Monoxid de carbon (II ), sau monoxid de carbon, CO a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley în 1799. Este un gaz incolor, insipid și inodor, este ușor solubil în apă (3,5 ml în 100 ml apă la 0°C), are un nivel scăzut de punctele de topire (-205 °C) și punctele de fierbere (-192 °C).

Monoxidul de carbon intră în atmosfera Pământului în timpul arderii incomplete a substanțelor organice, în timpul erupțiilor vulcanice și, de asemenea, ca urmare a activității vitale a unor plante inferioare (alge). Nivelul natural de CO din aer este de 0,01-0,9 mg/m 3 . Monoxidul de carbon este foarte toxic. În corpul uman și animalele superioare, acesta reacționează activ cu

Flacăra arderii monoxid de carbon- o frumoasă culoare albastru-violet. Este ușor de observat singur. Pentru a face acest lucru, trebuie să aprindeți un chibrit. Partea de jos flacără strălucitoare - această culoare îi este dată de particulele fierbinți de carbon (un produs al arderii incomplete a lemnului). De sus, flacăra este înconjurată de o chenar albastru-violet. Aceasta arde monoxidul de carbon format în timpul oxidării lemnului.

un compus complex de fier - hemul sanguin (asociat cu proteina glob-bin), perturbând funcțiile de transfer și consum de oxigen de către țesuturi. În plus, intră într-o interacțiune ireversibilă cu unele enzime implicate în metabolismul energetic al celulei. La o concentrație de monoxid de carbon într-o cameră de 880 mg / m 3, moartea are loc după câteva ore, iar la 10 g / m 3 - aproape instantaneu. Conținutul maxim admis de monoxid de carbon în aer este de 20 mg / m 3. Primele semne de intoxicație cu CO (la o concentrație de 6-30 mg / m 3) sunt scăderea sensibilității vederii și auzului, durerea de cap, modificarea ritmului cardiac. Dacă o persoană a fost otrăvită cu monoxid de carbon, trebuie dusă la aer curat, trebuie să i se administreze respirație artificială, în cazurile ușoare de otrăvire, trebuie să i se administreze ceai sau cafea tare.

Cantități mari de monoxid de carbon ( II ) pătrund în atmosferă ca urmare a activităților umane. Astfel, o mașină emite în medie aproximativ 530 kg de CO2 în aer pe an. Când arde în motor combustie interna Emisia de monoxid de carbon la 1 litru de benzină variază de la 150 la 800 g. Pe autostrăzile din Rusia, concentrația medie de CO este de 6-57 mg / m 3, adică depășește pragul de otrăvire. Monoxidul de carbon se acumulează în curțile frontale slab ventilate din apropierea autostrăzilor, în subsoluri și garaje. În ultimii ani, pe drumuri au fost organizate puncte speciale pentru controlul conținutului de monoxid de carbon și alți produși de ardere incompletă a combustibilului (control CO-CH).

La temperatura camerei monoxidul de carbon este mai degrabă inert. Nu interacționează cu apa și soluțiile alcaline, adică este un oxid care nu formează sare, totuși, atunci când este încălzit, reacționează cu alcalii solide: CO + KOH \u003d HSOOK (formiat de potasiu, sare de acid formic); CO + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 + H 2. Aceste reacții sunt folosite pentru a elibera hidrogenul din gazul de sinteză (CO + 3H 2), care se formează în timpul interacțiunii metanului cu vaporii de apă supraîncălziți.

O proprietate interesantă a monoxidului de carbon este capacitatea sa de a forma compuși cu metale de tranziție - carbonili, de exemplu: Ni +4CO ® 70°C Ni(CO)4.

Monoxid de carbon (II ) este un excelent agent reducător. Când este încălzit, este oxidat de oxigenul atmosferic: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2. Această reacție poate fi efectuată și la temperatura camerei folosind un catalizator - platină sau paladiu. Astfel de catalizatori sunt instalați pe mașini pentru a reduce emisiile de CO în atmosferă.

Reacția CO cu clorul produce un gaz foarte otrăvitor, fosgen (t kip \u003d 7,6 ° С): CO + Cl 2 \u003d COCl 2 . Anterior, a fost folosit ca agent de război chimic, iar acum este folosit în producția de polimeri poliuretanici sintetici.

Monoxidul de carbon este utilizat în topirea fierului și a oțelului pentru reducerea fierului din oxizi; este, de asemenea, utilizat pe scară largă în sinteza organică. În timpul interacțiunii unui amestec de oxid de carbon ( II ) cu hidrogen, în funcție de condiții (temperatură, presiune), se formează diverși produși - alcooli, compuși carbonilici, acizi carboxilici. Mai ales mare importanță are o reacție de sinteză a metanolului: CO + 2H 2 \u003d CH3OH , care este unul dintre principalele produse ale sintezei organice. Monoxidul de carbon este folosit pentru a sintetiza gena fosforică, acidul formic, ca combustibil bogat în calorii.

Monoxidul de carbon, monoxidul de carbon (CO) este un gaz incolor, inodor și fără gust, care este puțin mai puțin dens decât aerul. Este toxic pentru animalele cu hemoglobină (inclusiv pentru oameni) dacă concentrațiile sunt peste aproximativ 35 ppm, deși este, de asemenea, produsă în metabolismul animal normal în cantități mici și se crede că are ceva normal. functii biologice. În atmosferă, este variabilă spațial și se descompune rapid și are un rol în formarea ozonului la nivelul solului. Monoxidul de carbon este format dintr-un atom de carbon și un atom de oxigen legați printr-o legătură triplă, care constă din două legături covalente, precum și o legătură covalentă dativă. Este cel mai simplu monoxid de carbon. Este izoelectronic cu anionul cianură, cationul nitrozonium și azotul molecular. În complexele de coordonare, ligandul de monoxid de carbon se numește carbonil.

Poveste

Aristotel (384-322 î.Hr.) a descris pentru prima dată procesul de ardere a cărbunelui, care duce la formarea de fum toxici. În cele mai vechi timpuri, exista o metodă de execuție - închiderea criminalului într-o baie cu cărbuni mocniți. Cu toate acestea, la acea vreme mecanismul morții era neclar. Medicul grec Galen (129-199 d.Hr.) a sugerat că a existat o schimbare în compoziția aerului care dăuna unei persoane atunci când este inhalată. În 1776, chimistul francez de Lasson a produs CO prin încălzirea oxidului de zinc cu cocs, dar omul de știință a ajuns la concluzia eronată că produs gazos era hidrogen pentru că ardea cu o flacără albastră. Gazul a fost identificat ca un compus care conține carbon și oxigen de către chimistul scoțian William Cumberland Cruikshank în 1800. Toxicitatea sa la câini a fost investigată amănunțit de Claude Bernard în jurul anului 1846. În timpul celui de-al doilea război mondial, amestec de gaze, inclusiv monoxid de carbon, a fost folosit pentru menținerea mecanică Vehicul care operează în părți ale lumii unde benzina și motorina erau rare. Au fost instalate generatoare externe (cu unele excepții) de cărbune sau lemn și au fost introduse un amestec de azot atmosferic, monoxid de carbon și cantități mici de alte gaze de gazeificare. Amestecul de gaz rezultat în urma acestui proces este cunoscut sub numele de gaz de lemn. Monoxidul de carbon a fost, de asemenea, folosit pe scară largă în timpul Holocaustului în unele lagăre ale morții naziste germane, în special în dube cu gaz Chelmno și în programul de ucidere „eutanasia” T4.

