Monóxido de carbono (II ), o monóxido de carbono, el CO fue descubierto por el químico inglés Joseph Priestley en 1799. Es un gas incoloro, insípido e inodoro, es poco soluble en agua (3,5 ml en 100 ml de agua a 0 °C), tiene baja puntos de fusión (-205 °C) y puntos de ebullición (-192 °C).
El monóxido de carbono ingresa a la atmósfera terrestre durante la combustión incompleta de sustancias orgánicas, durante las erupciones volcánicas y también como resultado de la actividad vital de algunas plantas inferiores (algas). El nivel natural de CO en el aire es de 0,01-0,9 mg/m 3 . El monóxido de carbono es altamente tóxico. En el cuerpo humano y en los animales superiores, reacciona activamente con
La llama de la quema monóxido de carbono- un hermoso color azul violeta. Es fácil de observar por ti mismo. Para hacer esto, necesitas encender un fósforo. Parte inferior llama incandescente: este color se lo dan las partículas calientes de carbón (un producto de la combustión incompleta de la madera). Desde arriba, la llama está rodeada por un borde azul violeta. Esto quema el monóxido de carbono formado durante la oxidación de la madera.
un compuesto complejo de hierro: el hemo sanguíneo (asociado con la proteína glo-bin), que interrumpe las funciones de transferencia y consumo de oxígeno por parte de los tejidos. Además, entra en interacción irreversible con algunas enzimas implicadas en el metabolismo energético de la célula. A una concentración de monóxido de carbono en una habitación de 880 mg / m 3, la muerte ocurre después de unas pocas horas, y a 10 g / m 3, casi instantáneamente. El contenido máximo permisible de monóxido de carbono en el aire es de 20 mg/m3. Los primeros signos de intoxicación por CO (en una concentración de 6-30 mg/m 3 ) son una disminución de la sensibilidad de la vista y el oído, dolor de cabeza y un cambio en la frecuencia cardíaca. Si una persona ha sido envenenada por monóxido de carbono, debe ser llevada al aire libre, se le debe dar respiración artificial, en casos leves de envenenamiento, se le debe dar té o café fuerte.
Grandes cantidades de monóxido de carbono ( Yo ) ingresan a la atmósfera como resultado de las actividades humanas. Así, un coche emite de media unos 530 kg de CO2 al aire al año. Cuando se quema en el motor Combustión interna La emisión de monóxido de carbono de 1 litro de gasolina fluctúa de 150 a 800 G. En las carreteras de Rusia, la concentración promedio de CO es de 6-57 mg / m 3, es decir, excede el umbral de envenenamiento. El monóxido de carbono se acumula en los patios delanteros mal ventilados cerca de las autopistas, en los sótanos y en los garajes. En los últimos años se han organizado puntos especiales en las carreteras para controlar el contenido de monóxido de carbono y otros productos de la combustión incompleta del combustible (CO-CH-control).
En temperatura ambiente el monóxido de carbono es bastante inerte. No interactúa con el agua y las soluciones alcalinas, es decir, es un óxido que no forma sal; sin embargo, cuando se calienta, reacciona con álcalis sólidos: CO + KOH \u003d HSOOK (formato de potasio, sal de ácido fórmico); CO + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 + H 2. Estas reacciones se utilizan para liberar hidrógeno del gas de síntesis (CO + 3H 2), que se forma durante la interacción del metano con el vapor de agua sobrecalentado.
Una propiedad interesante del monóxido de carbono es su capacidad para formar compuestos con metales de transición, carbonilos, por ejemplo: Ni +4CO ® 70°C Ni(CO)4.
Monóxido de carbono (II ) es un excelente agente reductor. Cuando se calienta, se oxida con el oxígeno atmosférico: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2. Esta reacción también se puede llevar a cabo a temperatura ambiente utilizando un catalizador: platino o paladio. Dichos catalizadores se instalan en los automóviles para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera.
La reacción del CO con el cloro produce un gas muy venenoso, el fosgeno (t kip \u003d 7.6 ° С): CO + Cl 2 \u003d COCl 2 . Anteriormente, se usaba como agente de guerra química y ahora se usa en la producción de polímeros de poliuretano sintético.
El monóxido de carbono se utiliza en la fundición de hierro y acero para la reducción del hierro a partir de óxidos; también se utiliza ampliamente en la síntesis orgánica. Durante la interacción de una mezcla de óxido de carbono ( Yo ) con hidrógeno, dependiendo de las condiciones (temperatura, presión), se forman varios productos: alcoholes, compuestos carbonílicos, ácidos carboxílicos. Especialmente gran importancia tiene una reacción de síntesis de metanol: CO + 2H 2 \u003d CH3OH , que es uno de los principales productos de la síntesis orgánica. El monóxido de carbono se utiliza para sintetizar el fos-gen, ácido fórmico, como combustible de alto contenido calórico.
El monóxido de carbono, el monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro e insípido que es ligeramente menos denso que el aire. Es tóxico para la hemoglobina de los animales (incluidos los humanos) si las concentraciones están por encima de las 35 ppm, aunque también se produce en el metabolismo normal de los animales en pequeñas cantidades y se cree que tiene algunos efectos normales. funciones biológicas. En la atmósfera, es espacialmente variable y se descompone rápidamente, y tiene un papel en la formación de ozono a nivel del suelo. El monóxido de carbono está formado por un átomo de carbono y un átomo de oxígeno unidos por un enlace triple, que consta de dos enlaces covalentes y un enlace covalente dativo. Es el monóxido de carbono más simple. Es isoelectrónico con el anión cianuro, el catión nitrosonio y el nitrógeno molecular. En los complejos de coordinación, el ligando de monóxido de carbono se llama carbonilo.
Historia
Aristóteles (384-322 a. C.) describió por primera vez el proceso de quemar carbón, que conduce a la formación de humos tóxicos. En la antigüedad, había un método de ejecución: encerrar al criminal en un baño con brasas ardientes. Sin embargo, en ese momento el mecanismo de la muerte no estaba claro. El médico griego Galeno (129-199 dC) sugirió que había un cambio en la composición del aire que dañaba a una persona cuando lo inhalaba. En 1776, el químico francés de Lasson produjo CO calentando óxido de zinc con coque, pero el científico llegó a la conclusión errónea de que producto gaseoso era hidrógeno porque ardía con una llama azul. El gas fue identificado como un compuesto que contiene carbono y oxígeno por el químico escocés William Cumberland Cruikshank en 1800. Su toxicidad en perros fue investigada a fondo por Claude Bernard alrededor de 1846. Durante la Segunda Guerra Mundial, mezcla de gases, incluido el monóxido de carbono, se utilizó para mantener la mecánica Vehículo operando en partes del mundo donde la gasolina y el diesel escaseaban. Se instalaron generadores externos (con algunas excepciones) de carbón vegetal o gas derivado de la madera y se alimentó al mezclador de gas una mezcla de nitrógeno atmosférico, monóxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases de gasificación. La mezcla de gases resultante de este proceso se conoce como gas de madera. El monóxido de carbono también se usó a gran escala durante el Holocausto en algunos campos de exterminio nazis alemanes, sobre todo en las camionetas de gas Chelmno y en el programa de matanza de "eutanasia" T4.
