Детектор СО (монооксида углерода). Что это и зачем нужно?
Во времена до исторического материализма и глобального потепления, когда Газпром еще не раскинул свои железные щупальца по планете и печное отопление было основным способом не дать дуба в нашем суровом климате, одним из самых опасных бытовых явлений был «угар». От него, бывало, гибли целыми семьями. А все почему? А потому что не было у них вот такого полезного девайса:
Детектор угарного газа от компании Даджет предназначен для сигнализации о наличии в воздухе опасных концентраций моноокиси углерода, СО. Это и есть «угарный газ», который образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода. Как он образуется в бытовых условиях?
Два основных способа угореть (не пробуйте повторить это дома):
1. Если в разогретых печи или камине остались непрогоревшие угли, а вьюшку трубы закрыли. Самая часта причина угара в раньшие времена – экономные крестьяне обязательно закрывали трубу после топки печи, поскольку через печную тягу уходила часть тепла, выстуживая избу. Если это сделать чуть раньше, чем нужно, то дотлевающие в разогретой топке угли выделяли СО.
2. В наше время, когда печное отопление скорее редкость, а камины, в силу более открытой конструкции, все же менее склонны к образованию СО, наиболее частой причиной угара становится автомобиль, стоящий с заведенным мотором в гараже. Особенно при утреннем прогреве – холодный двигатель, работая на переобогащенной смеси, выделяет просто огромное количество СО. И, если вы думаете, что открытые ворота вас спасут – то нет, ничего подобного. Концентрация растет ОЧЕНЬ быстро, через ворота вентилироваться не успевает. Насмерть, конечно, вряд ли угорите, но голова потом будет болеть так, что живые позавидуют мертвым.
В общем, детектор этого самого СО – штука более чем нужная, особенно мне – человеку, проживающему в частном доме с печкой и камином, а также имеющему в качестве хобби возню с автомобилями в гараже.
Итак, детектор от компании «Даджет»:
Пластиковый белый корпус, цифровой ЖК-индикатор, одна кнопка, три светодиода, решетка сирены-кричалки.
Индикатор показывает два вида данных – температура воздуха в помещении:
…и содержание в этом воздухе СО – в PPM, то есть parts per million — частей на миллион. Таблица переносимости (при какой концентрации вам понадобится клей для ласт) есть в инструкции, но, с практической точки зрения – любая концентрация, которую засечет такой детектор (от 25 РРМ) требует незамедлительной реакции пользователя – чтобы понять, откуда угар.
Там же расположен индикатор заряда батарей. Сами батареи скрываются сзади, под крышкой отсека, одновременно являющейся крепежным (на стену) элементом:
Пластиковая панелька прикручивается к стене двумя шурупами, и на нее пристегивается само устройство.
Батарейки в отcеке подпружинены специальными пластиковыми упорами, так что при снятии прибора с основания так и норовят выпрыгнуть и раскатиться по углам.
Если устройство разобрать, то виден электрохимический сенсор:
Это элемент, который реагирует на химический состав воздуха изменением электропроводимости. Молекулы СО вступают в электрохимическую реакцию на электроде и позволяют использовать прямую линейную зависимость тока от концентрации измеряемого компонента.
Черный кругляш с дыркой – пьезокричалка PT-3534FP, 105dBA, от 2900Hz до 3900Hz. Чертовски громкая штука с редкостно противным звуком – разбудит с гарантией.
С обратной стороны платы две микросхемы:
Одна из них — HT16218, контроллер LCD-индикатора, а вторая так залачена, что я не разобрал.
Для проверки работоспособности устройства есть кнопка «Тест» — можно нажать на ее и послушать, как громко оно кричит. Но, согласитесь, это не самый надежный метод проверки. Хочется, так сказать, более реалистичного опыта.
Конечно, можно протопить печку, закрыть заслонку и посмотреть, что случится раньше – я помру или индикатор сработает, но мое доверие к технике не настолько велико, да и проветривать потом замучаешься, тем более, что на улице мороз.