Surse

Monoxidul de carbon se formează în timpul oxidării parțiale a compușilor care conțin carbon; se formează atunci când nu există suficient oxigen pentru a produce dioxid de carbon (CO2), cum ar fi atunci când lucrați la o sobă sau la un motor cu ardere internă, într-un spațiu restrâns. În prezența oxigenului, inclusiv în concentrații atmosferice, monoxidul de carbon arde cu o flacără albastră, producând dioxid de carbon. Gazul de cărbune, care a fost utilizat pe scară largă până în anii 1960 pentru iluminarea interioară, gătit și încălzire, conținea monoxid de carbon ca o componentă semnificativă a combustibilului. Unele procese în tehnologie moderna, cum ar fi topirea fierului, încă produc monoxid de carbon ca produs secundar. La nivel mondial, cele mai mari surse de monoxid de carbon sunt surse naturale, datorită fotografiei reacții chimiceîn troposferă, care generează aproximativ 5 × 1012 kg de monoxid de carbon pe an. Alte izvoare naturale CO includ vulcani, incendii de pădure și alte forme de ardere. În biologie, monoxidul de carbon este produs în mod natural prin acțiunea hemoxigenazei 1 și 2 asupra hemului din descompunerea hemoglobinei. Acest proces produce o anumită cantitate de carboxihemoglobină la oamenii normali, chiar dacă nu inhalează monoxid de carbon. De la primul raport conform căruia monoxidul de carbon era un neurotransmițător normal în 1993, precum și unul dintre cele trei gaze care modulează în mod natural răspunsurile inflamatorii din organism (celelalte două fiind oxid nitric și hidrogen sulfurat), monoxidul de carbon a câștigat mare atentie oamenii de știință ca regulator biologic. În multe țesuturi, toate cele trei gaze acționează ca agenți antiinflamatori, vasodilatatori și promotori ai creșterii neovasculare. Cantități mici de monoxid de carbon sunt testate clinic ca medicament. Cu toate acestea, cantitățile excesive de monoxid de carbon provoacă otrăvire cu monoxid de carbon.

Proprietăți moleculare

Monoxidul de carbon are greutate moleculară 28,0, ceea ce îl face puțin mai ușor decât aerul, care are o greutate moleculară medie de 28,8. Conform legii gazelor ideale, CO este, prin urmare, mai puțin dens decât aerul. Lungimea legăturii dintre atomul de carbon și atomul de oxigen este de 112,8 pm. Această lungime a legăturii este în concordanță cu o legătură triplă, ca în azotul molecular (N2), care are o lungime similară a legăturii și aproape aceeași greutate moleculară. Legăturile duble carbon-oxigen sunt mult mai lungi, de exemplu 120,8 m pentru formaldehidă. Punctul de fierbere (82 K) și punctul de topire (68 K) sunt foarte asemănătoare cu N2 (77 K și, respectiv, 63 K). Energia de disociere a legăturii de 1072 kJ/mol este mai puternică decât cea a N2 (942 kJ/mol) și reprezintă cea mai puternică legătură chimică cunoscută. Starea fundamentală a electronului de monoxid de carbon este singlet, deoarece nu există electroni nepereche.

Legătura și momentul dipolar

Carbonul și oxigenul împreună au un total de 10 electroni în învelișul de valență. Urmând regula octetului pentru carbon și oxigen, doi atomi formează o legătură triplă, cu șase electroni în comun în trei orbitali moleculari de legătură, mai degrabă decât legătura dublă obișnuită găsită în compușii organici carbonil. Deoarece patru dintre electronii împărtășiți provin de la atomul de oxigen și doar doi din carbon, un orbital de legătură este ocupat de doi electroni din atomii de oxigen, formând o legătură dativă sau dipol. Aceasta are ca rezultat o polarizare C ← O a moleculei, cu o mică sarcină negativă pe carbon și o mică sarcină pozitivă pe oxigen. Ceilalți doi orbitali de legătură ocupă fiecare câte un electron din carbon și unul din oxigen, formând legături covalente (polare) cu polarizare inversă C → O, deoarece oxigenul este mai electronegativ decât carbonul. În monoxidul de carbon liber, sarcina negativă netă δ- rămâne la capătul carbonului, iar molecula are un moment dipol mic de 0,122 D. Astfel, molecula este asimetrică: oxigenul are o densitate electronică mai mare decât carbonul și, de asemenea, un mic moment de dipol. sarcină pozitivă, în comparație cu carbonul, care este negativ. În schimb, molecula de dinazot izoelectronic nu are un moment dipol. Dacă monoxidul de carbon acționează ca un ligand, polaritatea dipolului se poate inversa cu o sarcină negativă netă la capătul oxigenului, în funcție de structura complexului de coordonare.

Polaritatea legăturii și starea de oxidare

Studiile teoretice și experimentale arată că, în ciuda electronegativității mai mari a oxigenului, momentul dipolului trece de la capătul mai negativ al carbonului până la capătul mai pozitiv al oxigenului. Aceste trei legături sunt de fapt legături covalente polare care sunt foarte polarizate. Polarizarea calculată la atomul de oxigen este de 71% pentru legătura σ și 77% pentru ambele legături π. Starea de oxidare a carbonului la monoxid de carbon în fiecare dintre aceste structuri este +2. Se calculează după cum urmează: toți electronii de legătură sunt considerați ca aparținând mai multor atomi de oxigen electronegativi. Doar doi electroni care nu se leagă pe carbon sunt alocați carbonului. În acest număr, carbonul are doar doi electroni de valență în moleculă, comparativ cu patru într-un atom liber.

Proprietăți biologice și fiziologice

Toxicitate

Intoxicația cu monoxid de carbon este cel mai frecvent tip de otrăvire mortală a aerului în multe țări. Monoxidul de carbon este o substanță incoloră, inodoră și fără gust, dar foarte toxică. Se combină cu hemoglobina pentru a forma carboxihemoglobina, care „uzurpează” locul din hemoglobină care transportă în mod normal oxigenul, dar este ineficientă pentru furnizarea oxigenului către țesuturile corpului. Concentrații de până la 667 ppm pot face ca până la 50% din hemoglobina corpului să fie transformată în carboxihemoglobină. Nivelurile de carboxihemoglobină de 50% pot duce la convulsii, comă și moarte. În Statele Unite, Departamentul Muncii limitează nivelurile pe termen lung de expunere la monoxid de carbon la locul de muncă la 50 de părți per milion. Pentru o perioadă scurtă de timp, absorbția monoxidului de carbon este cumulativă, deoarece timpul său de înjumătățire este de aproximativ 5 ore în aer proaspăt. Cele mai frecvente simptome ale intoxicației cu monoxid de carbon pot fi similare cu alte tipuri de otrăvire și infecții și includ simptome precum durere de cap, greață, vărsături, amețeli, oboseală și o senzație de slăbiciune. Familiile afectate cred adesea că sunt victime ale toxiinfecțiilor alimentare. Bebelușii pot fi iritabili și se pot hrăni prost. Simptomele neurologice includ confuzie, dezorientare, vedere încețoșată, leșin (pierderea cunoștinței) și convulsii. Unele descrieri ale intoxicației cu monoxid de carbon includ hemoragia retiniană, precum și o culoare anormală roșu-vișină a sângelui. În majoritatea diagnosticelor clinice, aceste caracteristici sunt rare. Una dintre dificultățile legate de utilitatea acestui efect „cireș” are de-a face cu faptul că corectează, sau maschează, altfel nesănătos aspect, deoarece principalul efect al eliminării hemoglobinei venoase este de a face ca persoana sugrumată să pară mai normală sau om mort pare viu, asemănător cu efectul coloranților roșii în compoziția de îmbălsămare. Acest efect de colorare în țesutul anoxic otrăvit cu CO se datorează utilizării comerciale a monoxidului de carbon în colorarea cărnii. Monoxidul de carbon se leagă și de alte molecule, cum ar fi mioglobina și citocrom oxidaza mitocondrială. Expunerea la monoxid de carbon poate provoca leziuni semnificative ale inimii și sistemului nervos central, în special în globus pallidus, adesea asociate cu afecțiuni cronice pe termen lung. Monoxidul de carbon poate avea efecte adverse grave asupra fătului unei femei însărcinate.

fiziologie umană normală

Monoxidul de carbon este produs în mod natural în corpul uman ca moleculă de semnalizare. Astfel, monoxidul de carbon poate avea un rol fiziologic în organism ca neurotransmițător sau relaxant. vase de sânge. Datorită rolului monoxidului de carbon în organism, anomaliile în metabolismul său sunt asociate cu diferite boli, inclusiv neurodegenerare, hipertensiune arterială, insuficiență cardiacă și inflamație.