Fuentes
El monóxido de carbono se forma durante la oxidación parcial de compuestos que contienen carbono; se forma cuando no hay suficiente oxígeno para formar dióxido de carbono (CO2), como cuando se trabaja en una estufa o en un motor de combustión interna, en un espacio cerrado. En presencia de oxígeno, incluidas las concentraciones atmosféricas, el monóxido de carbono arde con una llama azul y produce dióxido de carbono. El gas de carbón, que se usó ampliamente hasta la década de 1960 para la iluminación interior, la cocina y la calefacción, contenía monóxido de carbono como un componente importante del combustible. algunos procesos en tecnología moderna, como la fundición de hierro, todavía producen monóxido de carbono como subproducto. En todo el mundo, las mayores fuentes de monóxido de carbono son fuentes naturales, debido a la foto reacciones químicas en la troposfera, que generan alrededor de 5 × 1012 kg de monóxido de carbono al año. Otro manantiales naturales Los CO incluyen volcanes, incendios forestales y otras formas de combustión. En biología, el monóxido de carbono se produce naturalmente por la acción de la hemooxigenasa 1 y 2 sobre el hemo a partir de la descomposición de la hemoglobina. Este proceso produce una cierta cantidad de carboxihemoglobina en personas normales, incluso si no inhalan monóxido de carbono. Desde el primer informe de que el monóxido de carbono era un neurotransmisor normal en 1993, así como uno de los tres gases que modulan naturalmente las respuestas inflamatorias en el cuerpo (los otros dos son el óxido nítrico y el sulfuro de hidrógeno), el monóxido de carbono ha ganado gran atención científicos como un regulador biológico. En muchos tejidos, los tres gases actúan como agentes antiinflamatorios, vasodilatadores y promotores del crecimiento neovascular. Pequeñas cantidades de monóxido de carbono se están probando clínicamente como medicamento. Sin embargo, cantidades excesivas de monóxido de carbono causan envenenamiento por monóxido de carbono.
Propiedades Moleculares
El monóxido de carbono tiene peso molecular 28,0, lo que lo hace ligeramente más ligero que el aire, que tiene un peso molecular medio de 28,8. Según la ley de los gases ideales, el CO es menos denso que el aire. La longitud del enlace entre el átomo de carbono y el átomo de oxígeno es de 112,8 pm. Esta longitud de enlace es consistente con un enlace triple, como en el nitrógeno molecular (N2), que tiene una longitud de enlace similar y casi el mismo peso molecular. Los dobles enlaces carbono-oxígeno son mucho más largos, por ejemplo, 120,8 m para el formaldehído. El punto de ebullición (82 K) y el punto de fusión (68 K) son muy similares al N2 (77 K y 63 K, respectivamente). La energía de disociación del enlace de 1072 kJ/mol es más fuerte que la del N2 (942 kJ/mol) y representa el enlace químico más fuerte conocido. El estado fundamental del electrón de monóxido de carbono es singlete, ya que no hay electrones desapareados.
Enlace y momento dipolar
El carbono y el oxígeno juntos tienen un total de 10 electrones en la capa de valencia. Siguiendo la regla del octeto para el carbono y el oxígeno, dos átomos forman un triple enlace, con seis electrones en común en tres orbitales moleculares de enlace, en lugar del doble enlace habitual que se encuentra en los compuestos carbonílicos orgánicos. Dado que cuatro de los electrones compartidos provienen del átomo de oxígeno y solo dos del carbono, un orbital de enlace está ocupado por dos electrones de los átomos de oxígeno, formando un enlace dativo o dipolar. Esto da como resultado una polarización C ← O de la molécula, con una pequeña carga negativa en el carbono y una pequeña carga positiva en el oxígeno. Los otros dos orbitales de enlace ocupan cada uno un electrón del carbono y otro del oxígeno, formando enlaces covalentes (polares) con polarización C → O inversa, ya que el oxígeno es más electronegativo que el carbono. En el monóxido de carbono libre, la carga negativa neta δ- permanece en el extremo del carbono y la molécula tiene un pequeño momento dipolar de 0,122 D. Por lo tanto, la molécula es asimétrica: el oxígeno tiene más densidad electrónica que el carbono y también una pequeña carga positiva. , en comparación con el carbono, que es negativo. Por el contrario, la molécula isoelectrónica de dinitrógeno no tiene un momento dipolar. Si el monóxido de carbono actúa como ligando, la polaridad del dipolo puede invertirse con una carga neta negativa en el extremo del oxígeno, según la estructura del complejo de coordinación.
Polaridad de enlace y estado de oxidación.
Los estudios teóricos y experimentales muestran que, a pesar de la mayor electronegatividad del oxígeno, el momento dipolar procede del extremo más negativo del carbono al extremo más positivo del oxígeno. Estos tres enlaces son en realidad enlaces covalentes polares que están altamente polarizados. La polarización calculada para el átomo de oxígeno es del 71 % para el enlace σ y del 77 % para ambos enlaces π. El estado de oxidación del carbono a monóxido de carbono en cada una de estas estructuras es +2. Se calcula de la siguiente manera: se considera que todos los electrones de enlace pertenecen a átomos de oxígeno más electronegativos. Solo dos electrones no enlazantes en el carbono se asignan al carbono. En este conteo, el carbono tiene solo dos electrones de valencia en la molécula en comparación con cuatro en un átomo libre.
Propiedades biológicas y fisiológicas
Toxicidad
El envenenamiento por monóxido de carbono es el tipo más común de envenenamiento mortal del aire en muchos países. El monóxido de carbono es una sustancia incolora, inodora e insípida, pero altamente tóxica. Se combina con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina, que "usurpa" el sitio en la hemoglobina que normalmente transporta oxígeno pero es ineficiente para transportar oxígeno a los tejidos del cuerpo. Concentraciones tan bajas como 667 ppm pueden causar que hasta el 50% de la hemoglobina del cuerpo se convierta en carboxihemoglobina. Los niveles de carboxihemoglobina al 50% pueden provocar convulsiones, coma y muerte. En los Estados Unidos, el Departamento de Trabajo limita los niveles a largo plazo de exposición al monóxido de carbono en el lugar de trabajo a 50 partes por millón. Durante un breve período de tiempo, la absorción de monóxido de carbono es acumulativa, ya que su vida media es de unas 5 horas en aire fresco. Los síntomas más comunes del envenenamiento por monóxido de carbono pueden ser similares a otros tipos de envenenamiento e infecciones e incluyen síntomas como dolor de cabeza, náuseas, vómitos, mareos, fatiga y sensación de debilidad. Las familias afectadas a menudo creen que son víctimas de una intoxicación alimentaria. Los bebés pueden estar irritables y alimentarse mal. Los síntomas neurológicos incluyen confusión, desorientación, visión borrosa, desmayos (pérdida del conocimiento) y convulsiones. Algunas descripciones del envenenamiento por monóxido de carbono incluyen hemorragia retiniana, así como un color rojo cereza anormal en la sangre. En la mayoría de los diagnósticos clínicos, estas características son raras. Una de las dificultades con la utilidad de este efecto "cereza" tiene que ver con el hecho de que corrige, o enmascara, lo que de otro modo sería poco saludable. apariencia, ya que el principal efecto de la extracción de hemoglobina venosa es hacer que la persona estrangulada parezca más normal, o hombre muerto parece vivo, similar al efecto de los tintes rojos en la composición de embalsamamiento. Este efecto de tinción en tejido anóxico envenenado con CO se debe al uso comercial de monóxido de carbono en la tinción de carne. El monóxido de carbono también se une a otras moléculas como la mioglobina y la citocromo oxidasa mitocondrial. La exposición al monóxido de carbono puede causar daños significativos al corazón y al sistema nervioso central, especialmente en el globo pálido, a menudo asociado con afecciones crónicas a largo plazo. El monóxido de carbono puede tener efectos adversos graves en el feto de una mujer embarazada.
fisiología humana normal
El monóxido de carbono se produce naturalmente en el cuerpo humano como una molécula de señalización. Por lo tanto, el monóxido de carbono puede tener un papel fisiológico en el cuerpo como neurotransmisor o relajante. vasos sanguineos. Debido al papel del monóxido de carbono en el cuerpo, las anomalías en su metabolismo se asocian con diversas enfermedades, como la neurodegeneración, la hipertensión, la insuficiencia cardíaca y la inflamación.
