Ածխածնի երկօքսիդ (II) ), կամ ածխածնի օքսիդը, CO-ն հայտնաբերել է անգլիացի քիմիկոս Ջոզեֆ Փրիսթլին 1799 թվականին: Այն անգույն գազ է, անհամ և հոտ, այն փոքր-ինչ լուծելի է ջրում (3,5 մլ 100 մլ ջրի մեջ 0 ° C-ում), ունի ցածր մակարդակ։ հալման ջերմաստիճանը (-205 °C) և եռման ջերմաստիճանը (-192 °C):
Ածխածնի երկօքսիդը մտնում է Երկրի մթնոլորտ օրգանական նյութերի թերի այրման, հրաբխային ժայթքման ժամանակ, ինչպես նաև որոշ ստորին բույսերի (ջրիմուռների) կենսագործունեության արդյունքում։ CO-ի բնական մակարդակը օդում 0,01-0,9 մգ/մ3 է։ Ածխածնի երկօքսիդը շատ թունավոր է։ Մարդու մարմնում և բարձրակարգ կենդանիների մեջ այն ակտիվորեն արձագանքում է
Բոցավառում ածխածնի երկօքսիդ- գեղեցիկ կապույտ-մանուշակագույն գույն: Ինքներդ դիտելը հեշտ է: Դա անելու համար անհրաժեշտ է լուցկի վառել: Ներքևի մասըբոցը լուսավոր է. այս գույնը նրան տալիս են տաք ածխածնի մասնիկները (փայտի թերի այրման արդյունք): Բոցը վերևում շրջապատված է կապույտ-մանուշակագույն եզրագծով: Սա այրում է ածխածնի երկօքսիդը, որն առաջանում է փայտի օքսիդացման ժամանակ:
երկաթի բարդ միացություն՝ արյան հեմ (կապված սպիտակուցի գլոբինին), որը խախտում է հյուսվածքների կողմից թթվածնի փոխանցման և սպառման գործառույթները: Բացի այդ, այն մտնում է անդառնալի փոխազդեցության մեջ որոշ ֆերմենտների հետ, որոնք ներգրավված են բջջի էներգետիկ նյութափոխանակության մեջ: Սենյակում 880 մգ/մ3 ածխածնի երկօքսիդի կոնցենտրացիայի դեպքում մահը տեղի է ունենում մի քանի ժամվա ընթացքում, իսկ 10 գ/մ3-ի դեպքում՝ գրեթե ակնթարթորեն: Օդում ածխածնի երկօքսիդի առավելագույն թույլատրելի պարունակությունը 20 մգ/մ3 է։ CO թունավորման առաջին նշանները (6-30 մգ/մ3 կոնցենտրացիայի դեպքում) տեսողության և լսողության զգայունության նվազումն է, գլխացավը և սրտի հաճախության փոփոխությունը։ Եթե մարդը թունավորվել է շմոլ գազից, ապա նրան պետք է դուրս բերել մաքուր օդ, արհեստական շնչառություն տալ, իսկ մեղմ թունավորման դեպքում՝ թունդ թեյ կամ սուրճ տալ։
Մեծ քանակությամբ ածխածնի երկօքսիդ ( II ) ներթափանցել մթնոլորտ մարդու գործունեության արդյունքում. Այսպիսով, մեքենան տարեկան միջին հաշվով օդ է արտանետում մոտ 530 կգ CO: Երբ այրվում է շարժիչում ներքին այրման 1 լիտր բենզինի ածխածնի երկօքսիդի արտանետումները տատանվում են 150-ից 800-ի սահմաններում: Ռուսական ավտոճանապարհներին CO-ի միջին կոնցենտրացիան 6-57 մգ/մ3 է, այսինքն՝ գերազանցում է թունավորման շեմը: Ածխածնի օքսիդը կուտակվում է ավտոմայրուղիների մոտ գտնվող տների դիմաց, վատ օդափոխվող բակերում, նկուղներում և ավտոտնակներում: Վերջին տարիներին մայրուղիներում ստեղծվել են հատուկ կետեր՝ ածխածնի օքսիդի և վառելիքի թերի այրման այլ ապրանքների պարունակության մոնիտորինգի համար (CO-CH հսկողություն):
ժամը սենյակային ջերմաստիճանԱծխածնի երկօքսիդը բավականին իներտ է: Այն չի փոխազդում ջրի և ալկալիների լուծույթների հետ, այսինքն՝ ոչ աղ առաջացնող օքսիդ է, բայց տաքացնելիս փոխազդում է պինդ ալկալիների հետ՝ CO + KOH = HCOOC (կալիումի ֆորմատ, մակաթթվի աղ); CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2: Այս ռեակցիաները օգտագործվում են ջրածինը անջատելու սինթեզի գազից (CO + 3H 2), որը ձևավորվում է մեթանի և գերտաքացած ջրի գոլորշիների փոխազդեցությամբ։
Ածխածնի երկօքսիդի հետաքրքիր հատկությունը անցումային մետաղների՝ կարբոնիլների հետ միացություններ ստեղծելու կարողությունն է, օրինակ. Ni +4СО ® 70° C Ni (CO ) 4.
Ածխածնի երկօքսիդ (II) ) հիանալի վերականգնող միջոց է։ Տաքացնելիս այն օքսիդանում է օդի թթվածնով` 2CO + O 2 = 2CO 2: Այս ռեակցիան կարող է իրականացվել նաև սենյակային ջերմաստիճանում՝ օգտագործելով կատալիզատոր՝ պլատին կամ պալադիում: Նման կատալիզատորները տեղադրվում են մեքենաների վրա՝ նվազեցնելու CO արտանետումները մթնոլորտ:
Երբ CO արձագանքում է քլորի հետ, առաջանում է շատ թունավոր գազ՝ ֆոսգեն (տ kip =7,6 °C): CO+ Cl 2 = COCl 2 . Նախկինում այն օգտագործվում էր որպես քիմիական պատերազմի նյութ, իսկ այժմ այն օգտագործվում է սինթետիկ պոլիուրեթանային պոլիմերների արտադրության մեջ։
Ածխածնի երկօքսիդը օգտագործվում է երկաթի և պողպատի ձուլման մեջ՝ օքսիդներից երկաթը նվազեցնելու համար, այն նաև լայնորեն օգտագործվում է օրգանական սինթեզում: Երբ ածխածնի օքսիդի խառնուրդը ( II ) ջրածնով, կախված պայմաններից (ջերմաստիճան, ճնշում) առաջանում են տարբեր արգասիքներ՝ սպիրտներ, կարբոնիլ միացություններ, կարբոքսիլաթթուներ։ Հատկապես մեծ նշանակությունունի մեթանոլի սինթեզի ռեակցիա՝ CO + 2H 2 = CH3OH , որը օրգանական սինթեզի հիմնական արտադրանքներից է։ Ածխածնի օքսիդը օգտագործվում է ֆոս գենի՝ մկանաթթվի սինթեզի համար՝ որպես բարձր կալորիականությամբ վառելիք։
Ածխածնի օքսիդը, ածխածնի օքսիդը (CO), անգույն, անհոտ, անհամ գազ է, որը մի փոքր ավելի քիչ խտություն ունի, քան օդը։ Այն թունավոր է հեմոգլոբինի կենդանիների (ներառյալ մարդկանց) համար մոտ 35 ppm-ից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում, թեև այն նաև արտադրվում է փոքր քանակությամբ կենդանիների նորմալ նյութափոխանակության միջոցով և ենթադրվում է, որ այն ունի որոշակի նորմալ: կենսաբանական գործառույթներ. Մթնոլորտում այն տարածականորեն փոփոխական է և արագ քայքայվում, և դեր ունի գետնի մակարդակում օզոնի ձևավորման գործում: Ածխածնի երկօքսիդը բաղկացած է մեկ ածխածնի ատոմից և մեկ թթվածնի ատոմից՝ կապված եռակի կապով, որը բաղկացած է երկու կովալենտային կապից, ինչպես նաև մեկ կովալենտային կապից։ Սա ամենապարզ ածխածնի երկօքսիդն է: Իզոէլեկտրոնային է ցիանիդ անիոնի, նիտրոզոնիումի կատիոնի և մոլեկուլային ազոտի հետ։ Կոորդինացիոն համալիրներում ածխածնի մոնօքսիդի լիգանը կոչվում է կարբոնիլ։
Պատմություն
Արիստոտելը (Ք.ա. 384-322 թթ.) առաջին անգամ նկարագրել է ածուխի այրման գործընթացը, որը հանգեցնում է թունավոր գոլորշիների առաջացմանը: Հին ժամանակներում եղել է մահապատժի մեթոդ՝ հանցագործին լոգարանում փակել մխացող ածուխներով։ Սակայն այն ժամանակ մահվան մեխանիզմը անհասկանալի էր։ Հույն բժիշկ Գալենը (մ.թ. 129-199 թթ.) ենթադրել է, որ օդի բաղադրության փոփոխություն է տեղի ունեցել, որը շնչելու դեպքում վնաս է հասցնում մարդկանց: 1776 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս դե Լասոնը CO արտադրեց՝ տաքացնելով ցինկի օքսիդը կոքսով, սակայն գիտնականը սխալմամբ եզրակացրեց, որ. գազային արտադրանքջրածին էր, քանի որ այրվում էր կապույտ բոցով: Գազը որպես ածխածին և թթվածին պարունակող միացություն ճանաչվել է շոտլանդացի քիմիկոս Ուիլյամ Քամբերլենդ Քրուքշանկի կողմից 1800 թվականին: Շների մեջ դրա թունավորությունը մանրակրկիտ ուսումնասիրվել է Կլոդ Բերնարդի կողմից մոտ 1846 թ. Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, գազի խառնուրդ, ներառյալ ածխածնի երկօքսիդը, օգտագործվել է մեխանիկական պահպանման համար Փոխադրամիջոց, որը գործում էր աշխարհի որոշ մասերում, որտեղ բենզինն ու դիզվառելիքը սակավ էին։ Տեղադրվել են արտաքին (որոշ բացառություններով) ածուխից կամ փայտից ստացված գազաֆիկատորներ, և գազախառնիչ է մտցվել մթնոլորտային ազոտի, ածխածնի օքսիդի և փոքր քանակությամբ այլ գազաֆիկացման գազերի խառնուրդ։ Այս գործընթացի արդյունքում առաջացող գազային խառնուրդը հայտնի է որպես փայտի գազ: Ածխածնի երկօքսիդը լայնորեն օգտագործվել է նաև Հոլոքոստի ժամանակ գերմանական նացիստական մահվան որոշ ճամբարներում, առավել ակնհայտորեն Չելմնո գազային ֆուրգոններում և T4 «էվթանազիայի» սպանության ծրագրում:
Աղբյուրներ