Так что повысить содержание СО в тестовом объеме я решил более простым способом – подставив детектор под выхлоп автомобиля.
Вставил баклажку горловиной в выхлопную трубу, положил в нее прибор и завел двигатель. Холодный мотор выплюнул на старте столько СО, что детектор завопил моментально, показав ПДК. По мере прогрева показания снизились, но все равно – дышать из этой баклажки определенно не стоит…
В общем, проверка показала, что устройство работоспособно, и оно торжественно заняло свое место в доме:
(Круглая штука рядом – детектор дыма, что тоже не лишнее при наличии печки). Поскольку СО легче воздуха, то размещать детектор лучше повыше, но не у самого потолка:
Выводы:
Для тех, у кого дом, как мой, топится печкой – реальный мастхэв. Возможно, эта штука никогда в жизни не сработает, но единственное ее срабатывание спасет жизнь всем, кто в доме. То же самое – закрытые камины с дверцами. За это определенно стоит отдать 2950 рублей – и пусть себе висит. При токе покоя 80мкА батареек хватит надолго.
Также весьма рекомендую всем любителям повозиться в гараже – там вероятность надышаться СО еще больше. Правда, к сожалению, в характеристиках не указан температурный диапазон работы детектора. Предполагаю, что при минусовых температурах электрохимический датчик может работать некорректно, да и батарейки не любят морозов. Так что, в неотапливаемом гараже зимой толку от него будет немного… Впрочем, и желающих греметь ключами на морозе тоже не легион. Купить можно здесь.
Угарный газ
Угарный газ
| Монооксид углерода | |
 | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Монооксид углерода |
| Химическая формула | CO |
| Отн. молек. масса | 28.0101 а. е. м. |
| Молярная масса | 28.0101 г/моль |
| Физические свойства | |
| Плотность вещества | 0,00125 (при 0°C) г/см³ |
| Состояние (ст. усл.) | бесцветный газ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | −205 °C |
| Температура кипения | −191,5 °C |
| Энтальпия (ст. усл.) | −110,52 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость в воде | 0.0026 г/100 мл |
| Классификация | |
| номер CAS | [630-08-0] |
Монооксид углерода (лат. Carbon monoxide ; другие названия — уга́рный газ, окись углерода, моноокись углерода, оксид углерода (II)) — бесцветный газ без вкуса и запаха. Химическая формула CO.
Содержание
Строение молекулы
Молекула CO, так же, как и изоэлектронная ей молекула азота, имеет тройную связь. Так как эти молекулы сходны по строению, то и свойства их также схожи — очень низкие температуры плавления и кипения, близкие значения стандартных энтропий и т. п.
В рамках метода валентных связей строение молекулы CO можно описать формулой :C≡O:, причём третья связь образована по донорно-акцепторному механизму, где углерод является акцептором электронной пары, а кислород — донором.
Согласно методу молекулярных орбиталей электронная конфигурация невозбуждённой молекулы CO σ 2 Oσ 2 zπ 4 x, yσ 2 C. Тройная связь образована σ—связью, образованной за счёт σz электронной пары, а электроны дважды вырожденного уровня πx, y соответствуют двум σ—связям. Электроны на несвязывающих σC—орбитали и σO—орбитали соответствуют двум электронным парам, одна из которых локализована у атома углерода, другая — у атома кислорода.
Благодаря наличию тройной связи молекула CO весьма прочна (энергия диссоциации 1069 кДж/моль, или 256 ккал/моль, что больше, чем у любых других двухатомных молекул) и имеет малое межъядерное расстояние (dC≡O=0,1128 нм или 1,13Å).
История открытия
Монооксид углерода был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем. То, что в состав этого газа входит углерод и кислород, выяснил в 1800 английский химик Вильям Крукшэнк. Моноксид углерода вне атмосферы Земли впервые был обнаружен бельгийским ученым М. Мижотом (M. Migeotte) в 1949 году по наличию основной колебательно-вращательной полосы в ИК спектре Солнца.