El CO funciona como una molécula de señalización endógena.
El CO modula las funciones del sistema cardiovascular
El CO inhibe la agregación y adhesión plaquetaria
El CO puede desempeñar un papel como posible agente terapéutico
Microbiología
El monóxido de carbono es un caldo de cultivo para las arqueas metanogénicas, un bloque de construcción para la acetil coenzima A. Este es un tema para NUEVA Área química bioorganometálica. Los microorganismos extremófilos pueden así metabolizar el monóxido de carbono en lugares como las fuentes de calor de los volcanes. En las bacterias, el monóxido de carbono se produce por la reducción del dióxido de carbono por la enzima monóxido de carbono deshidrogenasa, una proteína que contiene Fe-Ni-S. CooA es una proteína receptora de monóxido de carbono. alcance de la misma actividad biológica aún se desconoce. Puede ser parte de la vía de señalización en bacterias y arqueas. No se ha establecido su prevalencia en mamíferos.
Predominio
El monóxido de carbono se encuentra en varios entornos naturales y artificiales.
El monóxido de carbono está presente en la atmósfera en pequeñas cantidades, principalmente como producto de la actividad volcánica, pero también es producto de incendios naturales y provocados por el hombre (por ejemplo, incendios forestales, quema de residuos vegetales y quema de Caña de azúcar). La quema de combustibles fósiles también contribuye a la formación de monóxido de carbono. El monóxido de carbono se encuentra en forma disuelta en rocas volcánicas fundidas a altas presiones en el manto terrestre. Debido a que las fuentes naturales de monóxido de carbono son variables, es extremadamente difícil medir con precisión las emisiones de gas natural. El monóxido de carbono es un gas de efecto invernadero que se descompone rápidamente y también ejerce un forzamiento radiativo indirecto al aumentar las concentraciones de metano y ozono troposférico a través de reacciones químicas con otros constituyentes atmosféricos (por ejemplo, el radical hidroxilo, OH) que, de otro modo, los destruiría. Como resultado de procesos naturales en la atmósfera, eventualmente se oxida a dióxido de carbono. El monóxido de carbono tiene una vida corta en la atmósfera (una media de unos dos meses) y tiene una concentración espacialmente variable. En la atmósfera de Venus, el monóxido de carbono se crea como resultado de la fotodisociación del dióxido de carbono. radiación electromagnética con una longitud de onda inferior a 169 nm. Debido a su larga viabilidad en la troposfera media, el monóxido de carbono también se utiliza como indicador de transporte para penachos de contaminantes.
Contaminación urbana
El monóxido de carbono es un contaminante atmosférico temporal en algunas áreas urbanas, principalmente de los tubos de escape de los motores de combustión interna (incluyendo vehículos, generadores portátiles y de reserva, cortadoras de césped, lavadoras, etc.) y de la combustión incompleta de varios otros combustibles (incluyendo leña, carbón, carbón vegetal, aceite, cera, propano, gas natural y basura). Se puede observar una gran contaminación de CO desde el espacio sobre las ciudades.
Papel en la formación de ozono troposférico
El monóxido de carbono, junto con los aldehídos, forma parte de una serie de ciclos de reacción química que forman el smog fotoquímico. Reacciona con el radical hidroxilo (OH) para dar el radical intermedio HOCO, que transfiere rápidamente el radical hidrógeno O2 para formar un radical peróxido (HO2) y dióxido de carbono (CO2). El radical peróxido luego reacciona con el óxido nítrico (NO) para formar dióxido de nitrógeno (NO2) y un radical hidroxilo. El NO 2 da O(3P) a través de la fotólisis, formando así O3 después de reaccionar con O2. Dado que el radical hidroxilo se forma durante la formación de NO2, el equilibrio de la secuencia de reacciones químicas, comenzando con el monóxido de carbono, conduce a la formación de ozono: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Donde hν se refiere al fotón de luz absorbida por la molécula de NO2 en la secuencia) Aunque la creación de NO2 es un paso importante que conduce a la formación de ozono nivel bajo, también aumenta la cantidad de ozono de otra manera, algo mutuamente excluyente, al reducir la cantidad de NO que está disponible para reaccionar con el ozono.
la contaminación del aire en interiores
En ambientes cerrados, la concentración de monóxido de carbono puede elevarse fácilmente a niveles letales. En promedio, 170 personas mueren cada año en los Estados Unidos a causa de productos de consumo no automotrices que producen monóxido de carbono. Sin embargo, según el Departamento de Salud de Florida, "más de 500 estadounidenses mueren cada año por exposición accidental al monóxido de carbono y miles más en los EE. UU. requieren atención médica de emergencia por envenenamiento por monóxido de carbono no mortal". Estos productos incluyen aparatos de combustión de combustible defectuosos, como estufas, cocinas, calentadores de agua y calentadores de habitación a gas y queroseno; equipos accionados mecánicamente, como generadores portátiles; chimeneas; y carbón vegetal, que se quema en los hogares y otros espacios cerrados. La Asociación Estadounidense de Centros de Control de Envenenamiento (AAPCC) informó 15,769 casos de envenenamiento por monóxido de carbono, lo que resultó en 39 muertes en 2007. En 2005, la CPSC informó 94 muertes relacionadas con el envenenamiento por monóxido de carbono de un generador. Cuarenta y siete de estas muertes ocurrieron durante cortes de energía debido a severas las condiciones climáticas incluso debido al huracán Katrina. Sin embargo, la gente está muriendo por envenenamiento por monóxido de carbono de artículos no alimentarios, como los automóviles que se dejan en marcha en los garajes adjuntos a las casas. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades informan que cada año, varios miles de personas acuden a la sala de emergencias del hospital por envenenamiento con monóxido de carbono.
Presencia en la sangre
El monóxido de carbono se absorbe a través de la respiración y entra al torrente sanguíneo a través del intercambio de gases en los pulmones. También se produce durante el metabolismo de la hemoglobina y entra en la sangre desde los tejidos, por lo que está presente en todos los tejidos normales, incluso si no se inhala en el cuerpo. Los niveles normales de monóxido de carbono que circulan en la sangre están entre el 0% y el 3%, y son más altos en los fumadores. Los niveles de monóxido de carbono no se pueden evaluar mediante un examen físico. Las pruebas de laboratorio requieren una muestra de sangre (arterial o venosa) y análisis de laboratorio en un oxímetro de CO. Además, la carboxihemoglobina no invasiva (SPCO) con oximetría de CO pulsada es más eficaz que los métodos invasivos.
Astrofísica
Fuera de la Tierra, el monóxido de carbono es la segunda molécula más abundante en el medio interestelar, después del hidrógeno molecular. Debido a su asimetría, la molécula de monóxido de carbono produce líneas espectrales mucho más brillantes que la molécula de hidrógeno, lo que hace que el CO sea mucho más fácil de detectar. El CO interestelar fue detectado por primera vez por radiotelescopios en 1970. Actualmente es el trazador de gas molecular más utilizado en el medio interestelar de las galaxias, y el hidrógeno molecular solo se puede detectar con luz ultravioleta, lo que requiere telescopios espaciales. Las observaciones de monóxido de carbono proporcionan la mayor parte de la información sobre las nubes moleculares en las que se forman la mayoría de las estrellas. Beta Pictoris, la segunda estrella más brillante de la constelación de Pictor, exhibe un exceso de radiación infrarroja en comparación con las estrellas normales de su tipo, debido a la gran cantidad de polvo y gas (incluido el monóxido de carbono) cerca de la estrella.
