دلیل سمیت آن، باعث اختلالات فیزیولوژیکی ("دود") و حتی مرگ می شود (به زیر مراجعه کنید)، از این رو یکی از نام های بی اهمیت - "مونوکسید کربن" است.

واکنش کاهش دی اکسید کربن قابل برگشت است. جریان یک واکنش به سمت راست توسط ضریب آنتروپی و به سمت چپ توسط عامل آنتالپی تضمین می شود. در دماهای کمتر از 400 درجه سانتیگراد، تعادل تقریباً به طور کامل به چپ و در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد به سمت راست (به سمت تشکیل CO) تغییر می کند. در دمای پایینسرعت این واکنش بسیار کم است، بنابراین مونوکسید کربن (II) در شرایط عادی کاملاً پایدار است. این تعادل نام خاصی دارد تعادل بودوار.

• مخلوط مونوکسید کربن (II) با مواد دیگر با عبور هوا، بخار آب و غیره از لایه ای از کک داغ، زغال سنگ یا زغال سنگ قهوه ای و غیره به دست می آید (به گاز ژنراتور، گاز آب، گاز مخلوط، گاز سنتز مراجعه کنید).

روش آزمایشگاهی

• تجزیه اسید فرمیک مایع تحت اثر اسید سولفوریک غلیظ داغ یا عبور دادن اسید فرمیک گازی از روی اکسید فسفر P 2 O 5. طرح واکنش:

H C O O H → H 2 S O 4 o t H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.)))همچنین می توان اسید فرمیک را با اسید کلروسولفونیک درمان کرد. این واکنش در دماهای معمولی طبق طرح زیر رخ می دهد: H C O O H + C l S O 3 H → H 2 S O 4 + H C l + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\فلش سمت راست H_(2)SO_(4)+HCl+CO\بالا .)))

• حرارت دادن مخلوطی از اسیدهای اگزالیک و سولفوریک غلیظ. واکنش طبق معادله ادامه می یابد:

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O . (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• حرارت دادن مخلوطی از هگزاسیانوفرات پتاسیم (II) با اسید سولفوریک غلیظ. واکنش طبق معادله ادامه می یابد:

K 4 [ F e (C N) 6 ] + 6 H 2 S O 4 + 6 H 2 O → o t 2 K 2 S O 4 + F e S O 4 + 3 (N H 4) 2 S O 4 + 6 C O . (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xrightarrow[()](^(o)t))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\uparrow .)))

• کاهش کربنات روی توسط منیزیم هنگام گرم شدن:

M g + Z n C O 3 → o t M g O + Z n O + C O. (\displaystyle (\mathsf (Mg+ZnCO_(3)(\xrightarrow[()](^(o)t))MgO+ZnO+CO\uparrow .)))

تعیین مونوکسید کربن (II)

وجود CO را می توان از نظر کیفی با تیره شدن محلول های کلرید پالادیوم (یا کاغذ خیس شده در این محلول) تعیین کرد. تیره شدن با آزاد شدن پالادیوم فلزی ریز طبق طرح زیر همراه است:

P d C l 2 + C O + H 2 O → P d ↓ + C O 2 + 2 H C l . (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\arrow Pd\downnarrow +CO_(2)+2HCl.)))

این واکنش بسیار حساس است. محلول استاندارد: 1 گرم پالادیوم کلرید در هر لیتر آب.

تعیین کمی مونوکسید کربن (II) بر اساس واکنش یدومتریک است:

5 C O + I 2 O 5 → 5 C O 2 + I 2. (\displaystyle (\mathsf (5CO+I_(2)O_(5)\arrow 5CO_(2)+I_(2).)))

کاربرد

• مونوکسید کربن (II) یک معرف واسطه ای است که در واکنش با هیدروژن در فرآیندهای صنعتی حیاتی برای تولید الکل های آلی و هیدروکربن های مستقیم استفاده می شود.
• مونوکسید کربن (II) برای فرآوری گوشت حیوانات و ماهی استفاده می شود و به آنها رنگ قرمز روشن و ظاهری طراوت و بدون تغییر طعم می دهد (تکنولوژی) دود پاکو دود بی مزه). غلظت مجاز CO 200 میلی گرم بر کیلوگرم گوشت است.
• مونوکسید کربن (II) جزء اصلی گاز ژنراتور است که به عنوان سوخت در خودروهای گازسوز استفاده می شود.
• مونوکسید کربن حاصل از اگزوز موتور توسط نازی ها در طول جنگ جهانی دوم برای کشتار دسته جمعی مردم از طریق مسمومیت استفاده می شد.