Монооксид углерода в атмосфере Земли
Различают природные и антропогенные источники поступления в атмосферу Земли. В естественных условиях, на поверхности Земли, CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров. Монооксид углерода образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение монооксида углерода за счёт обычных в почвах фенольных соединений, содержащих группы OCH3 или OH в орто- или пара-положениях по отношению к первой гидроксильной группе.
Общий баланс продуцирования небиологического CO и его окисления микроорганизмами зависит от конкретных экологических условий, в первую очередь от влажности и значения pH. Например, из аридных почв монооксид углерода выделяется непосредственно в атмосферу, создавая таким образом локальные максимумы концентрации этого газа.
В атмосфере СО является продуктом цепочек реакций с участием метана и других углеводородов (в первую очередь, изопрена).
Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления CO в CO2). В прошлом значительную долю антропогенного поступления CO в атмосферу обеспечивал светильный газ, использовавшийся для освещения помещений в XIX веке. По составу он примерно соответствовал водяному газу, то есть содержал до 45 % монооксида углерода. В настоящее время в коммунальной сфере этот газ вытеснен гораздо менее токсичным природным газом (низшие представители гомологического ряда алканов — пропан и др.)
Поступление CO от природных и антропогенных источников примерно одинаково.
Монооксид углерода в атмосфере находится в быстром круговороте: среднее время его пребывания составляет около 0,1 года, окисляясь гидроксилом до диоксида углерода.
Получение
Промышленный способ
1. Образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода:
2. или при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:
Реакция восстановления диоксида углерода обратимая, влияние температуры на состояние равновесия этой реакции приведено на графике. Протекание реакции вправо обеспечивает энтропийный фактор, а влево — энтальпийный. При температуре ниже 400°C равновесие практически полностью сдвинуто влево, а при температуре выше 1000°C вправо (в сторону образования CO). При низких температурах скорость этой реакции очень мала, поэтому монооксид углерода при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара.
3. Смеси монооксида углерода с другими веществами получают при пропускании воздуха, водяного пара и т. п. сквозь слой раскалённого кокса, каменного или бурого угля и т. п. (см. генераторный газ, водяной газ, смешанный газ, синтез-газ).
Лабораторный способ
1. Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P2O5. Схема реакции:
Можно также обработать муравьиную кислоту хлорсульфоновой. Эта реакция идёт уже при обычной температуре по схеме:
2. Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот. Реакция идёт по уравнению:
Выделяющийся совместно с CO диоксид углерода можно удалить, пропустив смесь через баритовую воду.
3. Нагревание смеси гексацианоферрата (II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:
Физиологическое действие, токсичность
Опытами на молодых крысах выяснено, что 0,02-процентная концентрация CO в воздухе замедляет их рост и снижает активность по сравнению с контрольной группой. Интересно то, что крысы, живущие в атмосфере с повышенным содержанием CO, предпочитали воде и раствору глюкозы спиртовой раствор в качестве питья (в отличие от контрольной группы, особи в которой предпочитали воду).
Помощь при отравлении монооксидом углерода: пострадавшего следует вынести на свежий воздух, полезно также кратковременное вдыхание паров нашатырного спирта.
TLV (предельная пороговая концентрация, США): 25 ПДКр.з. по Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.1313—03 составляет 20 мг/м³
Защита от монооксида углерода
Свойства
Монооксид углерода представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.
| Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | −137,14 кДж/моль (г) (при 298 К) |
| Стандартная энтропия образования S | 197,54 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 29,11 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Энтальпия плавления ΔHпл | 0,838 кДж/моль |
| Энтальпия кипения ΔHкип | 6,04 кДж/моль |
| Критическая температура tкрит | −140,23°C |
| Критическое давление Pкрит | 3,499 МПа |
| Критическая плотность ρкрит | 0,301 г/см 3 |
Основными типами химических реакций, в которых участвует монооксид углерода, являются реакции присоединения и окислительно-восстановительные реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства.