CO funcționează ca o moleculă de semnalizare endogenă.

CO modulează funcțiile sistemului cardiovascular

CO inhibă agregarea trombocitelor și aderența

CO poate juca un rol ca un potențial agent terapeutic

Microbiologie

Monoxidul de carbon este un teren propice pentru arheile metanogene, un element de bază pentru acetil coenzima A. Acesta este un subiect pentru zona noua chimie bioorganometalice. Microorganismele extremofile pot metaboliza astfel monoxidul de carbon în locuri precum gurile de căldură ale vulcanilor. În bacterii, monoxidul de carbon este produs prin reducerea dioxidului de carbon de către enzima monoxid dehidrogenază, o proteină care conține Fe-Ni-S. CooA este o proteină receptor de monoxid de carbon. Domeniul de aplicare al acesteia activitate biologică este încă necunoscut. Poate face parte din calea de semnalizare în bacterii și arhee. Prevalența sa la mamifere nu a fost stabilită.

Prevalența

Monoxidul de carbon se găsește în diferite medii naturale și create de om.

Monoxidul de carbon este prezent în cantități mici în atmosferă, în principal ca un produs al activității vulcanice, dar este și un produs al incendiilor naturale și provocate de om (de exemplu, incendii de pădure, arderea reziduurilor de plante și ardere). trestie de zahar). Arderea combustibililor fosili contribuie, de asemenea, la formarea monoxidului de carbon. Monoxidul de carbon apare sub formă dizolvată în rocile vulcanice topite la presiuni mari în mantaua Pământului. Deoarece sursele naturale de monoxid de carbon sunt variabile, este extrem de dificil să se măsoare cu precizie emisiile de gaze naturale. Monoxidul de carbon este un gaz cu efect de seră care se descompune rapid și, de asemenea, exercită forțare radiativă indirectă prin creșterea concentrațiilor de metan și ozon troposferic prin reacții chimice cu alți constituenți atmosferici (de exemplu, radicalul hidroxil, OH) care altfel i-ar distruge. Ca rezultat al proceselor naturale din atmosferă, acesta este în cele din urmă oxidat la dioxid de carbon. Monoxidul de carbon este atât de scurtă durată în atmosferă (durează în medie aproximativ două luni) și are o concentrație variabilă spațial. În atmosfera lui Venus, monoxidul de carbon este creat ca rezultat al fotodisocierii dioxidului de carbon radiatie electromagnetica cu o lungime de undă mai mică de 169 nm. Datorită viabilității sale îndelungate în troposfera mijlocie, monoxidul de carbon este, de asemenea, folosit ca un trasor de transport pentru penele poluante.

Poluarea urbană

Monoxidul de carbon este un poluant atmosferic temporar în unele zone urbane, în principal din țevile de eșapament ale motoarelor cu ardere internă (inclusiv vehicule, generatoare portabile și de rezervă, mașini de tuns iarba, mașini de spălat, etc.) și din arderea incompletă a diverșilor alți combustibili (inclusiv lemn de foc, cărbune, cărbune, petrol, ceară, propan, gaz natural și gunoi). Poluarea mare cu CO poate fi observată din spațiu deasupra orașelor.

Rolul în formarea ozonului la nivelul solului

Monoxidul de carbon, împreună cu aldehidele, face parte dintr-o serie de cicluri de reacție chimică care formează smog fotochimic. Reacționează cu radicalul hidroxil (OH) pentru a da radicalul intermediar HOCO, care transferă rapid radicalul hidrogen O2 pentru a forma un radical peroxid (HO2) și dioxid de carbon (CO2). Radicalul peroxid reacţionează apoi cu oxidul de azot (NO) pentru a forma dioxid de azot (NO2) şi un radical hidroxil. NO2 dă O(3P) prin fotoliză, formând astfel O3 după reacția cu O2. Întrucât radicalul hidroxil se formează în timpul formării NO2, echilibrul secvenței reacțiilor chimice, începând cu monoxidul de carbon, duce la formarea ozonului: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (unde hν se referă la fotonul de lumina absorbită de molecula de NO2 din secvență) Deși crearea NO2 este un pas important care duce la formarea ozonului nivel scăzut, de asemenea, crește cantitatea de ozon într-un alt mod, oarecum exclusiv reciproc, prin reducerea cantității de NO disponibilă pentru a reacționa cu ozonul.

poluarea aerului din interior

În medii închise, concentrația de monoxid de carbon poate crește cu ușurință la niveluri letale. În medie, 170 de oameni mor în fiecare an în Statele Unite din cauza produselor de consum non-auto care produc monoxid de carbon. Cu toate acestea, potrivit Departamentului de Sănătate din Florida, „Peste 500 de americani mor în fiecare an din cauza expunerii accidentale la monoxid de carbon și alte mii în SUA necesită asistență medicală de urgență pentru otrăvirea nefatală cu monoxid de carbon”. Aceste produse includ aparate defecte de ardere a combustibilului, cum ar fi aragazele, aragazele, încălzitoarele de apă și încălzitoarele de cameră cu gaz și kerosen; echipamente acționate mecanic, cum ar fi generatoare portabile; seminee; și cărbunele, care este ars în case și alte spații închise. Asociația Americană a Centrelor de Control al Otrăvirii (AAPCC) a raportat 15.769 de cazuri de otrăvire cu monoxid de carbon, care au dus la 39 de decese în 2007. În 2005, CPSC a raportat 94 de decese legate de otrăvirea cu monoxid de carbon de la un generator. Patruzeci și șapte dintre aceste decese au avut loc în timpul întreruperilor de curent din cauza unor grave conditiile meteo inclusiv din cauza uraganului Katrina. Cu toate acestea, oamenii mor din cauza otrăvirii cu monoxid de carbon de la articole nealimentare, cum ar fi mașinile lăsate în mers în garajele atașate caselor. Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor raportează că în fiecare an, câteva mii de oameni merg la camera de urgență a spitalului pentru otrăvire cu monoxid de carbon.

Prezența în sânge

Monoxidul de carbon este absorbit prin respirație și intră în sânge prin schimbul de gaze în plămâni. De asemenea, este produsă în timpul metabolismului hemoglobinei și intră în sânge din țesuturi și, astfel, este prezentă în toate țesuturile normale, chiar dacă nu este inhalată în organism. Nivelurile normale de monoxid de carbon care circulă în sânge sunt între 0% și 3% și sunt mai mari la fumători. Nivelurile de monoxid de carbon nu pot fi evaluate printr-un examen fizic. Analizele de laborator necesită o probă de sânge (arterial sau venos) și analize de laborator pe un oximetru de CO. În plus, carboxihemoglobina neinvazivă (SPCO) cu oximetrie de CO pulsată este mai eficientă decât metodele invazive.

Astrofizică

În afara Pământului, monoxidul de carbon este a doua cea mai abundentă moleculă din mediul interstelar, după hidrogenul molecular. Datorită asimetriei sale, molecula de monoxid de carbon produce linii spectrale mult mai strălucitoare decât molecula de hidrogen, făcând CO mult mai ușor de detectat. CO interstelar a fost detectat pentru prima dată de radiotelescoape în 1970. În prezent, este cel mai utilizat trasor al gazului molecular în mediul interstelar al galaxiilor, iar hidrogenul molecular poate fi detectat doar cu ajutorul luminii ultraviolete, necesitând telescoapele spațiale. Observațiile monoxidului de carbon oferă majoritatea informațiilor despre norii moleculari în care se formează majoritatea stelelor. Beta Pictoris, a doua cea mai strălucitoare stea din constelația Pictor, prezintă un exces de radiație infraroșie în comparație cu stelele normale de tipul său, datorită cantității mari de praf și gaz (inclusiv monoxid de carbon) din apropierea stelei.