مونوکسید کربن (II) در جو زمین

منابع طبیعی و انسانی برای ورود به جو زمین وجود دارد. در شرایط طبیعی، در سطح زمین، CO در طی تجزیه ناقص بی هوازی ترکیبات آلی و در طی احتراق زیست توده، عمدتاً در هنگام آتش سوزی جنگل ها و استپ ها، تشکیل می شود. مونوکسید کربن (II) در خاک هم از نظر بیولوژیکی (رها شده توسط موجودات زنده) و هم به صورت غیر بیولوژیکی تشکیل می شود. انتشار مونوکسید کربن (II) به دلیل ترکیبات فنلی رایج در خاک، حاوی گروه‌های OCH 3 یا OH در موقعیت‌های ارتو یا پارا نسبت به گروه هیدروکسیل اول، به طور تجربی ثابت شده است.

تعادل کلی تولید CO غیر بیولوژیکی و اکسیداسیون آن توسط میکروارگانیسم ها به شرایط محیطی خاص، در درجه اول رطوبت و . به عنوان مثال، مونوکسید کربن (II) به طور مستقیم از خاک های خشک به اتمسفر آزاد می شود، بنابراین حداکثر غلظت این گاز را ایجاد می کند.

در اتمسفر، CO محصول زنجیره ای از واکنش های متان و سایر هیدروکربن ها (عمدتا ایزوپرن) است.

منبع اصلی انسانی CO در حال حاضر گازهای خروجی از موتورهای احتراق داخلی است. مونوکسید کربن زمانی تشکیل می‌شود که سوخت‌های هیدروکربنی در موتورهای احتراق داخلی در دمای ناکافی سوزانده می‌شوند یا سیستم تامین هوا به خوبی تنظیم نشده است (اکسیژن کافی برای اکسید کردن CO به CO 2 تامین نمی‌شود). در گذشته، بخش قابل توجهی از ورودی انسانی CO به اتمسفر توسط گاز روشنایی تأمین می شد که در قرن نوزدهم برای روشنایی داخلی استفاده می شد. ترکیب آن تقریباً مشابه گاز آب بود ، یعنی تا 45٪ مونوکسید کربن (II) داشت. به دلیل وجود آنالوگ بسیار ارزان تر و کم مصرف در بخش خدمات عمومی استفاده نمی شود -

علائمی که نشان می دهد مونوکسید کربن (مونوکسید کربن (II)، مونوکسید کربن، مونوکسید کربن) در هوا در غلظت خطرناکی تشکیل شده است دشوار است - نامرئی، ممکن است بو نداشته باشد، به تدریج، به طور نامحسوس در اتاق تجمع می یابد. این برای زندگی انسان بسیار خطرناک است: سطوح بیش از حد آن در ریه ها منجر به مسمومیت شدید و مرگ می شود. میزان مرگ و میر بالای ناشی از مسمومیت با گاز سالانه ثبت می شود. با رعایت قوانین ساده و استفاده از آشکارسازهای مخصوص دی اکسید کربن می توان خطر مسمومیت را کاهش داد.

مونوکسید کربن چیست؟

گاز طبیعی در حین احتراق هر زیست توده در صنعت تشکیل می شود، این محصول از احتراق هر ترکیبی مبتنی بر کربن است. در هر دو مورد، پیش نیاز آزاد شدن گاز کمبود اکسیژن است. حجم زیادی از آن در اثر آتش‌سوزی جنگل‌ها به صورت گازهای خروجی ناشی از احتراق سوخت در موتور خودروها وارد جو می‌شود. برای مقاصد صنعتی در تولید الکل ارگانیک، شکر، فرآوری گوشت حیوانات و ماهی استفاده می شود. مقدار کمی مونوکسید نیز توسط سلول های انسان تولید می شود.

خواص

از دیدگاه شیمیایی، مونوکسید یک ترکیب معدنی با یک اتم اکسیژن در مولکول است. فرمول شیمیایی- بنابراین. این ماده شیمیاییکه رنگ، طعم و بوی مشخصی ندارد، از هوا سبک تر، اما از هیدروژن سنگین تر است و در دمای اتاق غیر فعال است. فردی که بو می دهد فقط وجود ناخالصی های آلی را در هوا احساس می کند. این به دسته محصولات سمی تعلق دارد. مرگ در غلظت 0.1٪ در هوا در عرض یک ساعت رخ می دهد. حداکثر مشخصه غلظت مجاز 20 میلی گرم در مکعب در متر است.

تاثیر مونوکسید کربن بر بدن انسان

مونوکسید کربن برای انسان کشنده است. خود اثر سمیبا تشکیل کربوکسی هموگلوبین در سلول های خون - محصول اضافه کردن مونوکسید کربن (II) به هموگلوبین خون توضیح داده می شود. سطح بالامحتوای کربوکسی هموگلوبین باعث گرسنگی اکسیژن، اکسیژن رسانی ناکافی به مغز و سایر بافت های بدن می شود. با مسمومیت خفیف، محتوای آن در خون کم است، تخریب طبیعی در عرض 4-6 ساعت امکان پذیر است. در غلظت های بالا، فقط داروها موثر هستند.