Producción
Se han desarrollado muchos métodos para producir monóxido de carbono.
producción industrial
La principal fuente industrial de CO es el gas productor, una mezcla que contiene principalmente monóxido de carbono y nitrógeno, que se forma cuando el carbono se quema en el aire a alta temperatura cuando hay un exceso de carbono. En el horno, el aire es forzado a través de un lecho de coque. El CO2 producido inicialmente se equilibra con el resto del carbón caliente para producir CO. La reacción de CO2 con carbono para producir CO se describe como la reacción de Boudouard. Por encima de 800°C, el CO es el producto dominante:
CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 kJ/mol)
Otra fuente es el "gas de agua", una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono producida por una reacción endotérmica de vapor y carbono:
H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)
Se pueden obtener otros "syngas" similares a partir del gas natural y otros combustibles. El monóxido de carbono también es un subproducto de la reducción de minerales de óxido metálico con carbono:
MO + C → M + CO
El monóxido de carbono también se produce por la oxidación directa del carbono en una cantidad limitada de oxígeno o aire.
2C (s) + O 2 → 2CO (g)
Dado que el CO es un gas, el proceso de reducción se puede controlar mediante calentamiento utilizando la entropía positiva (favorable) de la reacción. El diagrama de Ellingham muestra que la producción de CO es preferible a la de CO2 en altas temperaturas Oh.
Preparación en el laboratorio
El monóxido de carbono se obtiene convenientemente en el laboratorio por deshidratación de ácido fórmico o ácido oxálico s, por ejemplo, con ácido sulfúrico concentrado. Otra forma es calentar una mezcla homogénea de zinc metálico en polvo y carbonato de calcio, que libera CO y deja óxido de zinc y óxido de calcio:
Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
El nitrato de plata y el yodoformo también dan monóxido de carbono:
CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI
química de coordinación
La mayoría de los metales forman complejos de coordinación que contienen monóxido de carbono unido covalentemente. Solo metales en grados inferiores la oxidación se combinará con ligandos de monóxido de carbono. Esto se debe a que se necesita suficiente densidad de electrones para facilitar la donación inversa del orbital metálico DXZ al orbital molecular π* del CO. El par solitario en el átomo de carbono en CO también dona densidad de electrones en dx²-y² en el metal para formar un enlace sigma. Esta donación de electrones también se manifiesta por el efecto cis, o labilización de los ligandos CO en la posición cis. El carbonilo de níquel, por ejemplo, está formado por combinación directa monóxido de carbono y níquel metálico:
Ni+4CO → Ni(CO)4 (1 bar, 55 °C)
Por este motivo, el níquel del tubo o parte del mismo no debe entrar en contacto prolongado con el monóxido de carbono. El carbonilo de níquel se descompone rápidamente en Ni y CO al entrar en contacto con superficies calientes, y este método se utiliza para la refinación comercial de níquel en el proceso Mond. En el carbonilo de níquel y otros carbonilos, el par de electrones del carbono interactúa con el metal; el monóxido de carbono dona un par de electrones al metal. En tales situaciones, el monóxido de carbono se denomina ligando carbonilo. Uno de los carbonilos metálicos más importantes es el pentacarbonilo de hierro, Fe(CO) 5. Muchos complejos metal-CO se forman por descarbonilación de solventes orgánicos en lugar de CO. Por ejemplo, el tricloruro de iridio y la trifenilfosfina reaccionan en el reflujo de 2-metoxietanol o DMF para dar IrCl(CO)(PPh3) 2. Los carbonilos metálicos en la química de coordinación generalmente se estudian mediante espectroscopia infrarroja.
Química orgánica y química de los principales grupos de elementos.
En presencia de ácidos fuertes y agua, el monóxido de carbono reacciona con los alquenos para formar ácidos carboxílicos en un proceso conocido como reacción de Koch-Haaf. En la reacción de Guttermann-Koch, los arenos se convierten en derivados de benzaldehído en presencia de AlCl3 y HCl. Los compuestos de organolitio (como el butillitio) reaccionan con el monóxido de carbono, pero estas reacciones tienen poca aplicación científica. Aunque el CO reacciona con carbocationes y carbaniones, es relativamente poco reactivo con compuestos orgánicos sin la intervención de catalizadores metálicos. Con los reactivos del grupo principal, el CO sufre varias reacciones notables. La cloración de CO es un proceso industrial que produce el importante compuesto de fosgeno. Con el borano, el CO forma un aducto, H3BCO, que es isoelectrónico con el catión acilio +. El CO reacciona con el sodio para crear productos derivados de Conexiones CC. Los compuestos ciclohexahehexona o triquinoilo (C6O6) y ciclopentanopentona o ácido leucónico (C5O5), que hasta ahora solo se han obtenido en cantidades mínimas, pueden considerarse polímeros de monóxido de carbono. A presiones superiores a 5 GPa, el monóxido de carbono se convierte en un polímero sólido de carbono y oxígeno. Es metaestable a la presión atmosférica, pero es un poderoso explosivo.
Uso
Industria química
El monóxido de carbono es un gas industrial que tiene muchos usos en la producción de productos químicos a granel. Se obtienen grandes cantidades de aldehídos por reacción de hidroformilación de alquenos, monóxido de carbono y H2. La hidroformilación en el proceso Shell permite crear precursores de detergentes. El fosgeno, adecuado para la producción de isocianatos, policarbonatos y poliuretanos, se produce pasando monóxido de carbono purificado y cloro gaseoso a través de una capa de poroso Carbón activado, que sirve como catalizador. La producción mundial de este compuesto en 1989 se estimó en 2,74 millones de toneladas.
CO + Cl2 → COCl2
El metanol se produce por hidrogenación del monóxido de carbono. En una reacción relacionada, la hidrogenación del monóxido de carbono involucra la formación de un enlace C-C, como en el proceso Fischer-Tropsch, donde el monóxido de carbono se hidrogena a combustibles de hidrocarburos líquidos. Esta tecnología permite convertir el carbón o la biomasa en combustible diésel. En el proceso de Monsanto, el monóxido de carbono y el metanol reaccionan en presencia de un catalizador a base de rodio y ácido yodhídrico homogéneo para formar ácido acético. Este proceso es responsable de la mayoría producción industrialácido acético. V escala industrial, el monóxido de carbono puro se utiliza para purificar el níquel en el proceso Mond.
colorante de carne
El monóxido de carbono se usa en sistemas de envasado atmosférico modificado en los Estados Unidos, principalmente en productos cárnicos frescos como carne de res, cerdo y pescado, para mantener su apariencia fresca. El monóxido de carbono se combina con la mioglobina para formar carboximioglobina, un pigmento rojo cereza brillante. La carboximioglobina es más estable que la forma oxidada de la mioglobina, la oximioglobina, que puede oxidarse al pigmento marrón metmioglobina. Este color rojo estable puede durar mucho más que la carne envasada convencional. Los niveles típicos de monóxido de carbono utilizados en las plantas que utilizan este proceso son del 0,4 % al 0,5 %. Esta tecnología fue reconocida por primera vez como "generalmente segura" (GRAS) por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) en 2002 para su uso como un sistema de empaque secundario y no requiere etiquetado. En 2004, la FDA aprobó el CO como método de empaque primario, afirmando que el CO no enmascara el olor a descomposición. A pesar de esta decisión, sigue siendo tema controversial sobre si este método enmascara el deterioro de los alimentos. En 2007, se propuso un proyecto de ley en la Cámara de Representantes de EE. UU. para llamar aditivo de color al proceso de envasado modificado que usa monóxido de carbono, pero el proyecto de ley no fue aprobado. Este proceso de envasado está prohibido en muchos otros países, incluidos Japón, Singapur y países de la Unión Europea.