Productie

Au fost dezvoltate multe metode pentru a produce monoxid de carbon.

productie industriala

Principala sursă industrială de CO este gazul de producție, un amestec care conține în principal monoxid de carbon și azot, format atunci când carbonul este ars în aer la temperatură ridicată când există un exces de carbon. În cuptor, aerul este forțat printr-un pat de cocs. CO2 produs inițial este echilibrat cu cărbunele fierbinte rămas pentru a produce CO. Reacția CO2 cu carbonul pentru a produce CO este descrisă ca reacția Boudouard. Peste 800°C, CO este produsul dominant:

CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 kJ/mol)

O altă sursă este „apa gazoasă”, un amestec de hidrogen și monoxid de carbon produs printr-o reacție endotermă a aburului și carbonului:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Alte „syngas” similare pot fi obținute din gaze naturale și alți combustibili. Monoxidul de carbon este, de asemenea, un produs secundar al reducerii minereurilor de oxid de metal cu carbon:

MO + C → M + CO

Monoxidul de carbon este produs și prin oxidarea directă a carbonului într-o cantitate limitată de oxigen sau aer.

2C (s) + O 2 → 2CO (g)

Deoarece CO este un gaz, procesul de reducere poate fi controlat prin încălzire folosind entropia pozitivă (favorabilă) a reacției. Diagrama Ellingham arată că producția de CO este preferată față de CO2 la temperaturi mari Oh.

Pregătire în laborator

Monoxidul de carbon se obține în mod convenabil în laborator prin deshidratarea acidului formic sau acid oxalic s, de exemplu, cu acid sulfuric concentrat. O altă modalitate este de a încălzi un amestec omogen de pulbere de zinc metal și carbonat de calciu, care eliberează CO și lasă oxid de zinc și oxid de calciu:

Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO

Azotatul de argint și iodoformul dau, de asemenea, monoxid de carbon:

CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI

chimia coordonării

Majoritatea metalelor formează complexe de coordonare care conțin monoxid de carbon atașat covalent. Doar metale înăuntru grade inferioare oxidarea se va combina cu liganzi de monoxid de carbon. Acest lucru se datorează faptului că este necesară o densitate de electroni suficientă pentru a facilita donarea inversă de la orbitalul metalic DXZ la orbitalul molecular π* din CO. Perechea singură de pe atomul de carbon din CO donează, de asemenea, densitate de electroni în dx²-y² pe metal pentru a forma o legătură sigma. Această donare de electroni se manifestă și prin efectul cis, sau labilizarea liganzilor CO în poziția cis. Nichel carbonil, de exemplu, este format de combinație directă monoxid de carbon și nichel metalic:

Ni + 4 CO → Ni(CO) 4 (1 bar, 55 °C)

Din acest motiv, nichelul din tub sau o parte a acestuia nu trebuie să intre în contact prelungit cu monoxidul de carbon. Nichelul carbonil se descompune cu ușurință înapoi în Ni și CO la contactul cu suprafețele fierbinți, iar această metodă este utilizată pentru rafinarea comercială a nichelului în procesul Mond. În nichel carbonil și alți carbonili, perechea de electroni de pe carbon interacționează cu metalul; monoxidul de carbon donează o pereche de electroni metalului. În astfel de situații, monoxidul de carbon se numește ligand carbonil. Unul dintre cei mai importanți carbonili metalici este pentacarbonilul de fier, Fe(CO) 5. Multe complecși metal-CO sunt obținute prin decarbonilarea solvenților organici mai degrabă decât din CO. De exemplu, triclorura de iridiu și trifenilfosfina reacționează în 2-metoxietanol sau DMF la reflux pentru a da IrCl(CO)(PPh3) 2. Carbonilii metalici în chimia de coordonare sunt de obicei studiati folosind spectroscopie în infraroșu.

Chimia organică și chimia principalelor grupe de elemente

În prezența acizilor puternici și a apei, monoxidul de carbon reacționează cu alchene pentru a se forma acizi carboxiliciîntr-un proces cunoscut sub numele de reacția Koch-Haaf. În reacția Guttermann-Koch, arenele sunt transformate în derivați de benzaldehidă în prezența AlCl3 și HCl. Compușii organolitiului (cum ar fi butillitiu) reacționează cu monoxidul de carbon, dar aceste reacții au o aplicație științifică redusă. Deși CO reacționează cu carbocationi și carbanioni, este relativ nereactiv cu compușii organici fără intervenția catalizatorilor metalici. Cu reactivii din grupul principal, CO suferă mai multe reacții remarcabile. Clorarea cu CO este un proces industrial care produce compusul fosgen important. Cu boran, CO formează un aduct, H3BCO, care este izoelectronic cu cationul acilium +. CO reacționează cu sodiul pentru a crea produse derivate din Conexiuni C-C. Compușii ciclohexahehexonă sau trichinoil (C6O6) și ciclopentanpentonă sau acid leuconic (C5O5), care până acum au fost obținuți doar în urme, pot fi considerați polimeri ai monoxidului de carbon. La presiuni de peste 5 GPa, monoxidul de carbon este transformat într-un polimer solid de carbon și oxigen. Este metastabil la presiunea atmosferică, dar este un exploziv puternic.

Utilizare

Industria chimica

Monoxidul de carbon este un gaz industrial care are multe utilizări în producția de substanțe chimice în vrac. Cantități mari de aldehide se obțin prin reacția de hidroformilare a alchenelor, monoxidului de carbon și H2. Hidroformilarea în procesul Shell face posibilă crearea de precursori de detergent. Fosgenul, potrivit pentru producerea de izocianați, policarbonați și poliuretani, este produs prin trecerea monoxidului de carbon purificat și a clorului gazos printr-un strat poros. cărbune activ, care servește drept catalizator. Producția mondială a acestui compus în 1989 a fost estimată la 2,74 milioane de tone.

CO + Cl2 → COCl2

Metanolul este produs prin hidrogenarea monoxidului de carbon. Într-o reacție înrudită, hidrogenarea monoxidului de carbon implică formarea unei legături C-C, ca în procesul Fischer-Tropsch, în care monoxidul de carbon este hidrogenat în combustibili cu hidrocarburi lichide. Această tehnologie permite cărbunelui sau biomasei să fie convertite în motorină. În procesul Monsanto, monoxidul de carbon și metanolul reacționează în prezența unui catalizator pe bază de rodiu și a acidului iodhidric omogen pentru a forma acid acetic. Acest proces este responsabil pentru majoritatea productie industriala acid acetic. LA scara industriala, monoxidul de carbon pur este folosit pentru a purifica nichelul în procesul Mond.

colorant pentru carne

Monoxidul de carbon este utilizat în sistemele de ambalare în atmosferă modificată din Statele Unite, în primul rând în produsele din carne proaspătă, cum ar fi carnea de vită, porc și pește, pentru a-și menține aspectul proaspăt. Monoxidul de carbon se combină cu mioglobina pentru a forma carboximioglobina, un pigment roșu vișiniu strălucitor. Carboximioglobina este mai stabilă decât forma oxidată a mioglobinei, oximioglobina, care se poate oxida la pigmentul maro metmioglobină. Această culoare roșie stabilă poate dura mult mai mult decât carnea ambalată convențională. Nivelurile tipice de monoxid de carbon utilizate în plantele care utilizează acest proces sunt de la 0,4% la 0,5%. Această tehnologie a fost recunoscută pentru prima dată ca „în general sigură” (GRAS) de către Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) în 2002 pentru a fi utilizată ca sistem de ambalare secundar și nu necesită etichetare. În 2004, FDA a aprobat CO ca metodă de ambalare primară, afirmând că CO nu maschează mirosul de deteriorare. În ciuda acestei decizii, rămâne problema controversata despre dacă această metodă maschează deteriorarea alimentelor. În 2007, în Camera Reprezentanților SUA a fost propus un proiect de lege pentru a numi procesul de ambalare modificat folosind monoxid de carbon un aditiv de culoare, dar proiectul de lege nu a fost adoptat. Acest proces de ambalare este interzis în multe alte țări, inclusiv Japonia, Singapore și țările din Uniunea Europeană.