Ածխածնի օքսիդը ձևավորվում է ածխածին պարունակող միացությունների մասնակի օքսիդացման ժամանակ. այն ձևավորվում է, երբ բավարար թթվածին չկա ածխաթթու գազ (CO2) ձևավորելու համար, օրինակ՝ սահմանափակ տարածքում վառարանի կամ ներքին այրման շարժիչի շահագործման ժամանակ: Թթվածնի առկայության դեպքում, ներառյալ մթնոլորտային կոնցենտրացիաները, ածխածնի երկօքսիդը այրվում է կապույտ բոցով, առաջացնելով ածխաթթու գազ։ Ածուխ գազը, որը լայնորեն օգտագործվում էր մինչև 1960-ական թվականները ներքին լուսավորության, ճաշ պատրաստելու և ջեռուցման համար, պարունակում էր ածխածնի երկօքսիդ՝ որպես վառելիքի զգալի բաղադրիչ: Որոշ գործընթացներ ժամանակակից տեխնոլոգիաԳործառնությունները, ինչպիսիք են երկաթի ձուլումը, դեռևս արտադրում են ածխածնի երկօքսիդ՝ որպես կողմնակի արտադրանք: Ամբողջ աշխարհում ածխաթթու գազի ամենամեծ աղբյուրները բնական աղբյուրներն են՝ շնորհիվ լուսանկարի քիմիական ռեակցիաներտրոպոսֆերայում, որոնք տարեկան առաջացնում են մոտ 5 × 1012 կգ ածխածնի օքսիդ։ Այլ բնական աղբյուրներ CO-ները ներառում են հրաբուխներ, անտառային հրդեհներ և այրման այլ ձևեր: Կենսաբանության մեջ ածխածնի օքսիդը բնականաբար արտադրվում է հեմոօքսիգենազ 1-ի և հեմ 2-ի գործողությամբ՝ հեմոգլոբինի քայքայման արդյունքում: Այս գործընթացը նորմալ մարդկանց մոտ արտադրում է որոշակի քանակությամբ կարբոքսիհեմոգլոբին, նույնիսկ եթե նրանք չեն ներշնչում ածխածնի օքսիդը: 1993 թվականին առաջին անգամ հայտնելուց ի վեր, որ ածխածնի մոնօքսիդը նորմալ նեյրոհաղորդիչ է, ինչպես նաև այն երեք գազերից մեկը, որոնք բնականաբար կարգավորում են մարմնի բորբոքային ռեակցիաները (մյուս երկուսը ազոտի օքսիդ և ջրածնի սուլֆիդ են), ստացվել է ածխածնի օքսիդ։ մեծ ուշադրությունգիտնականները՝ որպես կենսաբանական կարգավորիչ։ Շատ հյուսվածքներում բոլոր երեք գազերը գործում են որպես հակաբորբոքային նյութեր, վազոդիլացնողներ և նեովասկուլյար աճի խթանիչներ: Շարունակվում են փոքր քանակությամբ ածխածնի երկօքսիդի` որպես դեղամիջոցի կլինիկական փորձարկումները: Այնուամենայնիվ, չափազանց մեծ քանակությամբ ածխածնի օքսիդը առաջացնում է ածխածնի երկօքսիդի թունավորում:
Մոլեկուլային հատկություններ
Ածխածնի երկօքսիդն ունի մոլեկուլային քաշը 28.0, ինչը մի փոքր ավելի թեթև է դարձնում օդից, որի միջին մոլեկուլային քաշը 28.8 է: Իդեալական գազի օրենքի համաձայն, CO-ն ունի ավելի ցածր խտություն, քան օդը: Ածխածնի ատոմի և թթվածնի ատոմի միջև կապի երկարությունը 112,8 pm է: Այս կապի երկարությունը համապատասխանում է եռակի կապին, ինչպես մոլեկուլային ազոտում (N2), որն ունի կապի նույն երկարությունը և գրեթե նույն մոլեկուլային քաշը: Ածխածին-թթվածին կրկնակի կապերը շատ ավելի երկար են, օրինակ՝ 120,8 մ ֆորմալդեհիդի համար։ Եռման կետը (82 Կ) և հալման կետը (68 Կ) շատ նման են N2-ին (համապատասխանաբար 77 Կ և 63 Կ)։ 1072 կՋ/մոլ կապի դիսոցման էներգիան ավելի ուժեղ է, քան N2-ը (942 կՋ/մոլ) և ներկայացնում է հայտնի ամենաուժեղ քիմիական կապը։ Ածխածնի մոնօքսիդի հիմնական էլեկտրոնային վիճակը միաձույլ է, քանի որ չկան չզույգված էլեկտրոններ:
Կապակցման և դիպոլային պահ
Ածխածինը և թթվածինը միասին ունեն 10 էլեկտրոն իրենց վալենտական թաղանթում։ Հետևելով ածխածնի և թթվածնի ութետան կանոնին, երկու ատոմները ձևավորում են եռակի կապ՝ վեց ընդհանուր էլեկտրոններով երեք կապող մոլեկուլային ուղեծրերում, այլ ոչ թե սովորական կրկնակի կապը, որը հայտնաբերված է օրգանական կարբոնիլային միացություններում: Քանի որ ընդհանուր էլեկտրոններից չորսը գալիս են թթվածնի ատոմից և միայն երկուսը՝ ածխածնից, մեկ կապող ուղեծրը զբաղեցնում է թթվածնի ատոմներից երկու էլեկտրոններ՝ ձևավորելով դաթիվ կամ դիպոլային կապ։ Սա հանգեցնում է մոլեկուլի C←O բևեռացմանը՝ ածխածնի վրա մի փոքր բացասական լիցքով և թթվածնի վրա մի փոքր դրական լիցքով։ Մյուս երկու կապող ուղեծրերը զբաղեցնում են մեկական էլեկտրոն ածխածնից և մեկը թթվածնից՝ ձևավորելով (բևեռային) կովալենտային կապեր C→O հակադարձ բևեռացմամբ, քանի որ թթվածինն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան ածխածինը։ Ազատ ածխածնի երկօքսիդում δ- զուտ բացասական լիցքը մնում է ածխածնի վերջում, և մոլեկուլն ունի փոքր դիպոլային մոմենտ՝ 0,122 D։ Այսպիսով, մոլեկուլն ասիմետրիկ է. թթվածինն ունի ավելի բարձր էլեկտրոնային խտություն, քան ածխածինը, ինչպես նաև։ փոքր դրական լիցք՝ համեմատած ածխածնի հետ, որը բացասական է։ Ի հակադրություն, իզոէլեկտրոնային դիազոտի մոլեկուլը չունի դիպոլային մոմենտ։ Եթե ածխածնի երկօքսիդը հանդես է գալիս որպես լիգանդ, ապա դիպոլի բևեռականությունը կարող է փոխվել թթվածնի վերջում զուտ բացասական լիցքով՝ կախված կոորդինացիոն համալիրի կառուցվածքից։
Կապի բևեռականություն և օքսիդացման վիճակ
Տեսական և փորձարարական ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ չնայած թթվածնի ավելի մեծ էլեկտրաբացասականությանը, դիպոլային պահը գալիս է ածխածնի ավելի բացասական ծայրից դեպի թթվածնի ավելի դրական ծայրը: Այս երեք կապերը իրականում բևեռային կովալենտային կապեր են, որոնք խիստ բևեռացված են: Հաշվարկված բևեռացումը դեպի թթվածնի ատոմը 71% է σ կապի և 77% երկու π կապերի համար: Այս կառույցներից յուրաքանչյուրում ածխածնի ածխածնի երկօքսիդի օքսիդացման աստիճանը +2 է։ Այն հաշվարկվում է հետևյալ կերպ՝ բոլոր կապող էլեկտրոնները համարվում են ավելի էլեկտրաբացասական թթվածնի ատոմներին: Ածխածնի վրա միայն երկու չկապող էլեկտրոն է վերագրվում ածխածնին: Այս հաշվարկով ածխածինը մոլեկուլում ունի ընդամենը երկու վալենտային էլեկտրոն՝ ազատ ատոմի չորսի համեմատ։
Կենսաբանական և ֆիզիոլոգիական հատկություններ
Թունավորություն
Ածխածնի երկօքսիդի թունավորումը շատ երկրներում մահացու օդային թունավորման ամենատարածված տեսակն է: Ածխածնի օքսիդը անգույն, անհոտ, անհամ նյութ է, բայց շատ թունավոր: Այն համակցվում է հեմոգլոբինի հետ՝ արտադրելով կարբոքսիհեմոգլոբին, որը «յուրացնում է» հեմոգլոբինի մի տեղ, որը սովորաբար կրում է թթվածինը, բայց անարդյունավետ է թթվածինը մարմնի հյուսվածքներին հասցնելու համար: Մինչև 667 ppm կոնցենտրացիան կարող է հանգեցնել մարմնի հեմոգլոբինի մինչև 50%-ի փոխակերպմանը կարբոքսիհեմոգլոբինի: Կարբոքսիհեմոգլոբինի 50% մակարդակը կարող է հանգեցնել նոպաների, կոմայի և մահվան: Միացյալ Նահանգներում Աշխատանքի նախարարությունը սահմանափակում է աշխատավայրում երկարաժամկետ ածխածնի երկօքսիդի ազդեցության մակարդակը մինչև 50 մաս մեկ միլիոնի համար: Կարճ ժամանակահատվածում ածխածնի երկօքսիդի կլանումը կուտակային է, քանի որ մաքուր օդում դրա կես կյանքը մոտ 5 ժամ է: Ածխածնի երկօքսիդի թունավորման ամենատարածված ախտանիշները կարող են նման լինել թունավորման և վարակների այլ տեսակների և ներառում են այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են. գլխացավ, սրտխառնոց, փսխում, գլխապտույտ, հոգնածություն և թուլության զգացում: Տուժած ընտանիքները հաճախ կարծում են, որ իրենք սննդային թունավորման զոհ են դարձել։ Երեխաները կարող են դյուրագրգիռ լինել և վատ սնվել: Նյարդաբանական ախտանիշները ներառում են շփոթություն, ապակողմնորոշում, մշուշոտ տեսողություն, սինկոպ (գիտակցության կորուստ) և նոպաներ: Ածխածնի երկօքսիդի թունավորման որոշ նկարագրություններ ներառում են ցանցաթաղանթի արյունահոսություն, ինչպես նաև արյան աննորմալ բալի կարմիր գույն: Կլինիկական ախտորոշումների մեծ մասում այս նշանները հազվադեպ են նկատվում: Այս «բալի» էֆեկտի օգտակարության դժվարություններից մեկն այն է, որ այն ուղղում է, կամ դիմակավորում, այլապես անառողջ տեսքը, քանի որ երակային հեմոգլոբինի հեռացման հիմնական էֆեկտն այն է, որ խեղդված մարդն ավելի նորմալ է երևում, կամ մեռած մարդհայտնվում է կենդանի, նման է կարմիր ներկերի ազդեցությանը զմռսման բաղադրության մեջ: Այս ներկման ազդեցությունը թթվածնից զերծ CO-ով թունավորված հյուսվածքներում կապված է մսի ներկման մեջ ածխածնի մոնօքսիդի առևտրային օգտագործման հետ: Ածխածնի երկօքսիդը նաև կապվում է այլ մոլեկուլների հետ, ինչպիսիք են միոգլոբինը և միտոքոնդրիալ ցիտոքրոմ օքսիդազը: Ածխածնի երկօքսիդի ազդեցությունը կարող է զգալի վնաս պատճառել սրտին և կենտրոնական նյարդային համակարգին, հատկապես գունատ գլոբուսում, որը հաճախ կապված է երկարատև քրոնիկ հիվանդությունների հետ: Ածխածնի երկօքսիդը կարող է լուրջ անբարենպաստ ազդեցություն ունենալ հղի կնոջ պտղի վրա:
Մարդու նորմալ ֆիզիոլոգիա
Ածխածնի երկօքսիդը բնական ճանապարհով արտադրվում է մարդու մարմնում՝ որպես ազդանշանային մոլեկուլ։ Այսպիսով, ածխածնի երկօքսիդը կարող է ֆիզիոլոգիական դեր ունենալ մարմնում՝ որպես նյարդային հաղորդիչ կամ հանգստացնող արյունատար անոթներ. Օրգանիզմում ածխածնի երկօքսիդի դերի պատճառով նրա նյութափոխանակության խանգարումները կապված են տարբեր հիվանդությունների, այդ թվում՝ նեյրոդեգեներացիայի, հիպերտոնիայի, սրտի անբավարարության և բորբոքումների հետ։
CO-ն գործում է որպես էնդոգեն ազդանշանային մոլեկուլ։
CO-ն կարգավորում է սրտանոթային ֆունկցիաները
CO-ն արգելակում է թրոմբոցիտների ագրեգացումը և կպչունությունը
CO-ն կարող է դեր ունենալ որպես պոտենցիալ թերապևտիկ միջոց
Մանրէաբանություն
