Што такое монааксід вугляроду? будова малекулы

Монааксід вугляроду, таксама вядомы як угарны газ, мае вельмі трывалы малекулярны склад, з'яўляецца інэртным па сваіх хімічных уласцівасцях і дрэнна раствараецца ў вадзе. Гэта злучэнне таксама неверагодна таксічна, пры трапленні ў органы дыхання яно злучаецца з гемаглабінам крыві, і той перастае пераносіць кісларод да тканін і органам.

Хімічныя назвы і формула

Монааксід вугляроду вядомы таксама пад іншымі назвамі, у тым ліку аксід вугляроду II. У побыце яго прынята называць ўгарным газам. Гэтая вокіс вугляроду з'яўляецца атрутным бескаляровым і безгустоўным газам, якія не маюць паху. Яго хімічная формула - CO, а маса адной малекулы складае 28,01 г / моль.

Ўздзеянне на арганізм

Угарны газ злучаецца з гемаглабінам з адукацыяй карбоксигемоглобина, які не мае прапускной здольнасці кіслароду. Ўдыханне яго пар выклікае пашкоджанне ЦНС (цэнтральнай нервовай сістэмы) і ўдушэнне. Выніковая недахоп кіслароду выклікае галаўны боль, галавакружэнне, зніжэнне пульса і частоты дыхання, прыводзіць да непрытомнасці і наступнай гібелі арганізма.

таксічны газ

Монааксід вугляроду атрымліваецца шляхам частковага згарання рэчываў, якія змяшчаюць вуглярод, напрыклад, у рухавіках унутранага згарання. У злучэнне ўваходзіць 1 атам вугляроду, кавалентна звязаны з 1 атамам кіслароду. Угарны газ вельмі атрутны, і гэта адзін з найбольш распаўсюджаных прычын смяротных атручванняў ва ўсім свеце. Ўздзеянне можа прывесці да паразы сэрца і іншых органаў.

У чым карысць угарнага газу?

Нягледзячы на сваю сур'ёзную таксічнасць, монааксід вугляроду надзвычай карысны - дзякуючы сучасных тэхналогіях з яго ствараецца цэлы шэраг жыццёва важных прадуктаў. Вокіс вугляроду хоць сёння і лічыцца забруджвальнікам, заўсёды прысутнічала ў прыродзе, аднак не ў такой колькасці, як, напрыклад, вуглякіслы газ.

Памыляюцца тыя, хто лічыць, што не існуе злучэння монааксід вугляроду ў прыродзе. CO раствараецца ў расплаўленай вулканічнай пародзе пры высокіх цісках ў зямной мантыі. Змест аксідаў вугляроду ў вулканічных газах вар'іруецца ад менш за 0,01% да 2%, у залежнасці ад вулкана. Паколькі прыродныя гэтага злучэння не з'яўляюцца велічынёй пастаяннай, дакладна вымераць натуральныя выкіды газу не ўяўляецца магчымым.

хімічныя ўласцівасці

Монааксід вугляроду (формула CO) адносіцца да несолеобразующим або абыякавым аксідам. Аднак, пры тэмпературы +200 ^o С ён уступае ў рэакцыю з гідраксідам натрыю. Падчас гэтага хімічнага працэсу адбываецца адукацыя формиата натрыю:

NaOH + CO = HCOONa (соль мурашынай кіслаты).

Ўласцівасці монааксіду вугляроду заснаваныя на яго аднаўленчай здольнасці. Монааксід вугляроду:

• можа ўступаць у рэакцыю з кіслародам: 2CO + O ₂ = 2CO _2;
• здольны ўзаемадзейнічаць з галагенавымі: CO + Cl ₂ = COCl ₂ (фасген);
• мае унікальнае ўласцівасць аднаўляць чыстыя металы з іх аксідаў: Fe ₂ O ₃ + 3CO = 2Fe + 3CO _2;
• утворыць карбонилы металаў: Fe + 5CO = Fe (CO) _5;
• выдатна раствараецца ў хлараформе, воцатнай кіслаце, этаноле, гідраксід амонія і бензоле.

структура малекулы

Два атама, з якіх, уласна, і складаецца малекула вокісу вугляроду (СА), звязаныя паміж сабой патройны сувяззю. Дзве з іх ўтвораны шляхам зліцця p-электронаў атамаў вугляроду з кіслародам, а трэцяя - дзякуючы асабліваму механізму за кошт свабоднай 2р-арбіталь вугляроду і 2р-электроннай пары кіслароду. Такая структура забяспечвае малекуле высокую трываласць.