Medicamentul

În biologie, monoxidul de carbon este produs în mod natural prin acțiunea hemoxigenazei 1 și 2 asupra hemului din descompunerea hemoglobinei. Acest proces produce o anumită cantitate de carboxihemoglobină la oamenii normali, chiar dacă nu inhalează monoxid de carbon. De la primul raport conform căruia monoxidul de carbon era un neurotransmițător normal în 1993, precum și unul dintre cele trei gaze care modulează în mod natural răspunsurile inflamatorii din organism (celelalte două fiind oxid nitric și hidrogen sulfurat), monoxidul de carbon a primit o mare cantitate de analize clinice. atenție ca regulator biologic... În multe țesuturi, se știe că toate cele trei gaze acționează ca agenți antiinflamatori, vasodilatatori și stimulatori de creștere neovasculară. Cu toate acestea, aceste probleme sunt complexe, deoarece creșterea neovasculară nu este întotdeauna benefică, deoarece joacă un rol în creșterea tumorii, precum și în dezvoltarea degenerescenței maculare umede, o boală al cărei risc este crescut de 4 până la 6 ori prin fumat ( sursa principala monoxid de carbon din sânge, de câteva ori mai mult decât producția naturală). Există o teorie conform căreia în unele sinapse ale celulelor nervoase, atunci când amintirile pe termen lung sunt stocate, celula receptoare produce monoxid de carbon, care este trecut înapoi în camera de transmisie, făcându-l să fie transmis mai ușor în viitor. Unele astfel celule nervoase s-a demonstrat că conțin guanilat ciclază, o enzimă care este activată de monoxidul de carbon. Multe laboratoare din întreaga lume au efectuat cercetări care implică monoxid de carbon în ceea ce privește proprietățile sale antiinflamatorii și citoprotectoare. Aceste proprietăți pot fi utilizate pentru a preveni dezvoltarea unui număr de afecțiuni patologice, inclusiv leziunea de reperfuzie ischemică, respingerea transplantului, ateroscleroza, sepsisul sever, malaria severă sau bolile autoimune. Au fost efectuate studii clinice pe oameni, dar rezultatele nu au fost încă făcute publice.

Monoxidul de carbon sau monoxidul de carbon (CO) este un gaz incolor, inodor și fără gust. Arde cu o flacără albastră ca hidrogenul. Din această cauză, chimiștii l-au confundat cu hidrogenul în 1776, când au făcut prima dată monoxid de carbon prin încălzirea oxidului de zinc cu carbon. Molecula acestui gaz are o legătură triplă puternică, ca și molecula de azot. De aceea există o oarecare asemănare între ele: punctele de topire și de fierbere sunt aproape aceleași. Molecula de monoxid de carbon are un potențial ridicat de ionizare.

Oxidat, monoxidul de carbon formează dioxid de carbon. Această reacție eliberează o cantitate mare de energie termică. De aceea, monoxidul de carbon este utilizat în sistemele de încălzire.

Monoxidul de carbon la temperaturi scăzute aproape că nu reacționează cu alte substanțe, în cazul temperaturilor ridicate situația este diferită. Reacțiile de adăugare a diferitelor substanțe organice trec foarte repede. Un amestec de CO și oxigen în anumite proporții este foarte periculos din cauza posibilității de explozie a acestuia.

Obținerea monoxidului de carbon

În condiții de laborator, monoxidul de carbon este produs prin descompunere. Apare sub influența acidului sulfuric concentrat fierbinte sau când este trecut prin oxid de fosfor. O altă modalitate este că un amestec de acizi formic și oxalic este încălzit la o anumită temperatură. CO care evoluează poate fi îndepărtat din acest amestec prin trecerea lui prin apă barită (soluție saturată).

Pericolul monoxidului de carbon

Monoxidul de carbon este extrem de periculos pentru oameni. Provoacă otrăvire severă, adesea poate provoca moartea. Chestia este că monoxidul de carbon are capacitatea de a reacționa cu hemoglobina din sânge, care transportă oxigenul către toate celulele corpului. Ca rezultat al acestei reacții, se formează carbohemoglobina. Din cauza lipsei de oxigen, celulele suferă de foame.

Se pot distinge următoarele simptome de otrăvire: greață, vărsături, dureri de cap, pierderea percepției culorii, detresă respiratorie și altele. O persoană care a fost otrăvită cu monoxid de carbon are nevoie de primul ajutor cât mai curând posibil. În primul rând, trebuie să-l scoateți la aer curat și să puneți un tampon de bumbac înmuiat în amoniac la nas. Apoi, frecați pieptul victimei și aplicați perne de încălzire pe picioarele sale. Se recomandă băutura caldă din belșug. Este necesar să apelați imediat la un medic după descoperirea simptomelor.

Toți cei care au avut de-a face cu funcționarea sistemelor de încălzire - sobe, cazane, cazane, încălzitoare de apă concepute pentru combustibilul menajer sub orice formă știe cât de periculos este monoxidul de carbon pentru o persoană. Este destul de dificil să îl neutralizezi în stare gazoasă, nu există metode eficiente acasă pentru a face față monoxidului de carbon, așa că majoritatea măsurilor de protecție vizează prevenirea și detectarea în timp util a monoxidului de carbon în aer.

Proprietățile unei substanțe toxice

Nu este nimic neobișnuit în ceea ce privește natura și proprietățile monoxidului de carbon. De fapt, este un produs al oxidării parțiale a cărbunelui sau a combustibililor care conțin cărbune. Formula pentru monoxid de carbon este simplă și necomplicată - CO, în termeni chimici - monoxid de carbon. Un atom de carbon este conectat la un atom de oxigen. Natura proceselor de ardere a combustibililor fosili este aranjată în așa fel încât monoxidul de carbon să fie o parte integrantă a oricărei flăcări.

Cărbunii, combustibilii aferenti, turba, lemnele de foc, atunci când sunt încălzite într-un cuptor, sunt gazeificați în monoxid de carbon și numai atunci sunt arse de fluxul de aer. Dacă monoxidul de carbon s-a scurs din camera de ardere în încăpere, atunci acesta va rămâne într-o stare stabilă până în momentul în care fluxul de monoxid de carbon este îndepărtat din cameră prin ventilare sau se acumulează, umplând întregul spațiu, de la podea până la tavan. În acest din urmă caz, doar un detector electronic de monoxid de carbon poate salva situația, reacționând la cea mai mică creștere a concentrației de fum toxici în atmosfera încăperii.

Ce trebuie să știți despre monoxidul de carbon:

• LA conditii standard densitatea monoxidului de carbon este de 1,25 kg/m 3 , care este foarte apropiată de greutatea specifică a aerului de 1,25 kg/m 3 . Monoxidul fierbinte și chiar cald se ridică cu ușurință în tavan, se depune și se amestecă cu aerul pe măsură ce se răcește;
• Monoxidul de carbon este insipid, incolor și inodor, chiar și la concentrații mari;
• Pentru a începe formarea monoxidului de carbon, este suficient să încălziți metalul în contact cu carbonul la o temperatură de 400-500 o C;
• Gazul este capabil să ardă în aer cu degajarea unei cantități mari de căldură, aproximativ 111 kJ / mol.

Este periculos nu numai să inhalați monoxid de carbon, amestecul gaz-aer poate exploda atunci când se atinge o concentrație de volum de 12,5% până la 74%. În acest sens, amestecul de gaze este similar cu metanul de uz casnic, dar mult mai periculos decât gazul de la rețea.

Metanul este mai ușor decât aerul și mai puțin toxic atunci când este inhalat; în plus, datorită adăugării în fluxul de gaz a unui aditiv special, mercaptan, prezența lui în încăpere este ușor de detectat prin miros. Cu o ușoară contaminare cu gaz a bucătăriei, puteți intra în cameră fără consecințe asupra sănătății și o puteți ventila.