Ածխածնի երկօքսիդը մեթանոգեն արխեաների բուծման հիմքն է, ացետիլ կոֆերմենտի A-ի շինանյութը: Սա թեմա է. նոր տարածքկենսաօրգանամետաղային քիմիա. Էքստրեմոֆիլ միկրոօրգանիզմներն այսպիսով կարող են նյութափոխանակել ածխածնի օքսիդը այնպիսի վայրերում, ինչպիսիք են հրաբուխների ջերմային օդանցքները: Բակտերիաներում ածխածնի օքսիդը արտադրվում է ածխածնի երկօքսիդի վերականգնմամբ ածխածնի մոնօքսիդ դեհիդրոգենազ ֆերմենտի միջոցով, որը Fe-Ni-S պարունակող սպիտակուց է: CooA-ն ածխածնի երկօքսիդի ընկալիչ սպիտակուց է: Դրա շրջանակը կենսաբանական ակտիվությունդեռ անհայտ. Այն կարող է լինել բակտերիաների և արխեաների ազդանշանային ուղու մի մասը: Նրա տարածվածությունը կաթնասունների մոտ հաստատված չէ։
Տարածվածություն
Ածխածնի օքսիդը հանդիպում է տարբեր բնական և արհեստական միջավայրերում:
Ածխածնի երկօքսիդը փոքր քանակությամբ առկա է մթնոլորտում՝ հիմնականում որպես հրաբխային գործունեության արդյունք, բայց նաև բնական և տեխնածին հրդեհների արդյունք է (օրինակ՝ անտառային հրդեհներ, մշակաբույսերի մնացորդների այրում և այրում։ շաքարեղեգ) Հանածո վառելիքի այրումը նույնպես նպաստում է ածխածնի օքսիդի առաջացմանը: Ածխածնի երկօքսիդը առաջանում է հալված հրաբխային ապարների մեջ լուծարված Երկրի թիկնոցում բարձր ճնշման տակ: Քանի որ ածխածնի երկօքսիդի բնական աղբյուրները փոփոխական են, չափազանց դժվար է ճշգրիտ չափել գազի բնական արտանետումները: Ածխածնի երկօքսիդը արագ քայքայվող ջերմոցային գազ է և ունի նաև անուղղակի ճառագայթային ազդեցություն՝ ավելացնելով մեթանի և տրոպոսֆերային օզոնի կոնցենտրացիաները մթնոլորտային այլ բաղադրիչների հետ քիմիական ռեակցիաների միջոցով (օրինակ՝ հիդրօքսիլ ռադիկալ, OH), որոնք հակառակ դեպքում կկործանեն դրանք: Մթնոլորտի բնական պրոցեսների միջոցով այն ի վերջո օքսիդացվում է ածխաթթու գազի: Ածխածնի երկօքսիդը և՛ կարճատև է մթնոլորտում (միջինում տևում է մոտ երկու ամիս), և՛ ունի տարածականորեն փոփոխական կոնցենտրացիան: Վեներայի մթնոլորտում ածխածնի երկօքսիդը առաջանում է ածխաթթու գազի ֆոտոդիսոցիացիայից էլեկտրամագնիսական ճառագայթում 169 նմ-ից կարճ ալիքի երկարությամբ: Միջին տրոպոսֆերայում իր երկարատև կենսունակության պատճառով ածխածնի մոնօքսիդը նաև օգտագործվում է որպես վնասակար նյութերի փետուրների տեղափոխման միջոց:
Քաղաքային աղտոտվածություն
Ածխածնի երկօքսիդը ժամանակավոր օդի աղտոտիչ է որոշ քաղաքային բնակավայրերում, հիմնականում ներքին այրման շարժիչների արտանետվող խողովակներից (ներառյալ տրանսպորտային միջոցները, շարժական և սպասման գեներատորները, սիզամարգահանող մեքենաները, էլեկտրական լվացող մեքենաները և այլն) և տարբեր այլ վառելիքների թերի այրումից (ներառյալ փայտ, ածուխ, փայտածուխ, նավթ, պարաֆին, պրոպան, բնական գազ և աղբ): CO-ով մեծ աղտոտվածություն կարելի է դիտել տիեզերքից քաղաքների վրայով:
Դերը գետնի մակարդակի օզոնի ձևավորման գործում
Ածխածնի երկօքսիդը ալդեհիդների հետ միասին քիմիական ռեակցիաների մի շարք ցիկլերի մի մասն է, որոնք առաջացնում են ֆոտոքիմիական մշուշ: Այն փոխազդում է հիդրօքսիլ ռադիկալի (OH) հետ՝ առաջացնելով HOCO ռադիկալ միջանկյալ նյութ, որն արագորեն ռադիկալ ջրածինը փոխանցում է O2՝ առաջացնելով պերօքսիդի ռադիկալ (HO2) և ածխածնի երկօքսիդ (CO2): Այնուհետև պերօքսիդի ռադիկալը փոխազդում է ազոտի օքսիդի (NO) հետ՝ առաջացնելով ազոտի երկօքսիդ (NO2) և հիդրօքսիլ ռադիկալ։ NO 2-ը ֆոտոլիզի միջոցով արտադրում է O(3P)՝ դրանով իսկ առաջացնելով O3 O2-ի հետ ռեակցիայից հետո: Քանի որ հիդրոքսիլ ռադիկալը ձևավորվում է NO2-ի ձևավորման ժամանակ, ածխածնի մոնօքսիդից սկսվող քիմիական ռեակցիաների հաջորդականության հավասարակշռությունը հանգեցնում է օզոնի ձևավորմանը՝ CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (որտեղ hν-ն վերաբերում է կլանված լույսի ֆոտոնին։ NO2 մոլեկուլի կողմից հաջորդականությամբ) Չնայած NO2-ի ստեղծումը կարևոր քայլ է, որը տանում է դեպի օզոնի ձևավորում ցածր մակարդակ, այն նաև մեծացնում է օզոնի քանակությունը մեկ այլ, որոշակիորեն փոխադարձաբար բացառող եղանակով՝ նվազեցնելով NO-ի քանակը, որը հասանելի է օզոնի հետ արձագանքելու համար:
Ներքին օդի աղտոտվածություն
Փակ միջավայրում ածխածնի երկօքսիդի կոնցենտրացիան հեշտությամբ կարող է հասնել մահացու մակարդակի: ԱՄՆ-ում տարեկան միջինը 170 մարդ է մահանում ոչ ավտոմոբիլային սպառման արտադրանքից, որոնք արտադրում են ածխածնի օքսիդ: Այնուամենայնիվ, Ֆլորիդայի Առողջապահության դեպարտամենտի տվյալներով՝ «ամեն տարի ավելի քան 500 ամերիկացիներ մահանում են ածխածնի երկօքսիդի պատահական ազդեցությունից, և հազարավոր մարդիկ Միացյալ Նահանգներում շտապ բժշկական օգնություն են պահանջում ածխածնի երկօքսիդի ոչ մահացու թունավորման համար»։ Այս արտադրատեսակները ներառում են վառելիքի այրման անսարք սարքեր, ինչպիսիք են վառարանները, միջակայքերը, ջրատաքացուցիչները և գազի և կերոսինի սենյակային տաքացուցիչները. մեխանիկական շարժիչ սարքավորումներ, ինչպիսիք են շարժական գեներատորները; բուխարիներ; և փայտածուխ, որն այրվում է տներում և այլ փակ տարածքներում: Թույնի վերահսկման կենտրոնների ամերիկյան ասոցիացիան (AAPCC) հաղորդել է ածխածնի երկօքսիդի թունավորման 15769 դեպք, որի արդյունքում 2007 թվականին մահացել է 39 մարդ: 2005 թվականին CPSC-ն հայտնել է 94 մահվան դեպք՝ կապված գեներատորից ածխածնի երկօքսիդի թունավորման հետ: Այս մահերից 47-ը տեղի է ունեցել հոսանքազրկման ժամանակ՝ ծանր պատճառով եղանակային պայմանները, այդ թվում՝ Կատրինա փոթորկի պատճառով։ Այնուամենայնիվ, մարդիկ մահանում են ածխածնի երկօքսիդի թունավորումից, որն առաջանում է ոչ պարենային ապրանքներից, ինչպիսիք են մեքենաները, որոնք աշխատում են իրենց տներին կից ավտոտնակներում: Հիվանդությունների վերահսկման և կանխարգելման կենտրոնը հայտնում է, որ տարեկան մի քանի հազար մարդ շտապ օգնության սենյակ է դիմում շմոլ գազից թունավորվելու համար:
Արյան մեջ առկայություն
Ածխածնի երկօքսիդը ներծծվում է շնչառության միջոցով և արյան մեջ մտնում թոքերի գազափոխանակության միջոցով: Այն նաև արտադրվում է հեմոգլոբինի նյութափոխանակության ընթացքում և արյան մեջ մտնում հյուսվածքներից և, հետևաբար, առկա է բոլոր նորմալ հյուսվածքներում, նույնիսկ եթե այն չի ընդունվում օրգանիզմ շնչառության միջոցով: Արյան մեջ շրջանառվող ածխածնի օքսիդի նորմալ մակարդակը տատանվում է 0%-ից 3%-ի սահմաններում, իսկ ծխողների մոտ ավելի բարձր է: Ածխածնի երկօքսիդի մակարդակը չի կարող գնահատվել ֆիզիկական հետազոտության միջոցով: Լաբորատոր հետազոտությունների համար անհրաժեշտ է արյան նմուշառում (զարկերակային կամ երակային) և լաբորատոր վերլուծություն CO-օքսիմետրի վրա: Բացի այդ, ոչ ինվազիվ կարբոքսիհեմոգլոբինը (SPCO) CO-ի իմպուլսային օքսիմետրիայով ավելի արդյունավետ է, քան ինվազիվ մեթոդները:
Աստղաֆիզիկա
Երկրից դուրս ածխածնի երկօքսիդը միջաստղային միջավայրում երկրորդ ամենաառատ մոլեկուլն է՝ մոլեկուլային ջրածնից հետո։ Իր անհամաչափության պատճառով ածխածնի մոնօքսիդի մոլեկուլը առաջացնում է շատ ավելի վառ սպեկտրային գծեր, քան ջրածնի մոլեկուլը, ինչը շատ ավելի հեշտ է դարձնում CO-ի հայտնաբերումը: Միջաստղային CO-ն առաջին անգամ հայտնաբերվել է ռադիոաստղադիտակների միջոցով 1970 թվականին: Ներկայումս այն մոլեկուլային գազի ամենատարածված ցուցիչն է գալակտիկաների միջաստղային միջավայրում, և մոլեկուլային ջրածինը կարող է հայտնաբերվել միայն ուլտրամանուշակագույն լույսի միջոցով, ինչը պահանջում է. տիեզերական աստղադիտակներ. Ածխածնի երկօքսիդի դիտարկումները տալիս են տեղեկատվության մեծ մասը մոլեկուլային ամպերի մասին, որոնցում ձևավորվում են աստղերի մեծ մասը: Beta Pictoris-ը, Պիկտոր համաստեղության երկրորդ ամենապայծառ աստղը, ցուցադրում է ինֆրակարմիր ճառագայթման ավելցուկ՝ համեմատած իր տեսակի սովորական աստղերի հետ՝ աստղի մոտ մեծ քանակությամբ փոշու և գազի (ներառյալ ածխածնի երկօքսիդի) պատճառով:
Արտադրություն
Ածխածնի երկօքսիդի արտադրության համար մշակվել են բազմաթիվ մեթոդներ։
Արդյունաբերական արտադրություն
CO-ի հիմնական արդյունաբերական աղբյուրը գեներատոր գազն է, որը հիմնականում պարունակում է ածխածնի մոնօքսիդ և ազոտ, որն արտադրվում է օդում բարձր ջերմաստիճանում ածխածնի այրման ժամանակ, երբ ավելցուկային ածխածին կա: Ջեռոցում օդն անցնում է կոքսի շերտով։ Սկզբում արտադրված CO2-ը հավասարակշռվում է մնացած տաք ածխի հետ՝ CO2 արտադրելու համար: CO2-ի ռեակցիան ածխածնի հետ CO-ի առաջացման համար նկարագրված է որպես Բուդուարի ռեակցիա։ 800°C-ից բարձր ջերմաստիճանում CO-ն գերակշռող արտադրանք է.
CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 կՋ/մոլ)
Մեկ այլ աղբյուր է «ջրային գազը»՝ ջրածնի և ածխածնի երկօքսիդի խառնուրդ, որն առաջանում է գոլորշու և ածխածնի էնդոթերմիկ ռեակցիայի արդյունքում.
H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 կՋ/մոլ)
Նմանատիպ այլ «սինգազներ» կարող են արտադրվել բնական գազից և այլ վառելիքից։ Ածխածնի երկօքսիդը նաև ածխածնի հետ մետաղական օքսիդի հանքաքարերի վերացման կողմնակի արտադրանք է.
MO + C → M + CO
Ածխածնի երկօքսիդը նույնպես արտադրվում է ածխածնի ուղղակի օքսիդացումից սահմանափակ քանակությամբ թթվածնի կամ օդի մեջ:
2C (s) + O 2 → 2СО (g)
Քանի որ CO-ն գազ է, նվազեցման գործընթացը կարող է վերահսկվել տաքացման միջոցով՝ օգտագործելով ռեակցիայի դրական (բարենպաստ) էնտրոպիան: Էլինգհեմի դիագրամը ցույց է տալիս, որ CO-ի ձևավորումը նախընտրելի է CO2-ի նկատմամբ բարձր ջերմաստիճաններՕ՜
Պատրաստում լաբորատորիայում
Ածխածնի օքսիդը կարելի է հեշտությամբ ձեռք բերել լաբորատորիայում մածուցիկ թթվի ջրազրկմամբ կամ oxalic թթու s, օրինակ, օգտագործելով խտացված ծծմբաթթու: Մեկ այլ մեթոդ է տաքացնել ցինկ մետաղի և կալցիումի կարբոնատի միատարր խառնուրդը, որն ազատում է CO և թողնում ցինկի օքսիդ և կալցիումի օքսիդ.
Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
Արծաթի նիտրատը և յոդոֆորմը նույնպես արտադրում են ածխածնի օքսիդ.
CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI
Կոորդինացիոն քիմիա
Մետաղների մեծ մասը կազմում է կոորդինացիոն համալիրներ, որոնք պարունակում են կովալենտորեն կցված ածխածնի օքսիդ: Ներսում միայն մետաղներ ցածր դասարաններօքսիդացումը կմիավորվի ածխածնի մոնօքսիդի լիգանների հետ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ անհրաժեշտ է բավարար էլեկտրոնի խտություն՝ հեշտացնելու համար մետաղական DXZ ուղեծրից դեպի π* մոլեկուլային ուղեծրի հակառակ նվիրատվությունը CO-ից: CO-ում ածխածնի ատոմի միայնակ զույգը նաև մետաղի վրա տալիս է էլեկտրոնային խտություն dx²-y²-ով՝ սիգմա կապ ստեղծելու համար: Էլեկտրոնների այս դոնորությունը դրսևորվում է նաև ցիս էֆեկտով, կամ ցիս դիրքում CO լիգանների լաբիլիզացիայով։ Նիկելի կարբոնիլը, օրինակ, ձևավորվում է ուղղակի համադրությունածխածնի երկօքսիդ և նիկել մետաղ.
Ni + 4 CO → Ni (CO) 4 (1 բար, 55 °C)
Այդ իսկ պատճառով խողովակի կամ դրա մի մասի նիկելը չպետք է երկարատև շփման մեջ լինի ածխածնի երկօքսիդի հետ: Նիկելի կարբոնիլը հեշտությամբ քայքայվում է մինչև Ni և CO, երբ շփվում է տաք մակերևույթների հետ, և այս մեթոդը օգտագործվում է նիկելի արդյունաբերական մաքրման համար Մոնդ գործընթացում: Նիկելի կարբոնիլում և այլ կարբոնիլներում ածխածնի վրա գտնվող էլեկտրոնային զույգը փոխազդում է մետաղի հետ. ածխածնի երկօքսիդը մետաղին տալիս է էլեկտրոնային զույգ: Նման իրավիճակներում ածխածնի մոնօքսիդը կոչվում է կարբոնիլ լիգանդ: Մետաղների ամենակարևոր կարբոնիլներից մեկը երկաթի պենտակարբոնիլն է՝ Fe(CO)5: Շատ մետաղական CO համալիրներ պատրաստվում են օրգանական լուծիչների դեկարբոնիլացման միջոցով, այլ ոչ թե CO-ից: Օրինակ՝ իրիդիումի տրիքլորիդը և տրիֆենիլֆոսֆինը փոխազդում են 2-մեթօքսիեթանոլի կամ DMF-ի եռման մեջ՝ առաջացնելով IrCl(CO) (PPh3)2։ Մետաղական կարբոնիլները կոորդինացիոն քիմիայում սովորաբար ուսումնասիրվում են ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի միջոցով։
Օրգանական քիմիա և տարրերի հիմնական խմբերի քիմիա
Ուժեղ թթուների և ջրի առկայության դեպքում ածխածնի օքսիդը փոխազդում է ալկենների հետ և առաջանում է կարբոքսիլաթթուներմի գործընթացում, որը հայտնի է որպես Koch-Haaf ռեակցիաներ: Գուտերման-Կոխի ռեակցիայի ժամանակ արենները վերածվում են բենզալդեհիդի ածանցյալների՝ AlCl3-ի և HCl-ի առկայության դեպքում։ Օրգանոլիտի միացությունները (օրինակ՝ բուտիլիթիումը) փոխազդում են ածխածնի օքսիդի հետ, սակայն այդ ռեակցիաները գիտականորեն քիչ կիրառություն ունեն։ Չնայած CO-ն փոխազդում է կարբոկատիոնների և կարբանիոնների հետ, այն համեմատաբար անգործուն է օրգանական միացությունների նկատմամբ՝ առանց մետաղական կատալիզատորների միջամտության: Հիմնական խմբի ռեակտիվներով CO-ն ենթարկվում է մի քանի նշանակալի ռեակցիաների: CO-ի քլորացումը արդյունաբերական գործընթաց է, որի արդյունքում առաջանում է ֆոսգենի կարևոր միացությունը: Բորանի հետ CO-ն առաջացնում է հավելանյութ՝ H3BCO, որը իզոէլեկտրոնային է ացիլիում + կատիոնի հետ։ CO-ն փոխազդում է նատրիումի հետ՝ ստեղծելով դրանից ստացված արտադրանք S-S միացումներ. Ցիկլոհեքսահեգեքսոն կամ տրիկինոյլ (C6O6) և ցիկլոպենտանեպենտոն կամ լեյկոնաթթու (C5O5) միացությունները, որոնք մինչ այժմ ստացվել են միայն հետքի քանակով, կարելի է համարել որպես ածխածնի մոնօքսիդի պոլիմերներ։ 5 ԳՊա-ից ավելի ճնշման դեպքում ածխածնի մոնօքսիդը վերածվում է ածխածնի և թթվածնի պինդ պոլիմերի։ Մթնոլորտային ճնշման դեպքում այն մետակայուն է, բայց հզոր պայթուցիկ է։
Օգտագործումը
Քիմիական արդյունաբերություն
Ածխածնի երկօքսիդը արդյունաբերական գազ է, որն ունի բազմաթիվ կիրառություններ զանգվածային քիմիական նյութերի արտադրության մեջ: Մեծ քանակությամբ ալդեհիդներ են առաջանում ալկենների, ածխածնի օքսիդի և H2-ի հիդրոֆորմիլացման ռեակցիայի արդյունքում։ Shell գործընթացում հիդրոֆորմիլացումը հնարավորություն է տալիս ստեղծել լվացող միջոցների պրեկուրսորներ: Ֆոսգենը, որն օգտակար է իզոցիանատների, պոլիկարբոնատների և պոլիուրեթանների արտադրության համար, արտադրվում է մաքրված ածխածնի մոնօքսիդը և քլորի գազը ծակոտկեն շերտի միջով անցնելով։ ակտիվացված ածխածին, որը ծառայում է որպես կատալիզատոր։ Այս միացության համաշխարհային արտադրությունը 1989 թվականին գնահատվել է 2,74 միլիոն տոննա:
CO + Cl2 → COCl2
Մեթանոլը արտադրվում է ածխածնի մոնօքսիդի հիդրոգենացման արդյունքում։ Հարակից ռեակցիայի ժամանակ ածխածնի մոնօքսիդի հիդրոգենացումը ներառում է C-C կապի ձևավորում, ինչպես Ֆիշեր-Տրոպշ պրոցեսում, որտեղ ածխածնի երկօքսիդը հիդրոգենացվում է հեղուկ ածխաջրածնային վառելիքի: Այս տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ածուխը կամ կենսազանգվածը վերածել դիզելային վառելիքի։ Մոնսանտոյի գործընթացում ածխածնի մոնօքսիդը և մեթանոլը փոխազդում են ռոդիումի կատալիզատորի և միատարր հիդրոիոդաթթվի առկայության դեպքում՝ առաջացնելով քացախաթթու։ Այս գործընթացը պատասխանատու է մեծամասնության համար արդյունաբերական արտադրությունքացախաթթու. IN արդյունաբերական մասշտաբով, մաքուր ածխածնի երկօքսիդը օգտագործվում է նիկելի մաքրման համար Մոնդ գործընթացում։
Մսի ներկում
Ածխածնի երկօքսիդը օգտագործվում է ԱՄՆ-ում փոփոխված մթնոլորտային փաթեթավորման համակարգերում, հիմնականում թարմ մսամթերքի փաթեթավորման մեջ, ինչպիսիք են տավարի միսը, խոզի միսը և ձուկը՝ իրենց թարմ տեսքը պահպանելու համար: Ածխածնի երկօքսիդը միաձուլվում է միոգլոբինի հետ՝ ձևավորելով կարբոքսիմյոգլոբին՝ վառ բալի կարմիր պիգմենտ: Կարբոքսիմյոգլոբինն ավելի կայուն է, քան միոգլոբինի օքսիդացված ձևը՝ օքսիմյոգլոբինը, որը կարող է օքսիդանալ մինչև մետմիոգլոբին շագանակագույն պիգմենտը։ Այս կայուն կարմիր գույնը կարող է շատ ավելի երկար մնալ, քան սովորական փաթեթավորված միսը: Այս գործընթացն օգտագործող բույսերում օգտագործվող ածխածնի օքսիդի բնորոշ մակարդակները կազմում են 0,4% և 0,5%: Այս տեխնոլոգիան առաջին անգամ ճանաչվել է որպես «ընդհանուր առմամբ անվտանգ» (GRAS) ԱՄՆ Սննդամթերքի և դեղերի վարչության (FDA) կողմից 2002 թվականին՝ որպես երկրորդական փաթեթավորման համակարգ օգտագործելու համար և չի պահանջում պիտակավորում: 2004 թվականին FDA-ն հաստատեց CO-ն որպես փաթեթավորման առաջնային մեթոդ՝ նշելով, որ CO-ն չի քողարկում փչացող հոտերը: Չնայած այս որոշմանը, այն մնում է վիճելի հարցայն մասին, թե արդյոք այս մեթոդը քողարկում է սննդի փչացումը: 2007 թվականին ԱՄՆ Ներկայացուցիչների պալատում առաջարկվեց օրինագիծ՝ փոփոխված ածխածնի երկօքսիդի փաթեթավորման գործընթացը գունավոր հավելում անվանելու համար, սակայն օրինագիծը չընդունվեց: Այս փաթեթավորման գործընթացն արգելված է շատ այլ երկրներում, այդ թվում՝ Ճապոնիայում, Սինգապուրում և Եվրոպական Միությունում:
Դեղ
Կենսաբանության մեջ ածխածնի օքսիդը բնականաբար արտադրվում է հեմոօքսիգենազ 1-ի և հեմ 2-ի գործողությամբ՝ հեմոգլոբինի քայքայման արդյունքում: Այս գործընթացը նորմալ մարդկանց մոտ արտադրում է որոշակի քանակությամբ կարբոքսիհեմոգլոբին, նույնիսկ եթե նրանք չեն ներշնչում ածխածնի օքսիդը: 1993 թվականին առաջին անգամ հայտնելով, որ ածխածնի մոնօքսիդը նորմալ նեյրոհաղորդիչ է, ինչպես նաև այն երեք գազերից մեկը, որոնք բնականաբար կարգավորում են մարմնի բորբոքային ռեակցիաները (մյուս երկուսը ազոտի օքսիդ և ջրածնի սուլֆիդ են), ածխածնի օքսիդը մեծ կլինիկական ուշադրության է արժանացել որպես կենսաբանական: կարգավորիչ.. Հայտնի է, որ շատ հյուսվածքներում բոլոր երեք գազերը գործում են որպես հակաբորբոքային նյութեր, վազոդիլացնողներ և նեովոսկուլյար աճի խթանիչներ: Այնուամենայնիվ, այս խնդիրները բարդ են, քանի որ նեովոսկուլյար աճը միշտ չէ, որ ձեռնտու է, քանի որ այն դեր է խաղում ուռուցքի աճի, ինչպես նաև թաց մակուլյար դեգեներացիայի զարգացման մեջ, մի հիվանդություն, որի ռիսկը ծխելու դեպքում մեծանում է 4-6 անգամ ( հիմնական աղբյուրըարյան մեջ ածխածնի մոնօքսիդ, մի քանի անգամ ավելի, քան բնական արտադրությունը): Տեսություն կա, որ որոշ նյարդային բջիջների սինապսներում, երբ պահպանվում են երկարաժամկետ հիշողությունները, ընդունող բջիջը արտադրում է ածխածնի մոնօքսիդ, որը հետ է ուղարկվում ուղարկող խցիկ՝ հետագայում այն ավելի հեշտ փոխանցելով: Ոմանք այդպիսին են նյարդային բջիջները, ապացուցված է, որ պարունակում է գուանիլատ ցիկլազ՝ ֆերմենտ, որն ակտիվանում է ածխածնի մոնօքսիդի միջոցով։ Աշխարհի բազմաթիվ լաբորատորիաներ ածխածնի երկօքսիդի հետ կապված հետազոտություններ են անցկացրել՝ կապված դրա հակաբորբոքային և ցիտոպրոտեկտիվ հատկությունների հետ: Այս հատկությունները կարող են օգտագործվել մի շարք պաթոլոգիական պայմանների զարգացումը կանխելու համար, ներառյալ իշեմիկ ռեպերֆուզիայի վնասվածքը, փոխպատվաստման մերժումը, աթերոսկլերոզը, ծանր sepsis, ծանր մալարիան կամ աուտոիմուն հիվանդությունները: Կլինիկական փորձարկումներ են անցկացվել մարդկանց վրա, սակայն արդյունքները դեռ չեն հրապարակվել։
Ածխածնի օքսիդը կամ ածխածնի օքսիդը (CO) անգույն, անհոտ և անհամ գազ է։ Այրվում է կապույտ բոցով, ինչպես ջրածինը։ Դրա պատճառով քիմիկոսները 1776 թվականին այն շփոթեցին ջրածնի հետ, երբ նրանք առաջին անգամ արտադրեցին ածխածնի երկօքսիդ՝ ցինկի օքսիդը ածխածնի հետ տաքացնելով: Այս գազի մոլեկուլն ունի ուժեղ եռակի կապ, ինչպես ազոտի մոլեկուլը։ Այդ իսկ պատճառով նրանց միջև կան որոշ նմանություններ՝ հալման և եռման կետերը գրեթե նույնն են։ Ածխածնի մոնօքսիդի մոլեկուլն ունի բարձր իոնացման ներուժ։
Երբ ածխածնի երկօքսիդը օքսիդանում է, այն ձևավորում է ածխաթթու գազ։ Այս ռեակցիան ազատում է մեծ քանակությամբ ջերմային էներգիա։ Ահա թե ինչու ածխածնի օքսիդը օգտագործվում է ջեռուցման համակարգերում:
Ցածր ջերմաստիճանում ածխածնի օքսիդը գրեթե չի փոխազդում այլ նյութերի հետ, բարձր ջերմաստիճանի դեպքում իրավիճակն այլ է։ Տարբեր օրգանական նյութերի ավելացման ռեակցիաները տեղի են ունենում շատ արագ։ CO-ի և թթվածնի խառնուրդը որոշակի համամասնություններով շատ վտանգավոր է՝ դրա պայթյունի հնարավորության պատճառով։
Ածխածնի երկօքսիդի արտադրություն
Լաբորատոր պայմաններում ածխածնի օքսիդն առաջանում է տարրալուծման արդյունքում։ Առաջանում է տաք խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ կամ այն ֆոսֆորի օքսիդի միջով անցնելիս։ Մյուս մեթոդը մածուցիկ և օքսալաթթուների խառնուրդը որոշակի ջերմաստիճանի տաքացնելն է։ Զարգացած CO-ն կարող է հեռացվել այս խառնուրդից՝ այն անցնելով բարիտ ջրի միջով (հագեցած լուծույթ):
Ածխածնի երկօքսիդի վտանգ
Ածխածնի երկօքսիդը չափազանց վտանգավոր է մարդկանց համար։ Այն առաջացնում է ծանր թունավորումներ և հաճախ կարող է հանգեցնել մահվան: Բանն այն է, որ ածխածնի երկօքսիդը արյան մեջ առկա հեմոգլոբինի հետ արձագանքելու հատկություն ունի, որը թթվածին է տեղափոխում մարմնի բոլոր բջիջները։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է կարբոհեմոգլոբին։ Թթվածնի պակասի պատճառով բջիջները սով են ապրում։
Թունավորման հետևյալ ախտանիշները կարելի է առանձնացնել՝ սրտխառնոց, փսխում, գլխացավ, գունային տեսողության կորուստ, շնչառական խանգարումներ և այլն: Շմոլ գազի թունավորումով տառապող անձը պետք է հնարավորինս շուտ առաջին բուժօգնություն ստանա։ Նախ պետք է նրան դուրս հանել մաքուր օդ ու քթին դնել ամոնիակով թաթախված բամբակյա շվաբր։ Այնուհետև քսեք տուժածի կրծքավանդակը և տաքացնող բարձիկներ քսեք նրա ոտքերին: Առաջարկվում է շատ տաք հեղուկներ: Ախտանիշները հայտնաբերելուց անմիջապես հետո պետք է բժիշկ կանչեք:
Յուրաքանչյուր ոք, ով ստիպված է եղել զբաղվել ջեռուցման համակարգերի շահագործման հետ՝ վառարաններ, կաթսաներ, կաթսաներ, ջրատաքացուցիչներ, որոնք նախատեսված են ցանկացած ձևով կենցաղային վառելիքի համար, գիտեն, թե որքան վտանգավոր է ածխածնի երկօքսիդը մարդկանց համար: Բավականին դժվար է այն չեզոքացնել գազային վիճակում, ածխածնի երկօքսիդի դեմ պայքարելու արդյունավետ տնային մեթոդներ չկան, ուստի պաշտպանիչ միջոցների մեծ մասը ուղղված է օդում ածխածնի օքսիդի կանխարգելմանը և ժամանակին հայտնաբերմանը:
Թունավոր նյութի հատկությունները
Ածխածնի երկօքսիդի բնույթի և հատկությունների մեջ արտասովոր ոչինչ չկա: Ըստ էության, դա ածուխի կամ ածուխ պարունակող վառելիքի մասնակի օքսիդացման արդյունք է։ Ածխածնի երկօքսիդի բանաձևը պարզ և պարզ է՝ CO, քիմիական առումով՝ ածխածնի օքսիդ։ Ածխածնի մեկ ատոմը կապված է թթվածնի ատոմի հետ։ Օրգանական վառելիքի այրման գործընթացների բնույթն այնպիսին է, որ ածխածնի օքսիդը ցանկացած բոցի անբաժանելի մասն է:
Վառարանում տաքացնելիս ածուխները, հարակից վառելանյութերը, տորֆը և վառելափայտը գազաֆիկացվում են ածխածնի օքսիդի և միայն դրանից հետո այրվում օդի ներհոսքով: Եթե ածխաթթու գազը այրման պալատից արտահոսել է սենյակ, այն կմնա կայուն վիճակում մինչև այն պահը, երբ ածխածնի հոսքը օդափոխության միջոցով հեռացվի սենյակից կամ կուտակվի՝ լրացնելով ամբողջ տարածությունը՝ հատակից առաստաղ: Վերջին դեպքում միայն ածխածնի երկօքսիդի էլեկտրոնային սենսորը կարող է փրկել իրավիճակը՝ արձագանքելով սենյակի մթնոլորտում թունավոր գոլորշիների կոնցենտրացիայի չնչին աճին:
Ինչ դուք պետք է իմանաք ածխածնի երկօքսիդի մասին.
- IN ստանդարտ պայմաններածխածնի երկօքսիդի խտությունը 1,25 կգ/մ3 է, որը շատ մոտ է օդի տեսակարար կշռին՝ 1,25 կգ/մ3։ Տաք և նույնիսկ տաք մոնօքսիդը հեշտությամբ բարձրանում է առաստաղ, և երբ սառչում է, նստում և խառնվում է օդի հետ;
- Ածխածնի երկօքսիդն անհամ է, անգույն և անհոտ, նույնիսկ բարձր կոնցենտրացիաներում.