При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах (так, в растворах он восстанавливает соли Au, Pt, Pd и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO2↑. Это широко используется в пирометаллургии. На реакции CO в растворе с хлоридом палладия основан способ качественного обнаружения CO, см. ниже).
Окисление СО в растворе часто идёт с заметной скоростью лишь в присутствии катализатора. При подборе последнего основную роль играет природа окислителя. Так, KMnO4 быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра, K2Cr2O7 — в присутствии солей ртути, KClO3 — в присутствии OsO4. В общем, по своим восстановительным свойствам СО похож на молекулярный водород.
Ниже 830°C более сильным восстановителем является CO, — выше — водород. Поэтому равновесие реакции:
до 830°С смещено вправо, выше 830°C влево.
Интересно, что существуют бактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию.
Монооксид углерода горит синим пламенем (температура начала реакции 700°C) на воздухе:
Температура горения CO может достигать 2100°C, она является цепной, причём инициаторами служат небольшие количества водородсодержащих соединений (вода, аммиак, сероводород и др.)
Благодаря такой хорошей теплотворной способности, CO является компонентом разных технических газовых смесей (см., например генераторный газ), используемых, в том числе, для отопления.
Монооксид углерода реагирует с галогенами. Наибольшее практическое применение получила реакция с хлором:
Реакция экзотермическая, её тепловой эффект 113 кДж, в присутствии катализатора (активированный уголь) она идёт уже при комнатной температуре. В результате реакции образуется фосген — вещество, получившее широкое распространение в разных отраслях химии (а также как боевое отравляющее вещество). По аналогичным реакцииям могут быть получены COF2 (карбонилфторид) и COBr2 (карбонилбромид). Карбонилиодид не получен. Экзотермичность реакций быстро снижается от F к I (для реакций с F2 тепловой эффект 481 кДж, с Br2 — 4 кДж). Можно также получать и смешанные производные, например COFCl (подробнее см. галогенпроизводные угольной кислоты).
Реакцией CO с F2, кроме карбонилфторида можно получить перекисное соединение (FCO)2O2. Его характеристики: температура плавления −42°C, кипения +16°C, обладает характерным запахом (похожим на запах озона), при нагревании выше 200°C разлагается со взрывом (продукты реакции CO2, O2 и COF2), в кислой среде реагирует с иодидом калия по уравнению:
Монооксид углерода реагирует с халькогенами. С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:
Получены также аналогичные селеноксид COSe и теллуроксид COTe.
C переходными металлами образует очень летучие, горючие и ядовитые соединения — карбонилы, такие как Cr(CO)6, Ni(CO)4, Mn2CO10, Co2(CO)9 и др.
Как указано выше, монооксид углерода незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот. Однако с расплавами щелочей вступает в реакцию:
Интересна реакция монооксида углерода с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия:
Реакцией с аммиаком при высоких температурах можно получить важное для промышленности соединение — циановодород HCN. Реакция идёт в присутствии катализатора (оксид тория ThO2) по уравнению:
Определение монооксида углерода
Качественно можно определить наличие CO по потемнению растворов хлорида палладия (или пропитанной этим раствором бумаги). Потеменение связано с выделением мелкодисперсного металлического палладия по схеме:
Эта реакция очень чувствительная. Стандартный раствор 1 грамма хлорида палладия на литр воды.