مسمومیت با مونوکسید کربن

مونوکسید کربن یکی از خطرناک ترین مواد است. در صورت مسمومیت، مسمومیت بدن رخ می دهد که با بدتر شدن وضعیت عمومی فرد همراه است. تشخیص زودهنگام علائم مسمومیت با مونوکسید کربن بسیار مهم است. نتیجه درمان بستگی به سطح ماده در بدن و سرعت رسیدن کمک دارد. در این مورد، دقیقه شمارش می شود - قربانی می تواند به طور کامل درمان شود یا برای همیشه بیمار بماند (همه اینها به سرعت واکنش امدادگران بستگی دارد).

علائم

بسته به درجه مسمومیت، سردرد، سرگیجه، وزوز گوش، ضربان قلب سریع، حالت تهوع، تنگی نفس، سوسو زدن در چشم و ضعف عمومی ممکن است رخ دهد. خواب‌آلودگی اغلب مشاهده می‌شود، که مخصوصاً زمانی که فرد در اتاقی پر از گاز باشد خطرناک است. هنگامی که مقدار زیادی از مواد سمی وارد دستگاه تنفسی می شود، تشنج، از دست دادن هوشیاری و در موارد به خصوص شدید، کما مشاهده می شود.

کمک های اولیه برای مسمومیت با گاز مونوکسید کربن

در صورت مسمومیت با گاز مونوکسید کربن باید در محل به قربانی کمک های اولیه ارائه شود. باید فورا او را به هوای تازه منتقل کنید و با پزشک تماس بگیرید. در مورد ایمنی خود نیز باید به خاطر داشته باشید: هنگام ورود به اتاقی که منبع این ماده است، فقط باید نفس عمیق بکشید و از داخل آن نفس نکشید. تا زمان ورود پزشک، لازم است دسترسی اکسیژن به ریه ها را تسهیل کنید: دکمه ها را باز کنید، لباس ها را بردارید یا گشاد کنید. اگر قربانی هوشیاری خود را از دست داده و نفسش قطع شده باشد، لازم است تهویه مصنوعیریه ها

پادزهر برای مسمومیت

یک پادزهر (پادزهر) ویژه برای مسمومیت با مونوکسید کربن دارویی است که به طور فعال از تشکیل کربوکسی هموگلوبین جلوگیری می کند. اثر پادزهر منجر به کاهش نیاز بدن به اکسیژن، حمایت از اندام های حساس به کمبود اکسیژن: مغز، کبد و غیره می شود. این دارو به صورت عضلانی در دوز 1 میلی لیتری بلافاصله پس از خارج کردن بیمار از ناحیه ای که دارای آن است، تجویز می شود. غلظت بالای مواد سمی پادزهر را می توان مجدداً یک ساعت پس از اولین تجویز تجویز کرد. می توان از آن برای پیشگیری استفاده کرد.

رفتار

در صورت مواجهه خفیف با مونوکسید کربن، درمان به صورت سرپایی انجام می شود، در موارد شدید، بیمار در بیمارستان بستری می شود. قبلاً در آمبولانس به او کیسه یا ماسک اکسیژن داده می شود. در موارد شدید، به منظور دادن دوز زیادی از اکسیژن به بدن، بیمار را در یک محفظه فشار قرار می دهند. یک پادزهر به صورت عضلانی تجویز می شود. سطح گاز خون به طور مداوم کنترل می شود. توانبخشی بیشتر دارویی است، اقدامات پزشکان با هدف بازگرداندن عملکرد مغز، سیستم قلبی عروقی و ریه ها انجام می شود.

عواقب

قرار گرفتن در معرض مونوکسید کربن در بدن می تواند باعث بیماری های جدی شود: عملکرد مغز، رفتار و هوشیاری فرد تغییر می کند و سردردهای غیر قابل توضیح ظاهر می شود. به خصوص نفوذ مواد مضرحافظه تحت تأثیر قرار می گیرد - بخشی از مغز که مسئول انتقال حافظه کوتاه مدت به حافظه بلند مدت است. بیمار ممکن است اثرات مسمومیت با مونوکسید کربن را تنها پس از چند هفته احساس کند. اکثر قربانیان پس از یک دوره توانبخشی به طور کامل بهبود می یابند، اما برخی از عواقب آن تا پایان عمر خود متحمل می شوند.

نحوه تشخیص مونوکسید کربن در داخل خانه

مسمومیت با مونوکسید کربن در خانه آسان است و فقط در هنگام آتش سوزی اتفاق نمی افتد. غلظت دی اکسید کربن به دلیل برخورد بی دقت با دمپر اجاق گاز، در حین کارکرد یک آبگرمکن گازی معیوب یا تهویه تشکیل می شود. منبع دی اکسید کربن ممکن است باشد اجاق گاز. اگر در اتاق دود وجود دارد، این دلیلی برای به صدا درآوردن زنگ هشدار است. برای نظارت مداوم بر سطح گاز، وجود دارد سنسورهای خاص. آنها سطح غلظت گاز را کنترل می کنند و در صورت تجاوز از حد مجاز گزارش می دهند. وجود چنین وسیله ای خطر مسمومیت را کاهش می دهد.

ویدئو

برگشت