La medicina
En biología, el monóxido de carbono se produce naturalmente por la acción de la hemooxigenasa 1 y 2 sobre el hemo a partir de la descomposición de la hemoglobina. Este proceso produce una cierta cantidad de carboxihemoglobina en personas normales, incluso si no inhalan monóxido de carbono. Desde el primer informe de que el monóxido de carbono era un neurotransmisor normal en 1993, así como uno de los tres gases que modulan naturalmente las respuestas inflamatorias en el cuerpo (los otros dos son el óxido nítrico y el sulfuro de hidrógeno), el monóxido de carbono ha recibido una gran cantidad de estudios clínicos. atención como regulador biológico. En muchos tejidos, se sabe que los tres gases actúan como agentes antiinflamatorios, vasodilatadores y potenciadores del crecimiento neovascular. Sin embargo, estos problemas son complejos porque el crecimiento neovascular no siempre es beneficioso, ya que juega un papel en el crecimiento del tumor, así como en el desarrollo de la degeneración macular húmeda, una enfermedad cuyo riesgo aumenta de 4 a 6 veces por fumar ( fuente principal monóxido de carbono en la sangre, varias veces más que la producción natural). Existe la teoría de que en algunas sinapsis de las células nerviosas, cuando se almacenan recuerdos a largo plazo, la célula receptora produce monóxido de carbono, que pasa de nuevo a la cámara transmisora, lo que hace que se transmita más fácilmente en el futuro. algunos de esos células nerviosas Se ha demostrado que contienen guanilato ciclasa, una enzima que se activa con el monóxido de carbono. Muchos laboratorios de todo el mundo han realizado investigaciones con monóxido de carbono en relación con sus propiedades antiinflamatorias y citoprotectoras. Estas propiedades se pueden utilizar para prevenir el desarrollo de una serie de condiciones patológicas, que incluyen lesión por reperfusión isquémica, rechazo de trasplantes, aterosclerosis, sepsis grave, paludismo grave o enfermedades autoinmunes. Se han realizado ensayos clínicos en humanos, pero los resultados aún no se han publicado.
El monóxido de carbono o monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro e insípido. Arde con una llama azul como el hidrógeno. Debido a esto, los químicos lo confundieron con hidrógeno en 1776 cuando hicieron monóxido de carbono por primera vez al calentar óxido de zinc con carbono. La molécula de este gas tiene un fuerte enlace triple, como la molécula de nitrógeno. Por eso existe cierta similitud entre ellos: los puntos de fusión y ebullición son casi iguales. La molécula de monóxido de carbono tiene un alto potencial de ionización.
El monóxido de carbono oxidado forma dióxido de carbono. Esta reacción libera una gran cantidad de energía térmica. Es por eso que el monóxido de carbono se usa en los sistemas de calefacción.
El monóxido de carbono a bajas temperaturas casi no reacciona con otras sustancias, en el caso de altas temperaturas la situación es diferente. Las reacciones de adición de varias sustancias orgánicas transcurren muy rápidamente. Una mezcla de CO y oxígeno en determinadas proporciones es muy peligrosa por la posibilidad de su explosión.
Obtención de monóxido de carbono
En condiciones de laboratorio, el monóxido de carbono se produce por descomposición. Ocurre bajo la influencia de ácido sulfúrico concentrado caliente, o cuando se pasa a través de óxido de fósforo. Otra forma es que una mezcla de ácidos fórmico y oxálico se calienta a una temperatura determinada. El CO en evolución se puede eliminar de esta mezcla pasándolo a través de agua de baritina (solución saturada).
El peligro del monóxido de carbono
El monóxido de carbono es extremadamente peligroso para los humanos. Causa envenenamiento severo, a menudo puede causar la muerte. Lo que pasa es que el monóxido de carbono tiene la capacidad de reaccionar con la hemoglobina de la sangre, que transporta el oxígeno a todas las células del cuerpo. Como resultado de esta reacción, se forma carbohemoglobina. Debido a la falta de oxígeno, las células experimentan inanición.
Se pueden distinguir los siguientes síntomas de intoxicación: náuseas, vómitos, dolor de cabeza, pérdida de la percepción del color, dificultad respiratoria y otros. Una persona que ha sido envenenada por monóxido de carbono necesita primeros auxilios lo antes posible. Primero, debe sacarlo al aire libre y colocar un hisopo de algodón humedecido en amoníaco en la nariz. Luego, frote el pecho de la víctima y aplique almohadillas térmicas en sus piernas. Se recomienda abundante bebida caliente. Es necesario inmediatamente después del descubrimiento de los síntomas para llamar a un médico.
Todos los que han tenido que lidiar con el funcionamiento de los sistemas de calefacción: estufas, calderas, calentadores de agua diseñados para combustible doméstico en cualquier forma saben cuán peligroso es el monóxido de carbono para una persona. Es bastante difícil neutralizarlo en estado gaseoso, no existen métodos caseros efectivos para tratar el monóxido de carbono, por lo que la mayoría de las medidas de protección están dirigidas a prevenir y detectar oportunamente el monóxido de carbono en el aire.
Propiedades de una sustancia tóxica
No hay nada inusual en la naturaleza y propiedades del monóxido de carbono. De hecho, es un producto de la oxidación parcial del carbón o de los combustibles que contienen carbón. La fórmula del monóxido de carbono es simple y sin complicaciones: CO, en términos químicos, monóxido de carbono. Un átomo de carbono está conectado a un átomo de oxígeno. La naturaleza de los procesos de combustión de combustibles fósiles está dispuesta de tal manera que el monóxido de carbono es una parte integral de cualquier llama.
Los carbones, los combustibles relacionados, la turba, la leña, cuando se calientan en un horno, se gasifican en monóxido de carbono, y solo entonces se queman por el flujo de aire. Si el monóxido de carbono se ha filtrado de la cámara de combustión a la habitación, permanecerá en un estado estable hasta el momento en que el flujo de monóxido de carbono se elimine de la habitación por ventilación o se acumule, llenando todo el espacio, desde el suelo hasta el techo. En este último caso, solo un detector electrónico de monóxido de carbono puede salvar la situación, reaccionando al más mínimo aumento en la concentración de humos tóxicos en la atmósfera de la habitación.
Lo que necesita saber sobre el monóxido de carbono:
- V condiciones estándar la densidad del monóxido de carbono es de 1,25 kg/m 3 , que está muy cerca de la gravedad específica del aire de 1,25 kg/m 3 . El monóxido caliente e incluso tibio sube fácilmente al techo, se asienta y se mezcla con el aire a medida que se enfría;
- El monóxido de carbono es insípido, incoloro e inodoro, incluso en altas concentraciones;
- Para iniciar la formación de monóxido de carbono, basta con calentar el metal en contacto con el carbono a una temperatura de 400-500 o C;
- El gas puede arder en el aire con la liberación de una gran cantidad de calor, aproximadamente 111 kJ/mol.
Es peligroso no solo inhalar monóxido de carbono, la mezcla de gas y aire puede explotar cuando se alcanza una concentración de volumen de 12,5% a 74%. En este sentido, la mezcla de gases es similar a metano doméstico, pero mucho más peligroso que el gas de red.
El metano es más liviano que el aire y menos tóxico cuando se inhala; además, gracias a la adición de un aditivo especial, el mercaptano, a la corriente de gas, su presencia en la habitación es fácil de detectar por el olfato. Con una ligera contaminación de gas de la cocina, puede ingresar a la habitación sin consecuencias para la salud y ventilarla.