Количественное определение монооксида углерода основано на иодометрической реакции:
Применение
См. также
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Угарный газ» в других словарях:
УГАРНЫЙ ГАЗ — (монооксид углерода, СО), бесцветный, лишенный запаха ядовитый газ, который образуется при неполном сгорании ископаемых топлив; он присутствует, например, в составе угольного газа и выхлопных газов автомобилей. Ядовитое действие угарного газа… … Научно-технический энциклопедический словарь
Угарный газ — оксид углеродa, CO (a. carbon monoxide; н. Kohlenoxyd, Kohlenmonoxyd; ф. oxyde de carbone; и. oxido de carbono), хим. соединение углерода c кислородом из группы оксидов; природный газ без цвета и запаха. Bпервые выделен в лабораторных… … Геологическая энциклопедия
угарный газ — сущ., кол во синонимов: 2 • газ (55) • угар (22) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
УГАРНЫЙ ГАЗ — (монооксид углерода, оксид углерода, СО) продукт неполного окисления углерода и его соединений (в печи, двигателе и др.), чрезвычайно ядовитый газ (вызывает отравление организма угар (см. (1))) без цвета, запаха и вкуса, плохо растворим в воде.… … Большая политехническая энциклопедия
УГАРНЫЙ ГАЗ — УГАРНЫЙ ГАЗ, то же, что углерода оксид … Современная энциклопедия
УГАРНЫЙ ГАЗ — то же, что углерода оксид … Большой Энциклопедический словарь
УГАРНЫЙ ГАЗ — неполный окисел углерода, возникающий в условиях горения при недостатке кислорода воздуха. У. г. не имеет цвета, вкуса и запаха, ядовит; при содержании его в воздухе от 0,02% отравляет организм, а потому во всех цехах, в к рых может возникнуть… … Технический железнодорожный словарь
Угарный газ — см. Оксид углерода … Российская энциклопедия по охране труда
Угарный газ — УГАРНЫЙ ГАЗ, то же, что углерода оксид. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
угарный газ — то же, что оксид углерода. * * * УГАРНЫЙ ГАЗ УГАРНЫЙ ГАЗ, то же, что углерода оксид (см. УГЛЕРОДА ОКСИД) … Энциклопедический словарь
Монооксид углерода
Монооксид углерода
| Монооксид углерода | |
| |
| |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Монооксид углерода |
| Химическая формула | CO |
| Отн. молек. масса | 28.0101 а. е. м. |
| Молярная масса | 28.0101 г/моль |
| Физические свойства | |
| Плотность вещества | 0,00125 (при 0°C) г/см³ |
| Состояние (ст. усл.) | бесцветный газ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | −205 °C |
| Температура кипения | −191,5 °C |
| Энтальпия (ст. усл.) | −110,52 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость в воде | 0.0026 г/100 мл |
| Классификация | |
| номер CAS | [630-08-0] |
Монооксид углерода (лат. Carbon monoxide ; другие названия — уга́рный газ, окись углерода, моноокись углерода, оксид углерода (II)) — бесцветный газ без вкуса и запаха. Химическая формула CO.
Содержание
Строение молекулы
Молекула CO, так же, как и изоэлектронная ей молекула азота, имеет тройную связь. Так как эти молекулы сходны по строению, то и свойства их также схожи — очень низкие температуры плавления и кипения, близкие значения стандартных энтропий и т. п.
В рамках метода валентных связей строение молекулы CO можно описать формулой :C≡O:, причём третья связь образована по донорно-акцепторному механизму, где углерод является акцептором электронной пары, а кислород — донором.
Согласно методу молекулярных орбиталей электронная конфигурация невозбуждённой молекулы CO σ 2 Oσ 2 zπ 4 x, yσ 2 C. Тройная связь образована σ—связью, образованной за счёт σz электронной пары, а электроны дважды вырожденного уровня πx, y соответствуют двум σ—связям. Электроны на несвязывающих σC—орбитали и σO—орбитали соответствуют двум электронным парам, одна из которых локализована у атома углерода, другая — у атома кислорода.
Благодаря наличию тройной связи молекула CO весьма прочна (энергия диссоциации 1069 кДж/моль, или 256 ккал/моль, что больше, чем у любых других двухатомных молекул) и имеет малое межъядерное расстояние (dC≡O=0,1128 нм или 1,13Å).