Cu monoxidul de carbon totul este mai complicat. Relația strânsă dintre CO și aer împiedică îndepărtarea eficientă a norului de gaz toxic. Pe măsură ce se răcește, norul de gaz se va așeza treptat în zona podelei. Dacă s-a declanșat un detector de monoxid de carbon sau a fost detectată o scurgere de produse de ardere de la o sobă sau un cazan cu combustibil solid, trebuie luate imediat măsuri de ventilație, altfel copiii și animalele de companie vor fi primii care vor avea de suferit.

O proprietate similară a unui nor de monoxid de carbon a fost folosită anterior pe scară largă pentru a controla rozătoarele și gândacii, dar eficiența unui atac cu gaz este mult mai scăzută. mijloace moderne, iar riscul de a câștiga otrăvire este disproporționat mai mare.

Notă! Un nor de gaz CO, în absența ventilației, este capabil să-și mențină proprietățile neschimbate pentru o lungă perioadă de timp.

In cazul in care exista suspiciunea acumularii de monoxid de carbon in subsol, incaperi utilitare, cazane, pivnite, primul pas este asigurarea unei ventilatii maxime cu un schimb de gaze de 3-4 unitati pe ora.

Condiții pentru apariția fumului în cameră

Monoxidul de carbon poate fi obținut folosind zeci de variante de reacții chimice, dar acest lucru necesită reactivi și condiții specifice pentru interacțiunea lor. Riscul de a câștiga otrăvire cu gaz în acest fel este practic zero. Principalele motive pentru apariția monoxidului de carbon în camera cazanului sau în bucătărie sunt doi factori:

• Tiraj slab și revărsarea parțială a produselor de ardere din sursa de ardere în bucătărie;
• Funcționarea necorespunzătoare a echipamentelor de cazan, gaz și cuptor;
• Incendii și surse locale de aprindere ale plasticului, cablajelor, acoperirilor și materialelor polimerice;
• Gaze de eșapament din comunicațiile de canalizare.

Sursa de monoxid de carbon poate fi arderea secundară a cenușii, a depunerilor de funingine în coșuri, a funinginei și a gudronului care au mâncat în zidăria căminelor și a stingătoarelor de funingine.

Cel mai adesea, cărbunii mocniți care ard în cuptor cu supapa închisă devin sursa de gaz CO. Mai ales se eliberează mult gaz în timpul descompunerii termice a lemnului de foc în absența aerului, aproximativ jumătate din norul de gaz este ocupat de monoxid de carbon. Prin urmare, orice experiment cu afumarea cărnii și a peștelui pe fumul obținut din așchii mocnit ar trebui să fie efectuate numai în aer liber.

O cantitate mică de monoxid de carbon poate apărea și în timpul gătirii. De exemplu, toți cei care au întâlnit instalarea cazanelor pe gaz închise în bucătărie știu cum reacţionează senzorii de monoxid de carbon la cartofi prăjiți sau orice mâncare gătită în ulei în clocot.

Natura insidioasă a monoxidului de carbon

Principalul pericol al monoxidului de carbon este că este imposibil să simți și să simți prezența acestuia în atmosfera încăperii până când gazul intră în organele respiratorii cu aer și se dizolvă în sânge.

Consecințele inhalării CO depind de concentrația gazului din aer și de durata șederii în cameră:

• Cefaleea, starea de rău și dezvoltarea unei stări de somnolență încep atunci când conținutul volumetric de gaz în aer este de 0,009-0,011%. Fizic om sanatos capabil să reziste până la trei ore într-o atmosferă gazoasă;
• Greață, dureri musculare severe, convulsii, leșin, pierderea orientării se pot dezvolta la o concentrație de 0,065-0,07%. Timpul petrecut în cameră până la apariția consecințelor inevitabile este de doar 1,5-2 ore;
• La o concentrație de monoxid de carbon peste 0,5%, chiar și câteva secunde de a fi într-un spațiu gazat înseamnă un rezultat fatal.

Chiar dacă o persoană a ieșit în siguranță dintr-o cameră cu o concentrație mare de monoxid de carbon pe cont propriu, asistența medicală și utilizarea antidoturilor vor fi în continuare necesare, deoarece consecințele otrăvirii sistem circulator iar tulburările circulatorii ale creierului vor apărea în continuare, doar puțin mai târziu.

Moleculele de monoxid de carbon sunt ușor absorbite de apă și soluții saline. Prin urmare, prosoapele obișnuite, șervețelele umezite cu orice apă disponibilă sunt adesea folosite ca primul mijloc de protecție disponibil. Acest lucru vă permite să opriți pătrunderea monoxidului de carbon în organism pentru câteva minute, până când devine posibil să părăsiți camera.

Adesea, această proprietate a monoxidului de carbon este abuzată de unii proprietari de echipamente de încălzire în care sunt construiți senzori de CO. Când se declanșează un senzor sensibil, în loc să aerisească camera, dispozitivul este adesea pur și simplu acoperit cu un prosop umed. Drept urmare, după o duzină de astfel de manipulări, senzorul de monoxid de carbon eșuează, iar riscul de otrăvire crește cu un ordin de mărime.

Sisteme tehnice de înregistrare a monoxidului de carbon

De fapt, astăzi există o singură modalitate de a face față cu succes a monoxidului de carbon, de a folosi dispozitive electronice speciale și senzori care înregistrează excesul de concentrație de CO din cameră. Puteți, desigur, să o faceți mai ușor, de exemplu, dotați o ventilație puternică, așa cum fac iubitorii de relaxare lângă un șemineu adevărat din cărămidă. Dar într-o astfel de decizie există un anumit risc de a câștiga otrăvire cu monoxid de carbon atunci când se schimbă direcția tirajului în conductă și, în plus, a trăi sub un curent puternic nu este, de asemenea, foarte sănătos.

Dispozitiv detector de monoxid de carbon

Problema controlului conținutului de monoxid de carbon din atmosfera rezidențială și camere utilitare astăzi este la fel de actual ca prezența unei alarme de incendiu sau de efracție.

În saloanele specializate de încălzire și echipamente de gaz, puteți achiziționa mai multe opțiuni pentru dispozitivele de control al conținutului de gaz:

• Alarme chimice;
• Scanere cu infraroșu;
• senzori cu stare solidă.

Senzorul sensibil al dispozitivului este de obicei echipat cu o placă electronică care oferă putere, calibrare și conversie a semnalului într-o formă de indicație ușor de înțeles. Pot fi doar LED-uri verzi și roșii pe panou, o sirenă sonoră, informații digitale pentru emiterea unui semnal către o rețea de calculatoare sau un impuls de control pentru o supapă automată care oprește alimentarea cu gaz menajeră a cazanului de încălzire.

Este clar că utilizarea senzorilor cu supapă de închidere controlată este o măsură necesară, dar adesea producătorii de echipamente de încălzire construiesc în mod deliberat „protecția proștilor” pentru a evita tot felul de manipulări cu siguranța echipamentelor cu gaz.

Instrumente de control chimic și stare solidă

Cea mai ieftină și disponibilă versiune a senzorului indicator chimic este realizată sub forma unui balon cu plasă care este ușor permeabil la aer. În interiorul balonului sunt doi electrozi separați printr-un perete poros impregnat cu o soluție alcalină. Apariția monoxidului de carbon duce la carbonizarea electrolitului, conductivitatea senzorului scade brusc, ceea ce este citit imediat de electronică ca un semnal de alarmă. După instalare, dispozitivul este într-o stare inactivă și nu funcționează până când în aer apar urme de monoxid de carbon care depășesc concentrația admisă.

Senzorii cu stare solidă folosesc pungi cu două straturi de staniu și dioxid de ruteniu în loc de o bucată de azbest îmbibată cu alcali. Apariția gazului în aer provoacă o defecțiune între contactele dispozitivului senzor și declanșează automat o alarmă.

Scanere și paznici electronici

Senzori cu infraroșu care funcționează pe principiul scanării aerului din jur. Senzorul infraroșu încorporat percepe strălucirea LED-ului laser și prin modificarea intensității absorbției gazului Radiație termala dispozitivul declanșează incendii.