трохі гісторыі

Яшчэ Арыстоцель з старажытнай Грэцыі апісваў таксічны дым, што вырабляюцца жарам ад. Сам механізм смерці вядомы не быў. Аднак адным з старажытных метадаў пакарання было замыканне пераступіць закон у парнай, дзе знаходзіліся цьмеюць вуглі. Грэцкі лекар Гален выказаў здагадку, што ў складзе паветра адбываюцца пэўныя змены, якія прычыняюць шкоду пры ўдыху.

Падчас Другой сусветнай вайны газавая сумесь з прымешкамі монааксіду вугляроду, была ўжытая ў якасці паліва для аўтатранспартных сродкаў у тых частках свету, дзе было абмежаваную колькасць бензіну і дызельнага паліва. Былі ўсталяваныя знешнія (за некаторымі выключэннямі) генератары драўнянага вугалю або драўнянага газу, а сумесь атмасфернага азоту, моноксида вугляроду і невялікай колькасці іншых газаў падавалася ў газавы змяшальнік. Гэта быў так званы драўняны газ.

Акісленне монааксіду вугляроду

Вокіс вугляроду утвараецца пры частковым акісленні углеродсодержащих злучэнняў. СА утворыцца, калі кіслароду недастаткова для вытворчасці двухвокісу вугляроду (CO _2), напрыклад, пры працы печы ці рухавіка ўнутранага згарання ў замкнёнай прасторы. Калі прысутнічае кісларод, а таксама некаторыя іншыя атмасферныя канцэнтрацыі, вокіс вугляроду гарыць, выпраменьваючы сіні святло, утвараючы вуглякіслы газ, вядомую як вуглякіслы газ.

Вугальны газ, шырока ўжываецца да 1960 гадоў мінулага стагоддзя для ўнутранага асвятлення памяшканняў, падрыхтоўкі ежы і ацяплення, меў СА ў складзе ў якасці пераважнага кампанента паліва. Некаторыя працэсы ў сучасных тэхналогіях, такіх як выплаўленьне жалеза, усё яшчэ вырабляюць монааксід вугляроду ў якасці пабочнага прадукту. Само злучэнне СА акісляецца ў СА ₂ пры пакаёвай тэмпературы.

Ці ёсць СА ў прыродзе?

Ці існуе монааксід вугляроду ў прыродзе? Адным з яго натуральных па паходжанні крыніц з'яўляюцца фотахімічныя рэакцыі, якія адбываюцца ў трапасферы. Гэтыя працэсы, як мяркуецца, здольныя генераваць каля 5 × 10 ¹² кг рэчывы е; егодно. Сярод іншых крыніц, як ужо было сказана вышэй, знаходзяцца вулканы, лясныя пажары і іншыя віды гарэння.

малекулярныя ўласцівасці

Монааксід вугляроду мае малярная маса 28,0, што робіць яго крыху менш шчыльным, чым паветра. Даўжыня сувязі паміж двума атамамі - 112,8 мікраметраў. Гэта досыць блізка, што забяспечвае адну з самых моцных хімічных сувязяў. Абодва элемента ў злучэнні СА разам маюць каля 10 электронаў у адной валентнай абалонцы.

Як правіла, у арганічных карбанільных злучэннях ўзнікае падвойная сувязь. Характэрнай асаблівасцю малекулы СА з'яўляецца тое, што паміж атамамі ўзнікае трывалая трайная сувязь з 6 агульнымі электронамі ў 3 звязаных малекулярных арбіталей. Паколькі 4 з агульных электронаў адбываюцца ад атама кіслароду і толькі 2 ад вугляроду, адна звязаная арбіталей занятая двума электронамі з Аб _2, утвараючы давальнага ці дыпольныя сувязь. Гэта выклікае палярызацыю C ← O малекулы з маленькім зарадам "-" на вугляродзе і невялікім зарадам "+" на кіслародзе.

Астатнія дзве звязаныя арбіталь займаюць адну зараджаную часціцу ад вугляроду і адну ад кіслароду. Малекула з'яўляецца асіметрычнай: кісларод мае вялікую шчыльнасць электронаў, чым вуглярод, і таксама злёгку станоўча зараджаны у параўнанні з адмоўным вугляродам.

атрыманне

У прамысловасці атрыманне монааксід вугляроду СА ажыццяўляецца шляхам награвання без доступу паветра вуглякіслага газу або вадзяных пар з вуглём:

СА ₂ + З = 2СО;

Н ₂ О + З = СА + Н _2.