- Ածխածնի օքսիդի ձևավորումը սկսելու համար բավական է ածխածնի հետ շփվող մետաղը տաքացնել մինչև 400-500 o C ջերմաստիճանի;
- Գազը ունակ է այրվել օդում՝ ազատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն՝ մոտավորապես 111 կՋ/մոլ։
Ոչ միայն ածխածնի օքսիդի ինհալացիա է վտանգավոր, այլ գազ-օդ խառնուրդը կարող է պայթել, երբ ծավալի կոնցենտրացիան հասնում է 12,5%-ից մինչև 74%: Այս առումով գազային խառնուրդը նման է կենցաղային մեթան, բայց շատ ավելի վտանգավոր, քան ցանցային գազը։
Մեթանը ավելի թեթև է, քան օդը և ավելի քիչ թունավոր, երբ ներշնչվում է, բացի այդ, գազի հոսքին հատուկ հավելանյութի՝ մերկապտանի ավելացման շնորհիվ, նրա առկայությունը սենյակում հեշտությամբ կարելի է հայտնաբերել հոտով: Եթե խոհանոցը թեթևակի գազավորված է, կարող եք մտնել սենյակ և օդափոխել այն՝ առանց առողջական որևէ հետևանքի։
Ածխածնի երկօքսիդի դեպքում ամեն ինչ ավելի բարդ է: CO-ի և օդի սերտ հարաբերությունները թույլ չեն տալիս թունավոր գազային ամպի արդյունավետ հեռացումը: Քանի որ սառչում է, գազի ամպը աստիճանաբար կտեղավորվի հատակի տարածքում: Եթե ածխածնի երկօքսիդի դետեկտորը գործարկվի, կամ վառարանից կամ պինդ վառելիքի կաթսայից հայտնաբերվի այրման արտադրանքի արտահոսք, անհրաժեշտ է անհապաղ միջոցներ ձեռնարկել օդափոխության համար, հակառակ դեպքում առաջինը կտուժեն երեխաներն ու ընտանի կենդանիները:
Ածխածնի երկօքսիդի ամպի այս հատկությունը նախկինում լայնորեն օգտագործվում էր կրծողների և ուտիճների դեմ պայքարելու համար, սակայն գազի հարձակման արդյունավետությունը շատ ավելի ցածր է։ ժամանակակից միջոցներ, իսկ թունավորվելու վտանգը անհամաչափ ավելի մեծ է։
Ձեր տեղեկությունների համար! CO գազի ամպը, օդափոխության բացակայության դեպքում, կարող է երկար ժամանակ պահպանել իր հատկությունները անփոփոխ:
Եթե նկուղներում, կոմունալ սենյակներում, կաթսայատներում, նկուղներում ածխածնի օքսիդի կուտակման կասկած կա, ապա առաջին քայլը առավելագույն օդափոխության ապահովումն է՝ 3-4 միավոր ժամում գազի փոխարժեքով։
Սենյակում գոլորշիների առաջացման պայմանները
Ածխածնի օքսիդը կարող է արտադրվել՝ օգտագործելով տասնյակ քիմիական ռեակցիաներ, սակայն դա պահանջում է հատուկ ռեակտիվներ և պայմաններ դրանց փոխազդեցության համար: Այս կերպ գազից թունավորվելու վտանգը գործնականում զրոյական է։ Կաթսայատան կամ խոհանոցի տարածքում ածխածնի օքսիդի առաջացման հիմնական պատճառները մնում են երկու գործոն.
- Այրման արտադրանքի վատ նախագիծ և մասնակի հոսք այրման աղբյուրից խոհանոցի տարածք;
- Կաթսայի, գազի և վառարանի սարքավորումների ոչ պատշաճ շահագործում;
- Պլաստիկ, էլեկտրալարերի, պոլիմերային ծածկույթների և նյութերի հրդեհներ և տեղական հրդեհներ.
- Թափոն գազեր կոյուղագծերից.
Ածխածնի երկօքսիդի աղբյուրը կարող է լինել մոխրի երկրորդական այրումը, ծխնելույզներում չամրացված մուրի նստվածքները, մուրը և խեժը, որոնք ներկառուցված են բուխարիի թաղանթների և մուր կրակմարիչների աղյուսի մեջ:
Ամենից հաճախ գազի CO-ի աղբյուրը մխացող ածուխներն են, որոնք այրվում են կրակատուփում, երբ փականը փակ է: Հատկապես մեծ քանակությամբ գազ է արտանետվում վառելափայտի ջերմային տարրալուծման ժամանակ օդի բացակայության դեպքում, գազի ամպի մոտավորապես կեսը զբաղեցնում է ածխածնի երկօքսիդը: Հետևաբար, մսամթերքի և ձկան ծխելու հետ կապված ցանկացած փորձ՝ օգտագործելով մառախուղը, որը ստացվում է մռայլ թրթուրներից, պետք է իրականացվեն միայն բաց երկնքի տակ:
Եփելու ժամանակ կարող է հայտնվել նաև փոքր քանակությամբ ածխածնի օքսիդ։ Օրինակ, յուրաքանչյուր ոք, ով հանդիպել է խոհանոցում փակ կրակի տուփով գազի ջեռուցման կաթսաների տեղադրմանը, գիտի, թե ինչպես են ածխածնի երկօքսիդի սենսորները արձագանքում. տապակած կարտոֆիլկամ եռացող յուղի մեջ եփած ցանկացած մթերք։
Ածխածնի երկօքսիդի նենգ բնույթը
Ածխածնի երկօքսիդի հիմնական վտանգն այն է, որ անհնար է զգալ և զգալ դրա առկայությունը սենյակի մթնոլորտում, քանի դեռ գազը օդի հետ չի մտնում շնչառական համակարգ և չի լուծվում արյան մեջ:
CO-ի ներշնչման հետևանքները կախված են օդում գազի կոնցենտրացիայից և սենյակում մնալու տևողությունից.
- Գլխացավը, տհաճությունը և քնկոտ վիճակի զարգացումը սկսվում են, երբ օդում գազի ծավալային պարունակությունը կազմում է 0,009-0,011%: Ֆիզիկապես առողջ մարդկարող է դիմակայել մինչև երեք ժամ աղտոտված մթնոլորտի ազդեցությանը.
- Սրտխառնոց, մկանային ուժեղ ցավ, ցնցումներ, ուշագնացություն, կողմնորոշման կորուստ կարող են զարգանալ 0,065-0,07% կոնցենտրացիայի դեպքում: Սենյակում անցկացրած ժամանակը մինչև անխուսափելի հետևանքների առաջացումը կազմում է ընդամենը 1,5-2 ժամ;
- Երբ ածխածնի երկօքսիդի կոնցենտրացիան 0,5%-ից բարձր է, նույնիսկ գազով աղտոտված տարածքում մի քանի վայրկյան մնալը նշանակում է մահ։
Նույնիսկ եթե մարդն ինքնուրույն դուրս է եկել ածխածնի երկօքսիդի բարձր կոնցենտրացիա ունեցող սենյակից, նա դեռ բժշկական օգնության և հակաթույնների օգտագործման կարիք կունենա, քանի որ թունավորման հետևանքները. շրջանառու համակարգիսկ ուղեղային շրջանառության խանգարումները դեռ կհայտնվեն, միայն մի փոքր ուշ։
Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլները հեշտությամբ ներծծվում են ջրով և աղի լուծույթներ. Հետեւաբար, սովորական սրբիչներն ու անձեռոցիկները, որոնք խոնավանում են ցանկացած հասանելի ջրով, հաճախ օգտագործվում են որպես առաջին հասանելի պաշտպանության միջոց: Սա թույլ է տալիս մի քանի րոպեով դադարեցնել ածխածնի երկօքսիդի ներթափանցումը ձեր օրգանիզմ, մինչև որ կարողանաք դուրս գալ սենյակից:
Ածխածնի երկօքսիդի այս հատկությունը հաճախ չարաշահվում է ջեռուցման սարքավորումների որոշ սեփականատերերի կողմից, որոնք ունեն ներկառուցված CO սենսորներ: Երբ զգայուն սենսորը գործարկվում է, սենյակը օդափոխելու փոխարեն սարքը հաճախ պարզապես ծածկում են թաց սրբիչով: Արդյունքում, տասնյակ նման մանիպուլյացիաներից հետո ածխածնի երկօքսիդի սենսորը խափանում է, և թունավորման վտանգը մեծանում է մեծության կարգով։
Ածխածնի երկօքսիդի հայտնաբերման տեխնիկական համակարգեր
Փաստորեն, այսօր ածխածնի երկօքսիդի դեմ հաջողությամբ պայքարելու միայն մեկ միջոց կա՝ օգտագործելով հատուկ էլեկտրոնային սարքեր և սենսորներ, որոնք գրանցում են CO-ի ավելցուկային կոնցենտրացիան սենյակում: Դուք, իհարկե, կարող եք ավելի պարզ բան անել, օրինակ՝ տեղադրել հզոր օդափոխություն, ինչպես անում են նրանք, ովքեր սիրում են հանգստանալ իսկական աղյուսով բուխարիի մոտ։ Բայց նման լուծույթում կա շմոլ գազից թունավորվելու որոշակի վտանգ՝ խողովակի մեջ հոսքի ուղղությունը փոխելիս, և բացի այդ, ուժեղ քարշի տակ ապրելը նույնպես այնքան էլ լավ չէ առողջության համար։
Ածխածնի երկօքսիդի սենսորային սարք
Բնակելի և բնակավայրերի մթնոլորտում ածխածնի երկօքսիդի պարունակության վերահսկման խնդիրը կոմունալ սենյակներԱյսօր այն նույնքան ակտուալ է, որքան հրդեհի կամ գողոնի ահազանգի առկայությունը:
Մասնագիտացված ջեռուցման և գազի սարքավորումների խանութներում կարող եք ձեռք բերել գազի պարունակության մոնիտորինգի սարքերի մի քանի տարբերակ.
- Քիմիական ահազանգեր;
- Ինֆրակարմիր սկաներներ;
- Պինդ վիճակի սենսորներ.