Con el monóxido de carbono, todo es más complicado. La estrecha relación entre el CO y el aire impide la eliminación efectiva de la nube de gas tóxico. A medida que se enfría, la nube de gas se asentará gradualmente en el área del piso. Si se ha disparado un detector de monóxido de carbono, o se ha detectado una fuga de productos de combustión de una estufa o caldera de combustible sólido, se deben tomar medidas de ventilación de inmediato, de lo contrario, los niños y las mascotas serán los primeros en sufrir.
Anteriormente, una propiedad similar de una nube de monóxido de carbono se usaba ampliamente para controlar roedores y cucarachas, pero la efectividad de un ataque con gas es mucho menor. medios modernos, y el riesgo de ganar envenenamiento es desproporcionadamente mayor.
¡Para tu información! Una nube de gas CO, en ausencia de ventilación, es capaz de mantener sus propiedades sin cambios durante mucho tiempo.
Si existe la sospecha de acumulación de monóxido de carbono en el sótano, cuartos de servicio, salas de calderas, sótanos, el primer paso es garantizar la máxima ventilación con una tasa de intercambio de gases de 3-4 unidades por hora.
Condiciones para la aparición de humos en la habitación.
El monóxido de carbono se puede obtener utilizando decenas de variantes de reacciones químicas, pero esto requiere reactivos y condiciones específicas para su interacción. El riesgo de ganar intoxicación por gas de esta manera es prácticamente nulo. Los principales motivos de la aparición de monóxido de carbono en la sala de calderas o en la cocina son dos factores:
- Tiro deficiente y desbordamiento parcial de productos de combustión desde la fuente de combustión hacia la cocina;
- Operación incorrecta de equipos de calderas, gas y hornos;
- Incendios y fuentes locales de ignición de plástico, cableado, revestimientos y materiales poliméricos;
- Gases de escape de las comunicaciones de alcantarillado.
La fuente de monóxido de carbono puede ser la combustión secundaria de cenizas, depósitos de hollín sueltos en las chimeneas, hollín y alquitrán que se han comido el ladrillo de las repisas de las chimeneas y los extintores de hollín.
Muy a menudo, las brasas que arden sin llama y que se queman en el horno con la válvula cerrada se convierten en la fuente de gas CO. Especialmente, se libera una gran cantidad de gas durante la descomposición térmica de la leña en ausencia de aire, aproximadamente la mitad de la nube de gas está ocupada por monóxido de carbono. Por lo tanto, cualquier experimento de ahumado de carne y pescado con el humo obtenido de las virutas ardiendo solo debe realizarse al aire libre.
También puede aparecer una pequeña cantidad de monóxido de carbono durante la cocción. Por ejemplo, todos los que se han encontrado con la instalación de calderas de gas cerradas en la cocina saben cómo reaccionan los sensores de monóxido de carbono a papas fritas o cualquier alimento cocido en aceite hirviendo.
La naturaleza insidiosa del monóxido de carbono
El principal peligro del monóxido de carbono es que es imposible sentir y sentir su presencia en la atmósfera de una habitación hasta que el gas ingresa a los órganos respiratorios con aire y se disuelve en la sangre.
Las consecuencias de la inhalación de CO dependen de la concentración del gas en el aire y de la duración de la estancia en la habitación:
- El dolor de cabeza, el malestar general y el desarrollo de un estado de somnolencia comienzan cuando el contenido volumétrico de gas en el aire es 0.009-0.011%. Físicamente persona saludable capaz de soportar hasta tres horas en una atmósfera gaseada;
- Se pueden desarrollar náuseas, dolor muscular severo, convulsiones, desmayos, pérdida de orientación a una concentración de 0.065-0.07%. El tiempo que se pasa en la habitación hasta el inicio de las consecuencias inevitables es de solo 1,5 a 2 horas;
- Con una concentración de monóxido de carbono superior al 0,5%, incluso unos pocos segundos de estar en un espacio gaseado significa un desenlace fatal.
Incluso si una persona sale de forma segura de una habitación con una alta concentración de monóxido de carbono por su cuenta, seguirá siendo necesaria la atención médica y el uso de antídotos, ya que las consecuencias del envenenamiento sistema circulatorio y los trastornos circulatorios del cerebro seguirán apareciendo, sólo un poco más tarde.
Las moléculas de monóxido de carbono son fácilmente absorbidas por el agua y soluciones salinas. Por lo tanto, las toallas ordinarias, las servilletas humedecidas con cualquier agua disponible se utilizan a menudo como el primer medio de protección disponible. Esto le permite detener la entrada de monóxido de carbono en el cuerpo durante unos minutos, hasta que sea posible salir de la habitación.
A menudo, esta propiedad del monóxido de carbono es abusada por algunos propietarios de equipos de calefacción en los que se construyen sensores de CO. Cuando se activa un sensor sensible, en lugar de ventilar la habitación, el dispositivo a menudo simplemente se cubre con una toalla húmeda. Como resultado, después de una docena de tales manipulaciones, el sensor de monóxido de carbono falla y el riesgo de envenenamiento aumenta en un orden de magnitud.
Sistemas técnicos de registro de monóxido de carbono
De hecho, hoy en día solo hay una forma de lidiar con éxito con el monóxido de carbono, utilizando dispositivos electrónicos especiales y sensores que detectan el exceso de concentración de CO en la habitación. Por supuesto, puede hacerlo más fácilmente, por ejemplo, equipar una ventilación potente, como lo hacen los amantes de la relajación con una chimenea de ladrillo real. Pero en tal decisión, existe cierto riesgo de intoxicación por monóxido de carbono al cambiar la dirección del tiro en la tubería y, además, vivir bajo un tiro fuerte tampoco es muy saludable.
Dispositivo detector de monóxido de carbono
El problema de controlar el contenido de monóxido de carbono en la atmósfera de viviendas y cuartos de servicio hoy es tan actual como la presencia de una alarma contra incendios o antirrobo.
En salones especializados de equipos de calefacción y gas, puede comprar varias opciones para dispositivos de control de contenido de gas:
- alarmas químicas;
- escáneres de infrarrojos;
- sensores de estado sólido.
El sensor sensible del dispositivo suele estar equipado con una placa electrónica que proporciona energía, calibración y conversión de señal en una forma comprensible de indicación. Pueden ser solo LED verdes y rojos en el panel, una sirena de sonido, información digital para enviar una señal a una red informática o un pulso de control para una válvula automática que cierra el suministro de gas doméstico a la caldera de calefacción.
Está claro que el uso de sensores con una válvula de cierre controlada es una medida necesaria, pero a menudo los fabricantes de equipos de calefacción incorporan deliberadamente una "protección tonta" para evitar todo tipo de manipulaciones con la seguridad de los equipos de gas.
Instrumentos de control químico y de estado sólido
La versión más barata y más disponible del sensor indicador químico se fabrica en forma de matraz de malla que es fácilmente permeable al aire. Dentro del matraz hay dos electrodos separados por un tabique poroso impregnado con una solución alcalina. La aparición de monóxido de carbono conduce a la carbonización del electrolito, la conductividad del sensor cae bruscamente, lo que la electrónica lee inmediatamente como una señal de alarma. Después de la instalación, el dispositivo está en estado inactivo y no funciona hasta que aparecen rastros de monóxido de carbono en el aire que exceden la concentración permitida.
Los sensores de estado sólido utilizan bolsas de dos capas de estaño y dióxido de rutenio en lugar de una pieza de asbesto empapada en álcali. La aparición de gas en el aire provoca una ruptura entre los contactos del dispositivo sensor y activa automáticamente una alarma.