Апошнюю атрыманую сумесь яшчэ называюць вадзяным або сінтэз-газам. У лабараторных умовах аксід вугляроду II шляхам уздзеяння на арганічныя кіслоты канцэнтраванай сернай кіслаты, якая выступае ў якасці водоотнимающего сродкі:

НСООН = СА + Н ₂ О;

Н ₂ З ₂ Аб ₄ = СА ₂ + Н ₂ О.

Асноўныя сімптомы і дапамогу пры атручванні СА

Ці выклікае монааксід вугляроду атручэнне? Так, і вельмі моцнае. Атручэнне чадным газам з'яўляецца найбольш частым з'явай ва ўсім свеце. Найбольш распаўсюджаныя сімптомы:

• пачуццё слабасці;
• млоснасць;
• галавакружэнне;
• стомленасць;
• раздражняльнасць;
• дрэнны апетыт;
• галаўны боль;
• дэзарыентацыя;
• пашкоджаны зрок;
• ваніты;
• прытомнасць;
• курчы.

Ўздзеянне гэтага таксічнага газу можа прывесці да значных пашкоджанняў, якія часта могуць прывесці да працяглымі хранічным паталагічным станам. Монааксід вугляроду здольны нанесці сур'ёзны ўрон плёну цяжарнай жанчыны. Пацярпелым, напрыклад, пасля пажару, варта аказаць неадкладную дапамогу. неабходна тэрмінова выклікаць хуткую дапамогу, даць доступ свежага паветра, прыбраць саромеліся дыханне вопратку, супакоіць, сагрэць. Моцнае атручванне, як правіла, лечыцца толькі пад наглядам лекараў, у стацыянары.

прымяненне

Угарны газ, як ужо было сказана, атрутны і небяспечны, аднак ён з'яўляецца адным з базавых злучэнняў, якія прымяняюцца ў сучаснай прамысловасці для арганічнага сінтэзу. СА выкарыстоўваюць для атрымання чыстых металаў, карбонилов, фасгену, сероокиси вугляроду, метылавага спірту, формамида, араматычных альдэгідаў, мурашынай кіслаты. Гэта рэчыва таксама ўжываецца ў якасці гаручага. Нягледзячы на яго таксічнасць і ядавітасць, яго часта выкарыстоўваюць у якасці сыравіны для атрымання розных рэчываў у хімічнай прамысловасці.

Угарны газ і вуглякіслы газ: у чым розніца?

Монааксід і дыяксід вугляроду (СА і CO ₂₎ часта памылкова прымаюць адзін за аднаго. Абодва газу без паху і колеру, і абодва негатыўна ўплываюць на сардэчна-сасудзістую сістэму. Абодва газу могуць пранікаць у арганізм праз удыханне, скуру і вочы. Гэтыя злучэнні пры ўздзеянні на жывы арганізм маюць шэраг агульных сімптомаў - галаўныя болі, галавакружэнне, курчы і галюцынацыі. Большасць людзей з цяжкасцю вызначаюць розніцу і не разумеюць, што выхлапныя газы аўтамабіляў выпускаюць як CO, так і CO _2. У памяшканні павелічэнне канцэнтрацыі гэтых газаў можа быць небяспечным для здароўя і бяспекі чалавека, схільнага іх ўздзеянню. У чым жа розніца?

Пры высокіх канцэнтрацыях абодва могуць быць смяротнымі. Розніца заключаецца ў тым, што CO ₂ з'яўляецца агульным прыродным газам, неабходным для ўсёй расліннай і жывёльнай жыцця. CO не з'яўляецца звычайнай з'явай. Гэта пабочны прадукт бескіслароднай спальвання паліва. Крытычнае хімічнае адрозненне заключаецца ў тым, што CO ₂ змяшчае адзін атам вугляроду і два атама кіслароду, тады як у CO іх усяго па адным. Вуглякіслы газ з'яўляецца негаручых, у той час як монааксід мае вялікую верагоднасць да ўзгарання.

Вуглякіслы газ, натуральна, сустракаецца ў атмасферы: людзі і жывёлы дыхаюць кіслародам і выдыхаюць вуглякіслы газ, то ёсць жывыя істоты здольныя вытрымліваць яго ў невялікай колькасці. Гэты газ неабходны таксама для ажыццяўлення раслінамі фотасінтэзу. Аднак монааксід вугляроду не ўзнікае натуральным чынам у атмасферы і можа выклікаць праблемы са здароўем нават у нізкіх канцэнтрацыях. Шчыльнасць абодвух газаў таксама розная. Вуглякіслы газ цяжэй і шчыльней паветра, у той час як монааксід вугляроду крыху лягчэй. Гэтую іх асаблівасць варта ўлічваць пры ўстанаўленні ў дамах адпаведных датчыкаў.