Սարքի զգայուն սենսորը սովորաբար հագեցած է էլեկտրոնային տախտակով, որն ապահովում է հզորությունը, չափաբերումը և ազդանշանի փոխակերպումը ցուցումների հասկանալի ձևի: Սա կարող է լինել պարզապես կանաչ և կարմիր լուսադիոդներ վահանակի վրա, ձայնային ազդանշան, թվային տեղեկատվություն համակարգչային ցանցին ազդանշան տալու համար կամ ավտոմատ փականի կառավարման զարկերակ, որն անջատում է կենցաղային գազի մատակարարումը ջեռուցման կաթսա:
Հասկանալի է, որ վերահսկվող անջատիչ փականով սենսորների օգտագործումը անհրաժեշտ միջոց է, բայց հաճախ ջեռուցման սարքավորումների արտադրողները միտումնավոր կառուցում են «անհեթեթություն»՝ գազային սարքավորումների անվտանգության հետ կապված բոլոր տեսակի մանիպուլյացիաներից խուսափելու համար:
Քիմիական և պինդ վիճակի հսկողության գործիքներ
Քիմիական ցուցիչով սենսորի ամենաէժան և մատչելի տարբերակը պատրաստված է ցանցային կոլբայի տեսքով՝ հեշտությամբ թափանցելի օդի համար։ Կոլբայի ներսում կան երկու էլեկտրոդներ, որոնք բաժանված են ծակոտկեն միջնորմով, որը ներծծված է ալկալային լուծույթով: Ածխածնի երկօքսիդի հայտնվելը հանգեցնում է էլեկտրոլիտի ածխացմանը, սենսորի հաղորդունակությունը կտրուկ ընկնում է, ինչը էլեկտրոնիկան անմիջապես կարդում է որպես տագնապի ազդանշան։ Տեղադրվելուց հետո սարքը գտնվում է ոչ ակտիվ վիճակում և չի գործում այնքան ժամանակ, քանի դեռ օդում ածխածնի մոնօքսիդի հետքեր չկան, որոնք գերազանցում են թույլատրելի կոնցենտրացիան:
Պինդ վիճակի սենսորներն օգտագործում են երկշերտ տոպրակներ անագի երկօքսիդի և ռութենիումի փոխարեն ալկալիներով ներծծված ասբեստի կտորի փոխարեն: Օդում գազի հայտնվելը սենսորային սարքի կոնտակտների միջև խզում է առաջացնում և ավտոմատ կերպով ահազանգում է:
Սկաներներ և էլեկտրոնային պահակներ
Ինֆրակարմիր սենսորներ, որոնք գործում են շրջակա օդի սկանավորման սկզբունքով: Ներկառուցված ինֆրակարմիր սենսորը ընկալում է լազերային LED-ի փայլը և փոխում է գազի կլանման ինտենսիվությունը ջերմային ճառագայթումգործարկիչ սարքը միացված է:
CO-ն շատ լավ կլանում է սպեկտրի ջերմային մասը, ուստի նման սարքերը գործում են պահակ կամ սկաների ռեժիմում: Սկանավորման արդյունքը կարող է ցուցադրվել երկգույն ազդանշանի կամ թվային կամ գծային մասշտաբով օդում ածխածնի երկօքսիդի քանակի ցուցման տեսքով:
Որ սենսորն է ավելի լավ
Ածխածնի երկօքսիդի սենսորը ճիշտ ընտրելու համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել գործառնական ռեժիմը և այն սենյակի բնույթը, որտեղ պետք է տեղադրվի սենսորային սարքը: Օրինակ, հնացած համարվող քիմիական տվիչները հիանալի աշխատում են կաթսայատներում և կոմունալ սենյակներում: Ձեր տանը կամ արտադրամասում կարող է տեղադրվել ածխածնի երկօքսիդի հայտնաբերման էժան սարք: Խոհանոցում ցանցը արագ ծածկվում է փոշու և ճարպի նստվածքներով, ինչը կտրուկ նվազեցնում է քիմիական կոնի զգայունությունը:
Պինդ վիճակում ածխածնի երկօքսիդի սենսորները հավասարապես լավ են աշխատում բոլոր պայմաններում, սակայն դրանք աշխատելու համար պահանջում են հզոր արտաքին էներգիայի աղբյուր: Սարքի արժեքը ավելի բարձր է, քան քիմիական սենսորային համակարգերի գինը։
Ինֆրակարմիր սենսորներն այսօր ամենատարածվածն են: Դրանք ակտիվորեն օգտագործվում են բնակելի անհատական ջեռուցման կաթսաների անվտանգության համակարգերի ամբողջականացման համար: Միևնույն ժամանակ, կառավարման համակարգի զգայունությունը գործնականում չի փոխվում ժամանակի ընթացքում փոշու կամ օդի ջերմաստիճանի պատճառով: Ավելին, նման համակարգերը, որպես կանոն, ունեն ներկառուցված թեստավորման և տրամաչափման մեխանիզմներ, ինչը թույլ է տալիս պարբերաբար ստուգել դրանց կատարումը։
Ածխածնի երկօքսիդի մոնիտորինգի սարքերի տեղադրում
Ածխածնի երկօքսիդի սենսորները պետք է տեղադրվեն և սպասարկվեն բացառապես որակավորված անձնակազմի կողմից: Պարբերաբար գործիքները ենթակա են ստուգման, ստուգաչափման, պահպանման և փոխարինման:
Սենսորը պետք է տեղադրվի գազի աղբյուրից 1-ից 4 մ հեռավորության վրա, պատյան կամ հեռակառավարման սենսորները տեղադրված են հատակի մակարդակից 150 սմ բարձրության վրա և պետք է չափավորվեն ըստ զգայունության վերին և ստորին շեմերի:
Բնակելի շենքերում ածխածնի երկօքսիդի դետեկտորների ծառայության ժամկետը 5 տարի է:
Եզրակացություն
Ածխածնի օքսիդի առաջացման դեմ պայքարը պահանջում է խնամք և պատասխանատու վերաբերմունք տեղադրված սարքավորումների նկատմամբ։ Սենսորների հետ կապված ցանկացած փորձ, հատկապես կիսահաղորդչային, կտրուկ նվազեցնում է սարքի զգայունությունը, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է ածխածնի երկօքսիդի պարունակության ավելացմանը խոհանոցի և ամբողջ բնակարանի մթնոլորտում՝ դանդաղ թունավորելով նրա բոլոր բնակիչներին: Ածխածնի երկօքսիդի մոնիտորինգի խնդիրն այնքան լուրջ է, որ հնարավոր է, որ ապագայում սենսորների օգտագործումը պարտադիր դառնա անհատական ջեռուցման բոլոր կատեգորիաների համար։
Ածխածնի օքսիդներ
Վերջին տարիներըՄանկավարժական գիտության մեջ նախապատվությունը տրվում է անձին ուղղված ուսուցմանը։ Անհատական անհատականության գծերի ձևավորումը տեղի է ունենում գործունեության ընթացքում՝ ուսում, խաղ, աշխատանք: Ահա թե ինչու կարևոր գործոնուսուցումը ուսուցման գործընթացի կազմակերպումն է, ուսուցչի և ուսանողների և ուսանողների միջև հարաբերությունների բնույթը: Այս գաղափարների հիման վրա ես փորձում եմ յուրովի կառուցել ուսումնական գործընթացը։ Միաժամանակ, յուրաքանչյուր ուսանող ընտրում է նյութի ուսումնասիրության իր տեմպը, հնարավորություն ունի աշխատելու իրեն հասանելի մակարդակով, հաջողության իրավիճակում։ Դասի ընթացքում հնարավոր է յուրացնել և կատարելագործել ոչ միայն առարկայական, այլև այնպիսի ընդհանուր կրթական հմտություններ, ինչպիսիք են կրթական նպատակ դնելը, դրան հասնելու միջոցներն ու ուղիները ընտրելը, սեփական ձեռքբերումների մոնիտորինգը և սխալների ուղղումը: Սովորողները սովորում են աշխատել գրականության հետ, կատարել նշումներ, գծապատկերներ, գծագրեր, աշխատել խմբով, զույգերով, անհատական, վարել կարծիքների կառուցողական փոխանակում, տրամաբանորեն տրամաբանել և եզրակացություններ անել։
Նման դասեր անցկացնելը հեշտ չէ, բայց եթե հաջողվում ես, բավարարվածություն ես զգում։ Ես առաջարկում եմ սցենար իմ դասերից մեկի համար: Դրան մասնակցում էին գործընկերները, ղեկավարությունը և հոգեբանը։
Դասի տեսակը.Նոր նյութ սովորելը.
Նպատակներ.Հիմնվելով մոտիվացիայի և ակտուալացման վրա ֆոնային գիտելիքներև ուսանողների հմտությունները՝ դիտարկելու ածխածնի երկօքսիդի և ածխաթթու գազի կառուցվածքը, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, արտադրությունն ու օգտագործումը:
Հոդվածը պատրաստվել է www.Artifex.Ru կայքի աջակցությամբ։ Եթե որոշեք ընդլայնել ձեր գիտելիքները ոլորտում ժամանակակից արվեստ, ապա լավագույն լուծումը կլինի այցելել www.Artifex.Ru կայքը։ ARTIFEX ստեղծագործական ալմանախը թույլ կտա առանց տանից դուրս գալու ծանոթանալ ժամանակակից արվեստի գործերին: Ավելի մանրամասն տեղեկություններ կարելի է գտնել www.Artifex.Ru կայքում: Երբեք ուշ չէ սկսել ընդլայնել ձեր հորիզոնները և գեղեցկության զգացումը:
Սարքավորումներ և ռեակտիվներ.«Ծրագրված հետազոտություն» քարտեր, պաստառների գծապատկեր, գազեր արտադրող սարքեր, ակնոցներ, փորձանոթներ, կրակմարիչներ, լուցկիներ; կրաքարի ջուր, նատրիումի օքսիդ, կավիճ, աղաթթու, ցուցիչ լուծույթներ, H 2 SO 4 (կոնտ.), HCOOH, Fe 2 O 3:
Պաստառի դիագրամ
«Ածխածնի երկօքսիդի (ածխածնի օքսիդ (II)) CO մոլեկուլի կառուցվածքը»
ԴԱՍԵՐԻ ԺԱՄԱՆԱԿ
Գրասենյակում ուսանողների համար նախատեսված սեղանները դասավորված են շրջանաձև: Ուսուցիչը և աշակերտները հնարավորություն ունեն ազատ տեղաշարժվելու լաբորատոր սեղաններ (1, 2, 3): Դասի ընթացքում երեխաները նստում են ուսումնական սեղանների մոտ (4, 5, 6, 7, ...) միմյանց հետ ըստ ցանկության (4 հոգուց բաղկացած անվճար խմբեր):
Ուսուցիչ. Իմաստուն չինական ասացվածք(գրատախտակին գրված է գեղեցիկ) կարդում է:
«Լսում եմ, մոռանում եմ,
Ես տեսնում եմ - հիշում եմ
Ես հասկանում եմ:
Համաձա՞յն եք չինացի իմաստունների եզրակացությունների հետ։
Ռուսական ո՞ր ասացվածքներն են արտացոլում չինական իմաստությունը:
Երեխաները օրինակներ են բերում.
Ուսուցիչ. Իրոք, միայն ստեղծելով կարելի է ձեռք բերել արժեքավոր արտադրանք՝ նոր նյութեր, սարքեր, մեքենաներ, ինչպես նաև ոչ նյութական արժեքներ՝ եզրակացություններ, ընդհանրացումներ, եզրակացություններ: Այսօր հրավիրում եմ ձեզ մասնակցելու երկու նյութերի հատկությունների ուսումնասիրությանը: Հայտնի է, որ ավտոմեքենայի տեխզննում անցնելիս վարորդը տրամադրում է վիճակի տեղեկանք արտանետվող գազերմեքենա. Ինչ գազի կոնցենտրացիան նշված է վկայագրում:
(O t v e t. SO.)
Ուսանող. Այս գազը թունավոր է։ Արյան մեջ մտնելով այն առաջացնում է մարմնի թունավորում («այրում», այստեղից էլ օքսիդի անվանումը՝ ածխածնի օքսիդ): Այն հայտնաբերվել է ավտոմեքենաների արտանետվող գազերում կյանքի համար վտանգավոր քանակությամբ:(կարդում է թերթից մի ռեպորտաժ վարորդի մասին, ով քնել է ավտոտնակում, երբ շարժիչը աշխատում էր և մահացավ): Ածխածնի երկօքսիդի թունավորման հակաթույնը մաքուր օդն ու մաքուր թթվածինն է: Մեկ այլ ածխածնի երկօքսիդ է ածխաթթու գազը:
Ուսուցիչ. Ձեր սեղանների վրա կա «Ծրագրված հարցում» քարտ: Ծանոթացեք դրա բովանդակությանը և դատարկ թղթի վրա նշեք այն առաջադրանքների համարները, որոնց պատասխանները գիտեք՝ հիմնվելով ձեր կյանքի փորձը. Առաջադրանք-հայտարարության թվին հակառակ գրեք ածխածնի օքսիդի բանաձևը, որին վերաբերում է այս պնդումը:
Ուսանողների խորհրդատուները (2 հոգի) հավաքում են պատասխանների թերթիկներ և պատասխանների արդյունքների հիման վրա ստեղծում նոր խմբեր հետագա աշխատանքի համար:
Ծրագրավորված հետազոտություն «Ածխածնի օքսիդներ»
1. Այս օքսիդի մոլեկուլը բաղկացած է մեկ ածխածնի ատոմից և մեկ թթվածնի ատոմից։
2. Մոլեկուլում ատոմների միջև կապը բևեռային կովալենտ է:
3. Գազ, որը գործնականում չի լուծվում ջրում։
4. Այս օքսիդի մոլեկուլը պարունակում է մեկ ածխածնի ատոմ և երկու թթվածնի ատոմ։
5. Այն չունի հոտ և գույն:
6. Ջրի մեջ լուծվող գազ։
7. Չի հեղուկանում նույնիսկ –190 °C-ում ( տ kip = –191,5 °C):
8. Թթվային օքսիդ.