Escáneres y vigilantes electrónicos
Sensores infrarrojos que funcionan según el principio de escanear el aire circundante. El sensor de infrarrojos incorporado percibe el brillo del LED láser y, al cambiar la intensidad de la absorción de gas Radiación termal dispara el dispositivo de activación.
El CO absorbe muy bien la parte térmica del espectro, por lo que estos dispositivos funcionan en modo vigilante o escáner. El resultado del escaneo se puede mostrar como una señal de dos colores o una indicación de la cantidad de monóxido de carbono en el aire en una escala digital o lineal.
que sensor es mejor
Para la correcta selección de un sensor de monóxido de carbono, es necesario tener en cuenta el modo de funcionamiento y la naturaleza de la habitación en la que se instalará el dispositivo sensor. Por ejemplo, los sensores químicos, que se consideran obsoletos, funcionan muy bien en salas de calderas y cuartos de servicio. Se puede instalar un detector de monóxido de carbono económico en una casa de campo o taller. En la cocina, la rejilla se cubre rápidamente de polvo y grasa, lo que reduce drásticamente la sensibilidad del cono químico.
Los sensores de monóxido de carbono de estado sólido funcionan igual de bien en todas las condiciones, pero requieren una potente fuente de alimentación externa para funcionar. El costo del dispositivo es más alto que el precio de los sistemas de sensores químicos.
Los sensores infrarrojos son, con mucho, los más comunes. Se utilizan activamente para completar los sistemas de seguridad de las calderas de apartamentos para calefacción individual. Al mismo tiempo, la sensibilidad del sistema de control prácticamente no cambia con el tiempo debido al polvo o la temperatura del aire. Además, tales sistemas, por regla general, tienen mecanismos de prueba y calibración incorporados, lo que le permite verificar periódicamente su rendimiento.
Instalación de dispositivos de monitoreo de monóxido de carbono.
Los sensores de monóxido de carbono solo deben ser instalados y reparados por personal calificado. Los instrumentos deben revisarse, calibrarse, repararse y reemplazarse periódicamente.
El sensor debe instalarse a una distancia de la fuente de gas de 1 a 4 m, la carcasa o los sensores remotos se montan a una altura de 150 cm sobre el piso y deben calibrarse de acuerdo con los umbrales de sensibilidad superior e inferior.
La vida útil de los sensores de monóxido de carbono para apartamentos es de 5 años.
Conclusión
La lucha contra la formación de monóxido de carbono requiere precisión y una actitud responsable con el equipo instalado. Cualquier experimento con sensores, especialmente del tipo semiconductor, reduce drásticamente la sensibilidad del dispositivo, lo que finalmente conduce a un aumento en el contenido de monóxido de carbono en la atmósfera de la cocina y en todo el apartamento, y al envenenamiento lento de todos sus habitantes. El problema del control del monóxido de carbono es tan grave que quizás el uso de sensores en el futuro pueda ser obligatorio para todas las categorías de calefacción individual.
Óxidos de carbono
Últimos años en la ciencia pedagógica se da preferencia al aprendizaje orientado a la personalidad. La formación de los rasgos de personalidad individuales ocurre en el proceso de actividad: estudio, juego, trabajo. Entonces un factor importante el aprendizaje es la organización del proceso de aprendizaje, la naturaleza de la relación entre profesores y alumnos y los alumnos entre sí. Sobre la base de estas ideas, estoy tratando de construir el proceso educativo de una manera especial. Al mismo tiempo, cada estudiante elige su propio ritmo de estudio del material, tiene la oportunidad de trabajar a un nivel accesible, en una situación de éxito. En la lección, es posible dominar y mejorar no solo el tema, sino también habilidades y habilidades educativas generales, como establecer un objetivo de aprendizaje, elegir medios y formas para lograrlo, monitorear los logros de uno, corregir errores. Los estudiantes aprenden a trabajar con la literatura, hacer notas, diagramas, dibujos, trabajar en grupo, en parejas, individualmente, realizar un intercambio constructivo de opiniones, razonar lógicamente y sacar conclusiones.
No es fácil llevar a cabo tales lecciones, pero si tiene éxito, siente satisfacción. Ofrezco el escenario de una de mis lecciones. Asistieron compañeros, administración y una psicóloga.
Tipo de lección. Aprendiendo material nuevo.
Objetivos. Basado en la motivación y la actualización. conocimiento básico y las habilidades de los estudiantes para considerar la estructura, las propiedades físicas y químicas, la producción y el uso de monóxido de carbono y dióxido de carbono.
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Equipos y reactivos. Tarjetas de “Interrogatorio Programado”, diagrama de carteles, dispositivos para obtener gases, vasos, probetas, extintor, fósforos; agua de cal, óxido de sodio, creta, ácido clorhídrico, soluciones indicadoras, H 2 SO 4 (conc.), HCOOH, Fe 2 O 3 .
esquema de carteles
"La estructura de la molécula de monóxido de carbono (carbono (II)) CO"
DURANTE LAS CLASES
Las mesas para los estudiantes en el aula están dispuestas en círculo. El profesor y los estudiantes tienen la oportunidad de moverse libremente a las mesas de laboratorio (1, 2, 3). Para la lección, los niños se sientan en mesas de estudio (4, 5, 6, 7, ...) entre sí a voluntad (grupos libres de 4 personas).
Profesor. Sabio proverbio chino(escrito bellamente en la pizarra) dice:
"Escucho - olvido,
veo - recuerdo
Lo hago, lo entiendo.
¿Estás de acuerdo con las conclusiones de los sabios chinos?
¿Y qué proverbios rusos reflejan la sabiduría china?
Los niños dan ejemplos.
Profesor. De hecho, solo creando, creando, puede obtener un producto valioso: nuevas sustancias, dispositivos, máquinas, así como valores intangibles: conclusiones, generalizaciones, conclusiones. Los invito hoy a participar en el estudio de las propiedades de dos sustancias. Se sabe que durante la inspección técnica del coche, el conductor entrega un certificado de estado gases de escape carro. ¿La concentración de qué gas se indica en el certificado?
(O t in e t. CO.)
Estudiante. Este gas es venenoso. Al entrar en la sangre, causa envenenamiento del cuerpo ("quemarse", de ahí el nombre del óxido: monóxido de carbono). En cantidades potencialmente mortales, se encuentra en los gases de escape de los automóviles.(Se lee en un informe del periódico que el conductor, que se durmió mientras el motor estaba en marcha en el garaje, murió). El antídoto para el envenenamiento por monóxido de carbono es respirar aire fresco y oxígeno puro. El otro monóxido de carbono es el dióxido de carbono.
Profesor. Hay una tarjeta de encuesta programada en sus escritorios. Familiarícese con su contenido y en una hoja de papel en blanco marque los números de esas tareas, cuyas respuestas sabe en función de su experiencia de vida. Frente al número del enunciado de la tarea, escriba la fórmula del monóxido de carbono a la que se refiere este enunciado.
Los consultores estudiantiles (2 personas) recopilan hojas de respuestas y, en función de los resultados de las respuestas, forman nuevos grupos para seguir trabajando.
Encuesta programada "Óxidos de carbono"
1. La molécula de este óxido consta de un átomo de carbono y un átomo de oxígeno.
2. El enlace entre los átomos en una molécula es covalente polar.
3. Un gas que es prácticamente insoluble en agua.
4. Esta molécula de óxido tiene un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno.
5. No tiene olor ni color.
6. Un gas soluble en agua.
7. No se licúa incluso a -190 °C ( t pb = –191,5 °С).
8. Óxido ácido.