CO absoarbe foarte bine partea termică a spectrului, astfel încât astfel de dispozitive funcționează în modul paznic sau scaner. Rezultatul scanării poate fi afișat ca un semnal în două culori sau o indicație a cantității de monoxid de carbon din aer pe o scară digitală sau liniară.

Care senzor este mai bun

Pentru selectarea corectă a unui senzor de monoxid de carbon, este necesar să se țină cont de modul de funcționare și de natura încăperii în care urmează să fie instalat dispozitivul cu senzor. De exemplu, senzorii chimici, care sunt considerați învechiți, funcționează excelent în încăperile cazanelor și în încăperile utilitare. Un detector de monoxid de carbon ieftin poate fi instalat într-o casă de țară sau într-un atelier. În bucătărie, grătarul devine rapid acoperit cu praf și grăsime, ceea ce reduce dramatic sensibilitatea conului chimic.

Senzorii de monoxid de carbon cu stare solidă funcționează la fel de bine în toate condițiile, dar au nevoie de o sursă de energie externă puternică pentru a funcționa. Costul dispozitivului este mai mare decât prețul sistemelor cu senzori chimici.

Senzorii cu infraroșu sunt de departe cei mai des întâlniți. Ele sunt utilizate în mod activ pentru a completa sistemele de securitate ale cazanelor de apartament pentru încălzire individuală. În același timp, sensibilitatea sistemului de control practic nu se modifică în timp din cauza prafului sau a temperaturii aerului. În plus, astfel de sisteme, de regulă, au mecanisme de testare și calibrare încorporate, ceea ce vă permite să verificați periodic performanța acestora.

Instalarea dispozitivelor de monitorizare a monoxidului de carbon

Senzorii de monoxid de carbon trebuie instalați și întreținuți numai de personal calificat. Instrumentele trebuie verificate, calibrate, întreținute și înlocuite periodic.

Senzorul trebuie instalat la o distanță de sursa de gaz de la 1 la 4 m, senzorii de caroserie sau de la distanță sunt montați la o înălțime de 150 cm deasupra podelei și trebuie calibrați în funcție de pragurile de sensibilitate superioare și inferioare.

Durata de viață a senzorilor de monoxid de carbon de apartament este de 5 ani.

Concluzie

Lupta împotriva formării monoxidului de carbon necesită acuratețe și o atitudine responsabilă față de echipamentul instalat. Orice experimente cu senzori, în special de tip semiconductor, reduc drastic sensibilitatea dispozitivului, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a conținutului de monoxid de carbon din atmosfera bucătăriei și a întregului apartament și otrăvirea lentă a tuturor locuitorilor săi. Problema controlului monoxidului de carbon este atât de gravă încât, probabil, utilizarea senzorilor în viitor poate deveni obligatorie pentru toate categoriile de încălzire individuală.

Oxizii de carbon

Anul trecutîn știința pedagogică se acordă preferință învățării orientate spre personalitate. Formarea trăsăturilor individuale de personalitate are loc în procesul de activitate: studiu, joacă, muncă. De aceea un factor importantînvăţarea este organizarea procesului de învăţare, natura relaţiei dintre profesori şi elevi şi elevi între ei. Pe baza acestor idei, încerc să construiesc procesul educațional într-un mod special. În același timp, fiecare elev își alege propriul ritm de studiu al materialului, are posibilitatea de a lucra la un nivel accesibil, în situație de succes. La lecție, este posibil să stăpânești și să îmbunătățești nu numai materia, ci și abilități educaționale generale precum stabilirea unui obiectiv de învățare, alegerea mijloacelor și modalităților de a-l atinge, monitorizarea realizărilor, corectarea greșelilor. Elevii învață să lucreze cu literatura, să întocmească note, diagrame, desene, să lucreze în grup, în perechi, individual, să conducă un schimb constructiv de opinii, să raționeze logic și să tragă concluzii.

Nu este ușor să conduci astfel de lecții, dar dacă reușești, simți satisfacție. Ofer scenariul uneia dintre lecțiile mele. Au fost prezenți colegi, administrație și un psiholog.

Tipul de lecție.Învățarea de materiale noi.

Goluri. Bazat pe motivare și actualizare cunostinte de bazași abilitățile studenților de a lua în considerare structura, proprietățile fizice și chimice, producția și utilizarea monoxidului de carbon și a dioxidului de carbon.

Articolul a fost pregătit cu sprijinul site-ului www.Artifex.Ru. Dacă decideți să vă extindeți cunoștințele în domeniu artă contemporană, atunci cea mai bună soluție ar fi să vizitați site-ul www.Artifex.Ru. Almanahul creativ ARTIFEX vă va permite să vă familiarizați cu lucrările de artă contemporană fără a părăsi casa. Informații mai detaliate pot fi găsite pe site-ul www.Artifex.Ru. Niciodată nu este prea târziu să începi să-ți extinzi orizonturile și simțul frumuseții.

Echipamente și reactivi. Fișe „Interogatoriu programat”, diagramă poster, dispozitive pentru obținerea gazelor, pahare, eprubete, stingător, chibrituri; apă de var, oxid de sodiu, cretă, acid clorhidric, soluții indicator, H 2 SO 4 (conc.), HCOOH, Fe 2 O 3 .

Schema de poster
„Structura moleculei de monoxid de carbon (carbon(II)) CO”

ÎN CURILE CURĂRILOR

Tabelele pentru elevi din clasă sunt aranjate în cerc. Profesorul și elevii au posibilitatea de a se deplasa liber la mesele de laborator (1, 2, 3). Pentru lecție, copiii stau la mesele de studiu (4, 5, 6, 7, ...) împreună în voie (grupe libere de 4 persoane).

Profesor. Proverb chinezesc înțelept(scris frumos pe tablă) spune:

„Aud – am uitat,
Văd - îmi amintesc
Da - înțeleg.

Sunteți de acord cu concluziile înțelepților chinezi?

Și ce proverbe rusești reflectă înțelepciunea chineză?

Copiii dau exemple.

Profesor. Într-adevăr, doar creând, creând, puteți obține un produs valoros: substanțe noi, dispozitive, mașini, precum și valori intangibile - concluzii, generalizări, concluzii. Vă invit astăzi să participați la studiul proprietăților a două substanțe. Se știe că în timpul inspecției tehnice a mașinii, șoferul furnizează un certificat de stare gaze de esapament mașină. Concentrația a ce gaz este indicată în certificat?

(O t in e t. CO.)

Student. Acest gaz este otrăvitor. Intrând în sânge, provoacă otrăvirea corpului („arsură”, de unde și numele oxidului - monoxid de carbon). În cantități care pun viața în pericol, se găsește în gazele de eșapament ale mașinilor.(se citește un reportaj din ziar că șoferul, care a adormit de moarte în timp ce motorul mergea în garaj, a murit). Antidotul pentru otrăvirea cu monoxid de carbon este respirarea aerului curat și oxigenul pur. Celălalt monoxid de carbon este dioxid de carbon.

Profesor. Există un card de sondaj programat pe birourile dumneavoastră. Familiarizați-vă cu conținutul acestuia și pe o foaie curată de hârtie marcați numerele acelor sarcini, răspunsurile la care le cunoașteți pe baza dvs. experienta de viata. În fața numărului enunțului-sarcină, scrieți formula monoxidului de carbon la care se referă această afirmație.

Consultanții studenți (2 persoane) colectează foi de răspuns și, pe baza rezultatelor răspunsurilor, formează noi grupuri pentru lucrări ulterioare.