История открытия
Монооксид углерода был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем. То, что в состав этого газа входит углерод и кислород, выяснил в 1800 английский химик Вильям Крукшэнк. Моноксид углерода вне атмосферы Земли впервые был обнаружен бельгийским ученым М. Мижотом (M. Migeotte) в 1949 году по наличию основной колебательно-вращательной полосы в ИК спектре Солнца.
Монооксид углерода в атмосфере Земли
Различают природные и антропогенные источники поступления в атмосферу Земли. В естественных условиях, на поверхности Земли, CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров. Монооксид углерода образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение монооксида углерода за счёт обычных в почвах фенольных соединений, содержащих группы OCH3 или OH в орто- или пара-положениях по отношению к первой гидроксильной группе.
Общий баланс продуцирования небиологического CO и его окисления микроорганизмами зависит от конкретных экологических условий, в первую очередь от влажности и значения pH. Например, из аридных почв монооксид углерода выделяется непосредственно в атмосферу, создавая таким образом локальные максимумы концентрации этого газа.
В атмосфере СО является продуктом цепочек реакций с участием метана и других углеводородов (в первую очередь, изопрена).
Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления CO в CO2). В прошлом значительную долю антропогенного поступления CO в атмосферу обеспечивал светильный газ, использовавшийся для освещения помещений в XIX веке. По составу он примерно соответствовал водяному газу, то есть содержал до 45 % монооксида углерода. В настоящее время в коммунальной сфере этот газ вытеснен гораздо менее токсичным природным газом (низшие представители гомологического ряда алканов — пропан и др.)
Поступление CO от природных и антропогенных источников примерно одинаково.
Монооксид углерода в атмосфере находится в быстром круговороте: среднее время его пребывания составляет около 0,1 года, окисляясь гидроксилом до диоксида углерода.
Получение
Промышленный способ
1. Образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода:
2. или при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:
Реакция восстановления диоксида углерода обратимая, влияние температуры на состояние равновесия этой реакции приведено на графике. Протекание реакции вправо обеспечивает энтропийный фактор, а влево — энтальпийный. При температуре ниже 400°C равновесие практически полностью сдвинуто влево, а при температуре выше 1000°C вправо (в сторону образования CO). При низких температурах скорость этой реакции очень мала, поэтому монооксид углерода при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара.
3. Смеси монооксида углерода с другими веществами получают при пропускании воздуха, водяного пара и т. п. сквозь слой раскалённого кокса, каменного или бурого угля и т. п. (см. генераторный газ, водяной газ, смешанный газ, синтез-газ).
Лабораторный способ
1. Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P2O5. Схема реакции:
Можно также обработать муравьиную кислоту хлорсульфоновой. Эта реакция идёт уже при обычной температуре по схеме:
2. Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот. Реакция идёт по уравнению:
Выделяющийся совместно с CO диоксид углерода можно удалить, пропустив смесь через баритовую воду.
3. Нагревание смеси гексацианоферрата (II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:
Физиологическое действие, токсичность
Опытами на молодых крысах выяснено, что 0,02-процентная концентрация CO в воздухе замедляет их рост и снижает активность по сравнению с контрольной группой. Интересно то, что крысы, живущие в атмосфере с повышенным содержанием CO, предпочитали воде и раствору глюкозы спиртовой раствор в качестве питья (в отличие от контрольной группы, особи в которой предпочитали воду).
Помощь при отравлении монооксидом углерода: пострадавшего следует вынести на свежий воздух, полезно также кратковременное вдыхание паров нашатырного спирта.