9. Fácilmente comprimido, a 20 °C bajo una presión de 58,5 atm se vuelve líquido, se solidifica en "hielo seco".
10. No venenoso.
11. No formador de sal.
12. combustible
13. Interactúa con el agua.
14. Reacciona con óxidos básicos.
15. Reacciona con los óxidos metálicos, restituyendo a partir de ellos los metales libres.
16. Obtenido por la interacción de ácidos con sales de ácido carbónico.
17. I.
18. Interactúa con los álcalis.
19. La fuente de carbono absorbida por las plantas en invernaderos e invernaderos conduce a un aumento en el rendimiento.
20. Utilizado en la carbonatación de agua y bebidas.
Profesor. Vuelva a revisar el contenido de la tarjeta. Agrupa la información en 4 bloques:
estructura,
propiedades físicas,
Propiedades químicas,
recibo.
El maestro brinda la oportunidad de hablar a cada grupo de estudiantes, resume los discursos. Entonces los estudiantes diferentes grupos elegir su plan de trabajo - el orden de estudiar los óxidos. Para ello, numeran bloques de información y justifican su elección. El orden de estudio puede ser como está escrito arriba, o con cualquier otra combinación de los cuatro bloques marcados.
El profesor llama la atención de los alumnos sobre los puntos clave del tema. Dado que los óxidos de carbono sustancias gaseosas debe manipularse con cuidado (normas de seguridad). El docente aprueba el plan de cada grupo y distribuye consultores (estudiantes pre-preparados).
Experimentos de demostración
1. Verter dióxido de carbono de un vaso a otro.
2. Apagar velas en un vaso a medida que se acumula el CO 2 .
3. Deje caer unos pequeños trozos de "hielo seco" en un vaso de agua. El agua hervirá y saldrá un humo blanco espeso.
El gas CO 2 ya está licuado a temperatura ambiente bajo una presión de 6 MPa. En estado líquido, se almacena y transporta en cilindros de acero. Si abre la válvula de un cilindro de este tipo, el CO 2 líquido comenzará a evaporarse, por lo que se produce un fuerte enfriamiento y parte del gas se convierte en una masa similar a la nieve: "hielo seco", que se presiona y se usa para almacenar helado.
4. Demostración de un extintor de incendios de espuma química (OHP) y una explicación del principio de su funcionamiento utilizando un modelo: tubos de ensayo con tapón y un tubo de salida de gas.
Información sobre estructura en la tabla número 1 (tarjetas de instrucciones 1 y 2, la estructura de las moléculas de CO y CO 2).
Información sobre propiedades físicas- en la mesa número 2 (trabajar con un libro de texto - Gabrielyan OS Química-9. M.: Avutarda, 2002, p. 134-135).
Datos sobre la preparación y propiedades químicas- en las tablas No. 3 y 4 (tarjetas de instrucciones 3 y 4, instrucciones para realizar trabajos prácticos, páginas 149–150 del libro de texto).
Trabajo practico Pon unas cuantas tizas o canicas en un tubo de ensayo y añade un poco de ácido clorhídrico diluido. Cierre rápidamente el tubo de ensayo con un tapón con un tubo de salida de gas. Baje el extremo del tubo en otro tubo de ensayo que contenga 2–3 ml de agua de cal. Observe durante unos minutos cómo las burbujas de gas pasan a través del agua de cal. Luego retire el extremo del tubo de ventilación de la solución y enjuáguelo con agua destilada. Sumerja el tubo en otro tubo de ensayo con 2-3 ml de agua destilada y pase el gas a través de él. Después de unos minutos, retire el tubo de la solución, agregue unas gotas de tornasol azul a la solución resultante. Vierta 2-3 ml de una solución diluida de hidróxido de sodio en un tubo de ensayo y agréguele unas gotas de fenolftaleína. Luego pase el gas a través de la solución. Responde a las preguntas. Preguntas 1. ¿Qué sucede si la tiza o el mármol se ven afectados? ácido clorhídrico? 2. ¿Por qué, cuando se pasa dióxido de carbono a través del agua de cal, la solución primero se vuelve turbia y luego la cal se disuelve? 3. ¿Qué sucede cuando se pasa óxido de carbono (IV) a través de agua destilada? Escriba las ecuaciones de las reacciones correspondientes en formas moleculares, iónicas y abreviadas de iones. Reconocimiento de carbonatos Los cuatro tubos de ensayo que le dieron contienen sustancias cristalinas: sulfato de sodio, cloruro de zinc, carbonato de potasio, silicato de sodio. Determina qué sustancia hay en cada tubo de ensayo. Escribir ecuaciones de reacción en formas moleculares, iónicas e iónicas abreviadas. |
Tarea
El maestro sugiere llevarse a casa la tarjeta "Encuesta programada" y, en preparación para la próxima lección, considerar formas de obtener información. (¿Cómo supiste que el gas bajo estudio se licua, reacciona con ácido, es venenoso, etc.?)
Trabajo independiente estudiantes
trabajo practico grupos de niños actúan con velocidad diferente. Por lo tanto, a aquellos que completan el trabajo más rápido se les ofrecen juegos.
Quinto extra
Cuatro sustancias pueden tener algo en común, y la quinta sustancia está fuera de lugar, superflua.
1. Carbono, diamante, grafito, carburo, carabina. (Carburo.)
2. Antracita, turba, coque, aceite, vidrio. (Vidrio.)
3. Piedra caliza, creta, mármol, malaquita, calcita. (Malaquita.)
4. Sosa cristalina, mármol, potasa, cáustica, malaquita. (Cáustico.)
5. Fosgeno, fosfina, ácido cianhídrico, cianuro de potasio, disulfuro de carbono. (Fosfina.)
6. Agua de mar, agua mineral, agua destilada, agua subterránea, agua dura. (Agua destilada.)
7. Leche de cal, pelusa, cal apagada, piedra caliza, agua de cal. (Caliza.)
8. Li2CO3; (NH4)2CO3; CaCO3; K2CO3, Na2CO3. (CaCO3.)
Sinónimos
Escribir fórmulas químicas sustancias o sus nombres.
1. Halógeno - ... (Cloro o bromo.)
2. Magnesita - ... (MgCO 3 .)
3. Urea - ... ( Urea H2NC(O)NH2.)
4. Potasa - ... (K 2 CO 3 .)
5. Hielo seco - ... (CO 2 .)
6. Óxido de hidrógeno - ... ( Agua.)
7. Amoníaco - ... ( 10% solución de agua amoníaco.)
8. Sales de ácido nítrico - ... ( nitratos- KNO3, Ca(NO3)2, NaNO3.)
9. Gas natural - ... ( Metano CH 4 .)
Antónimos
Escribe términos químicos que tengan significados opuestos a los sugeridos.
1. Oxidante - ... ( Agente reductor.)
2. Donante de electrones - ... ( aceptor de electrones)
3. Propiedades ácidas – … (Propiedades básicas.)
4. Disociación - ... ( Asociación.)
5. Adsorción - ... ( Desorción.)
6. Ánodo - ... ( Cátodo.)
7. Anión - ... ( Catión.)
8. Metal - ... ( No metal.)
9. Sustancias de partida - ... ( productos de reacción)
Buscar patrones
Establecer un signo que reúna las sustancias y fenómenos señalados.
1. Diamante, carabina, grafito - ... ( Modificaciones alotrópicas del carbono.)
2. Vidrio, cemento, ladrillo - ... ( Materiales de construcción.)
3. Respiración, descomposición, erupción volcánica - ... ( Procesos acompañados de la liberación de dióxido de carbono.)
4. CO, CO2, CH4, SiH4 - ... ( Compuestos de elementos del grupo IV.)
5. NaHCO3, CaCO3, CO2, H2CO3 - ... ( Compuestos de oxígeno del carbono.)