Sondaj programat „Oxizi de carbon”

1. Molecula acestui oxid este formată dintr-un atom de carbon și un atom de oxigen.

2. Legătura dintre atomi dintr-o moleculă este polară covalentă.

3. Un gaz care este practic insolubil în apă.

4. Această moleculă de oxid are un atom de carbon și doi atomi de oxigen.

5. Nu are miros sau culoare.

6. Un gaz solubil în apă.

7. Nu se lichefiază nici la -190 °C ( t pb = –191,5 °С).

8. Oxid acid.

9. Ușor comprimat, la 20 °C sub o presiune de 58,5 atm devine lichid, se solidifică în „gheață carbonică”.

10. Nu otrăvitoare.

11. Nu formează sare.

12. combustibil

13. Interacționează cu apa.

14. Reacţionează cu oxizii bazici.

15. Reacționează cu oxizii metalici, restabilind metalele libere din aceștia.

16. Obținut prin interacțiunea acizilor cu sărurile acidului carbonic.

17. Otravă.

18. Interacționează cu alcalii.

19. Sursa de carbon absorbită de plante în sere și sere duce la o creștere a randamentului.

20. Folosit la carbonatarea apei și a băuturilor.

Profesor. Examinați din nou conținutul cardului. Grupați informațiile în 4 blocuri:

structura,

proprietăți fizice,

Proprietăți chimice,

chitanta.

Profesorul oferă posibilitatea de a vorbi fiecărui grup de elevi, rezumă discursurile. Apoi elevii grupuri diferite alegeți-și planul de lucru - ordinea studierii oxizilor. În acest scop, ei numerotează blocuri de informații și își justifică alegerea. Ordinea studiului poate fi cea scrisă mai sus sau cu orice altă combinație a celor patru blocuri marcate.

Profesorul atrage atenția elevilor asupra punctelor cheie ale temei. Din moment ce oxizii de carbon substante gazoase trebuie manipulat cu grijă (reglementări de siguranță). Profesorul aprobă planul fiecărei grupe și distribuie consultanți (elevi pregătiți în prealabil).

Experimente demonstrative

1. Turnarea dioxidului de carbon din sticlă în sticlă.

2. Stingerea lumânărilor într-un pahar pe măsură ce se acumulează CO2.

3. Pune câteva bucăți mici de „gheață uscată” într-un pahar cu apă. Apa va fierbe și din ea se va revărsa un fum alb și gros.

CO2 gazos este deja lichefiat la temperatura camerei sub o presiune de 6 MPa. În stare lichidă, este depozitat și transportat în cilindri de oțel. Dacă deschideți supapa unui astfel de cilindru, atunci CO 2 lichid va începe să se evapore, din cauza căreia are loc o răcire puternică și o parte din gaz se transformă într-o masă asemănătoare zăpezii - „gheață uscată”, care este presată și folosită pentru a stoca inghetata.

4. Demonstrarea unui stingător de incendiu cu spumă chimică (OHP) și o explicație a principiului funcționării acestuia folosind un model - eprubete cu dop și tub de evacuare a gazului.

Informație despre structura la tabelul numărul 1 (fișele de instrucțiuni 1 și 2, structura moleculelor de CO și CO 2 ).

Informatii despre proprietăți fizice- la masa numărul 2 (lucrare cu un manual - Gabrielyan O.S. Chimie-9. M.: Dropia, 2002, p. 134–135).

Date asupra preparatului și proprietăților chimice- pe tabelele nr. 3 și 4 (fișele de instrucțiuni 3 și 4, instrucțiuni pentru efectuarea lucrărilor practice, pp. 149–150 din manual).

Munca practica Obținerea monoxidului de carbon (IV) și studierea proprietăților acestuia Puneți câteva bucăți de cretă sau marmură într-o eprubetă și adăugați puțin acid clorhidric diluat. Închideți rapid eprubeta cu un dop cu tub de evacuare a gazului. Coborâți capătul tubului într-o altă eprubetă care conține 2–3 ml apă de var. Urmăriți câteva minute când bulele de gaz trec prin apa de var. Apoi scoateți capătul tubului de aerisire din soluție și clătiți-l cu apă distilată. Se scufundă tubul într-o altă eprubetă cu 2-3 ml apă distilată și se trece gazul prin ea. După câteva minute, scoateți tubul din soluție, adăugați câteva picături de turnesol albastru la soluția rezultată. Se toarnă 2-3 ml de soluție diluată de hidroxid de sodiu într-o eprubetă și se adaugă câteva picături de fenolftaleină. Apoi treceți gazul prin soluție. Răspunde la întrebările. Întrebări 1. Ce se întâmplă dacă creta sau marmura este afectată acid clorhidric? 2. De ce, când dioxidul de carbon este trecut prin apa de var, soluția devine mai întâi tulbure, iar apoi varul se dizolvă? 3. Ce se întâmplă când oxidul de carbon (IV) este trecut prin apă distilată? Scrieți ecuațiile pentru reacțiile corespunzătoare în forme moleculare, ionice și abreviate de ioni. Recunoașterea carbonaților Cele patru eprubete care vi se oferă conțin substanțe cristaline: sulfat de sodiu, clorură de zinc, carbonat de potasiu, silicat de sodiu. Determinați ce substanță se află în fiecare eprubetă. Scrieți ecuațiile de reacție în forme moleculare, ionice și ionice abreviate.

Teme pentru acasă

Profesorul sugerează să luați cardul „Sondaj programat” acasă și, în pregătirea pentru următoarea lecție, să luați în considerare modalități de obținere a informațiilor. (De unde ați știut că gazul studiat se lichefiază, reacționează cu acidul, este otrăvitor etc.?)

Muncă independentă elevi

munca practica grupuri de copii performează cu viteză diferită. Prin urmare, celor care finalizează munca mai repede li se oferă jocuri.

Al cincilea în plus

Patru substanțe pot avea ceva în comun, iar a cincea substanță este deplasată, de prisos.

1. Carbon, diamant, grafit, carbură, carabină. (Carbid.)

2. Antracit, turbă, cocs, ulei, sticlă. (Sticlă.)

3. Calcar, cretă, marmură, malachit, calcit. (Malachit.)

4. Sodă cristalină, marmură, potasiu, caustic, malachit. (Caustic.)

5. Fosgen, fosfină, acid cianhidric, cianura de potasiu, disulfură de carbon. (Fosfina.)

6. Apa de mare, apă minerală, apă distilată, apă freatică, apă dură. (Apa distilata.)

7. Lapte de var, puf, var stins, calcar, apa de var. (calcar.)

8. Li2C03; (NH4)2C03; CaC03; K2C03, Na2C03. (CaCO3.)

Sinonime

Scrie formule chimice substanțe sau denumirile acestora.

1. Halogen -... (Clor sau brom.)

2. Magnezit - ... (MgCO 3 .)

3. Uree - ... ( Uree H2NC(O)NH2.)

4. Potasiu - ... (K 2 CO 3 .)

5. Gheață carbonică - ... (CO 2 .)

6. Oxid de hidrogen - ... ( Apă.)

7. Amoniac - ... ( 10% soluție de apă amoniac.)

8. Săruri ale acidului azotic - ... ( Nitrați- KNO3, Ca(NO3)2, NaNO3.)

9. Gaze naturale - ... ( Metan CH 4.)

Antonime

Scrieți termeni chimici care au sens opus celor sugerați.

1. Oxidant - ... ( Agent de reducere.)

2. Donator de electroni - ... ( acceptor de electroni.)

3. Proprietăți acide – … (Proprietăți de bază.)

4. Disocierea - ... ( Asociere.)

5. Adsorbția - ... ( Desorbție.)

6. Anod - ... ( Catod.)

7. Anion - ... ( Cation.)

8. Metal - ... ( Metaloid.)

9. Substanțe inițiale - ... ( produși de reacție.)

Căutați modele

Stabiliți un semn care să unească substanțele și fenomenele indicate.

1. Diamant, carabină, grafit - ... ( Modificări alotropice ale carbonului.)

2. Sticla, ciment, caramida - ... ( Materiale de construcție.)

3. Respirație, descompunere, erupție vulcanică - ... ( Procese însoțite de eliberarea de dioxid de carbon.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 - ... ( Compuși ai elementelor grupei IV.)

5. NaHC03, CaCO3, CO2, H2CO3 - ... ( Compușii oxigenați ai carbonului.)