9. Այն հեշտությամբ սեղմվում է, 20 °C ջերմաստիճանում 58,5 ատմ ճնշման տակ դառնում է հեղուկ և կարծրանում՝ վերածվելով «չոր սառույցի»։
10. Ոչ թունավոր:
11. Չաղ առաջացնող.
12. Դյուրավառ
13. Փոխազդում է ջրի հետ:
14. Փոխազդում է հիմնական օքսիդների հետ:
15. Փոխազդում է մետաղների օքսիդների հետ՝ նվազեցնելով դրանցից ազատ մետաղները։
16. Ստացվում է ածխաթթուների աղերի հետ թթուների փոխազդեցությամբ։
17. Ի.
18. Փոխազդում է ալկալիների հետ։
19. Ջերմոցներում և ջերմոցներում բույսերի կողմից ներծծվող ածխածնի աղբյուրը հանգեցնում է բերքատվության բարձրացման:
20. Օգտագործվում է ջրի և ըմպելիքների գազաֆիկացման համար:
Ուսուցիչ. Կրկին վերանայեք քարտի բովանդակությունը: Խմբավորել տեղեկատվությունը 4 բլոկի մեջ.
կառուցվածքը,
ֆիզիկական հատկություններ,
Քիմիական հատկություններ,
ստացող.
Ուսուցիչը ուսանողների յուրաքանչյուր խմբին հնարավորություն է տալիս խոսելու և ամփոփում է ներկայացումները: Ապա ուսանողներ տարբեր խմբերընտրեք ձեր աշխատանքային պլանը՝ օքսիդների ուսումնասիրման կարգը: Այդ նպատակով նրանք համարակալում են տեղեկատվական բլոկները և հիմնավորում իրենց ընտրությունը։ Ուսուցման կարգը կարող է լինել այնպես, ինչպես գրված է վերևում, կամ նշված չորս բլոկների ցանկացած այլ համադրությամբ:
Ուսուցիչը ուսանողների ուշադրությունը հրավիրում է թեմայի հիմնական կետերի վրա: Քանի որ ածխածնի օքսիդները գազային նյութեր, դրանց հետ պետք է խնամքով վարվել (անվտանգության կանոններ): Ուսուցիչը հաստատում է յուրաքանչյուր խմբի պլանը և նշանակում խորհրդատուներ (նախապես պատրաստված աշակերտներ):
Ցուցադրական փորձեր
1. Ածխածնի երկօքսիդը ապակուց ապակի լցնելը:
2. Մոմերը մարել բաժակի մեջ, քանի որ CO 2-ը կուտակվում է:
3. Տեղադրեք չոր սառույցի մի քանի փոքր կտորներ մի բաժակ ջրի մեջ: Ջուրը կեռա, ու դրանից թանձր սպիտակ ծուխ կթափվի։
CO 2 գազը հեղուկացվում է արդեն սենյակային ջերմաստիճանում 6 ՄՊա ճնշման տակ: Հեղուկ վիճակում այն պահվում և տեղափոխվում է պողպատե բալոններում։ Եթե բացեք նման բալոնի փականը, հեղուկ CO 2-ը կսկսի գոլորշիանալ, ինչի պատճառով տեղի է ունենում ուժեղ սառեցում և գազի մի մասը վերածվում է ձյան նման զանգվածի՝ «չոր սառույցի», որը սեղմվում և օգտագործվում է պահելու համար։ պաղպաղակ.
4. Քիմիական փրփուրի կրակմարիչի (CFO) ցուցադրում և դրա շահագործման սկզբունքի բացատրությունը մոդելի միջոցով՝ փորձանոթ՝ խցանով և գազի ելքի խողովակով:
Տեղեկություններ կառուցվածքըթիվ 1 աղյուսակում (հրահանգային քարտեր 1 և 2, CO և CO 2 մոլեկուլների կառուցվածքը):
մասին տեղեկություններ ֆիզիկական հատկություններ– թիվ 2 աղյուսակում (դասագրքի հետ աշխատանք – Գաբրիելյան Օ.Ս.Քիմիա-9. M.: Bustard, 2002, էջ. 134–135):
Տվյալներ պատրաստման և քիմիական հատկությունների մասին– 3-րդ և 4-րդ աղյուսակների վրա (հրահանգային քարտեր 3 և 4, գործնական աշխատանքի ցուցումներ, դասագրքի էջ 149–150):
Գործնական աշխատանք Տեղադրեք մի քանի կտոր կավիճ կամ մարմար փորձանոթի մեջ և ավելացրեք մի փոքր նոսր աղաթթու: Արագ փակեք խողովակը խցանով և գազի ելքի խողովակով: Խողովակի ծայրը դրեք մեկ այլ փորձանոթի մեջ, որը պարունակում է 2-3 մլ կրաքարի ջուր: Դիտեք մի քանի րոպե, երբ գազի փուչիկները անցնում են կրաքարի ջրի միջով: Այնուհետև լուծույթից հանեք գազի ելքի խողովակի ծայրը և ողողեք այն թորած ջրի մեջ: Խողովակը դնում ենք 2-3 մլ թորած ջրով մեկ այլ փորձանոթի մեջ և գազն անցնում դրա միջով։ Մի քանի րոպե անց խողովակը հանեք լուծույթից և ստացված լուծույթին ավելացրեք մի քանի կաթիլ կապույտ լակմուս։ Փորձանոթի մեջ լցնել 2-3 մլ նոսր նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթ և ավելացնել մի քանի կաթիլ ֆենոլֆթալեին։ Ապա լուծույթով գազ անցկացրեք։ Պատասխանել հարցերին. Հարցեր 1. Ինչ է տեղի ունենում, երբ գործում են կավիճ կամ մարմար աղաթթու? 2. Ինչո՞ւ, երբ ածխաթթու գազը կրաքարի ջրով անցնում է, լուծույթը սկզբում պղտորվում է, իսկ հետո կրաքարը լուծվում: 3. Ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ ածխածնի(IV) մոնօքսիդը անցնում է թորած ջրի միջով: Գրի՛ր համապատասխան ռեակցիաների հավասարումները մոլեկուլային, իոնային և կրճատված իոնային ձևերով: Կարբոնատի ճանաչում Ձեզ տրված չորս փորձանոթները պարունակում են բյուրեղային նյութերՆատրիումի սուլֆատ, ցինկի քլորիդ, կալիումի կարբոնատ, նատրիումի սիլիկատ: Որոշեք, թե ինչ նյութ կա յուրաքանչյուր փորձանոթում: Գրե՛ք ռեակցիայի հավասարումները մոլեկուլային, իոնային և կրճատված իոնային ձևերով: |
Տնային աշխատանք
Ուսուցիչը առաջարկում է տուն տանել «Ծրագրված հարցում» քարտը և հաջորդ դասին նախապատրաստվելով՝ մտածել տեղեկատվություն ստանալու ուղիների մասին։ (Ինչպե՞ս իմացաք, որ ձեր ուսումնասիրած գազը հեղուկանում է, արձագանքում է թթվի հետ, թունավոր է և այլն):
Անկախ աշխատանքուսանողները
Գործնական աշխատանքերեխաների խմբերը կատարում են տարբեր արագություններով. Ուստի խաղեր են առաջարկվում նրանց, ովքեր ավելի արագ են ավարտում աշխատանքը։
Հինգերորդ անիվ
Չորս նյութ կարող է ընդհանուր բան ունենալ, բայց հինգերորդ նյութը առանձնանում է շարքից, ավելորդ է։
1. Ածխածին, ադամանդ, գրաֆիտ, կարբիդ, կարաբին։ (Կարբիդ.)
2. Անտրացիտ, տորֆ, կոքս, ձեթ, ապակի։ (Ապակի.)
3. Կրաքար, կավիճ, մարմար, մալաքիտ, կալցիտ։ (Մալաքիտ.)
4. Բյուրեղային սոդա, մարմար, պոտաշ, կաուստիկ, մալաքիտ: (Կաուստիկ.)
5. Ֆոսգեն, ֆոսֆին, հիդրոցյանաթթու, կալիումի ցիանիդ, ածխածնի դիսուլֆիդ։ (Ֆոսֆին.)
6. Ծովի ջուր, հանքային ջուր, թորած ջուր, ստորերկրյա ջուր, կոշտ ջուր։ (Թորած ջուր.)
7. Կրաքարի կաթ, բմբուլ, խարխուլ կրաքար, կրաքար, կրաքարի ջուր։ (Կրաքար.)
8. Li 2 CO 3; (NH 4) 2 CO 3; CaCO 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO3.)
Հոմանիշներ
Գրել քիմիական բանաձևերնյութեր կամ դրանց անվանումները.
1. Հալոգեն -... (Քլոր կամ բրոմ):
2. Մագնեզիտ – ... (MgCO 3.)
3. Միզանյութ –... ( Միզանյութ H2 NC(O)NH2.)
4. Պոտաշ - ... (K 2 CO 3.)
5. Չոր սառույց - ... (CO 2.)
6. Ջրածնի օքսիդ –... ( Ջուր.)
7. Ամոնիակ -... ( 10% ջրի լուծույթամոնիակ.)
8. Ազոտական թթվի աղեր –... ( Նիտրատներ– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)
9. Բնական գազ – ... ( Մեթան CH 4.)
Հականիշներ
Գրե՛ք քիմիական տերմիններ, որոնք իրենց իմաստով հակադիր են առաջարկվածներին:
1. Օքսիդացնող նյութ –... ( Կրճատող միջոց.)
2. Էլեկտրոնների դոնոր –… ( Էլեկտրոնների ընդունիչ:)
3. Թթվային հատկություններ – … (Հիմնական հատկություններ.)
4. Դիսոցացիա –… ( Ասոցիացիա.)
5. Ադսորբցիա – ... ( Դեզորբցիա.)
6. Անոդ –... ( Կաթոդ.)
7. Անիոն –… ( Կատիոն.)
8. Մետաղ –… ( Ոչ մետաղական.)
9. Ելակետային նյութեր –... ( Ռեակցիայի արտադրանք.)
Որոնեք նախշեր
Սահմանեք նշան, որը միավորում է նշված նյութերը և երևույթները:
1. Ադամանդ, կարաբին, գրաֆիտ – ... ( Ածխածնի ալոտրոպային փոփոխություններ.)
2. Ապակի, ցեմենտ, աղյուս - ... ( Շինանյութեր.)
3. Շնչառություն, փտում, հրաբխի ժայթքում - ... ( Ածխածնի երկօքսիդի արտազատմամբ ուղեկցվող գործընթացներ.)
4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( IV խմբի տարրերի միացություններ.)
5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Ածխածնի թթվածնային միացություններ.)