TLV (предельная пороговая концентрация, США): 25 ПДКр.з. по Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.1313—03 составляет 20 мг/м³
Защита от монооксида углерода
Свойства
Монооксид углерода представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.
| Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | −137,14 кДж/моль (г) (при 298 К) |
| Стандартная энтропия образования S | 197,54 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Стандартная мольная теплоёмкость Cp | 29,11 Дж/моль·K (г) (при 298 К) |
| Энтальпия плавления ΔHпл | 0,838 кДж/моль |
| Энтальпия кипения ΔHкип | 6,04 кДж/моль |
| Критическая температура tкрит | −140,23°C |
| Критическое давление Pкрит | 3,499 МПа |
| Критическая плотность ρкрит | 0,301 г/см 3 |
Основными типами химических реакций, в которых участвует монооксид углерода, являются реакции присоединения и окислительно-восстановительные реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства.
При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах (так, в растворах он восстанавливает соли Au, Pt, Pd и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO2↑. Это широко используется в пирометаллургии. На реакции CO в растворе с хлоридом палладия основан способ качественного обнаружения CO, см. ниже).
Окисление СО в растворе часто идёт с заметной скоростью лишь в присутствии катализатора. При подборе последнего основную роль играет природа окислителя. Так, KMnO4 быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра, K2Cr2O7 — в присутствии солей ртути, KClO3 — в присутствии OsO4. В общем, по своим восстановительным свойствам СО похож на молекулярный водород.
Ниже 830°C более сильным восстановителем является CO, — выше — водород. Поэтому равновесие реакции:
до 830°С смещено вправо, выше 830°C влево.
Интересно, что существуют бактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию.
Монооксид углерода горит синим пламенем (температура начала реакции 700°C) на воздухе:
Температура горения CO может достигать 2100°C, она является цепной, причём инициаторами служат небольшие количества водородсодержащих соединений (вода, аммиак, сероводород и др.)
Благодаря такой хорошей теплотворной способности, CO является компонентом разных технических газовых смесей (см., например генераторный газ), используемых, в том числе, для отопления.
Монооксид углерода реагирует с галогенами. Наибольшее практическое применение получила реакция с хлором:
Реакция экзотермическая, её тепловой эффект 113 кДж, в присутствии катализатора (активированный уголь) она идёт уже при комнатной температуре. В результате реакции образуется фосген — вещество, получившее широкое распространение в разных отраслях химии (а также как боевое отравляющее вещество). По аналогичным реакцииям могут быть получены COF2 (карбонилфторид) и COBr2 (карбонилбромид). Карбонилиодид не получен. Экзотермичность реакций быстро снижается от F к I (для реакций с F2 тепловой эффект 481 кДж, с Br2 — 4 кДж). Можно также получать и смешанные производные, например COFCl (подробнее см. галогенпроизводные угольной кислоты).
Реакцией CO с F2, кроме карбонилфторида можно получить перекисное соединение (FCO)2O2. Его характеристики: температура плавления −42°C, кипения +16°C, обладает характерным запахом (похожим на запах озона), при нагревании выше 200°C разлагается со взрывом (продукты реакции CO2, O2 и COF2), в кислой среде реагирует с иодидом калия по уравнению:
Монооксид углерода реагирует с халькогенами. С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:
Получены также аналогичные селеноксид COSe и теллуроксид COTe.
C переходными металлами образует очень летучие, горючие и ядовитые соединения — карбонилы, такие как Cr(CO)6, Ni(CO)4, Mn2CO10, Co2(CO)9 и др.
Как указано выше, монооксид углерода незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот. Однако с расплавами щелочей вступает в реакцию:
Интересна реакция монооксида углерода с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия:
Реакцией с аммиаком при высоких температурах можно получить важное для промышленности соединение — циановодород HCN. Реакция идёт в присутствии катализатора (оксид тория ThO2) по уравнению:
Определение монооксида углерода
Качественно можно определить наличие CO по потемнению растворов хлорида палладия (или пропитанной этим раствором бумаги). Потеменение связано с выделением мелкодисперсного металлического палладия по схеме:
Эта реакция очень чувствительная. Стандартный раствор 1 грамма хлорида палладия на литр воды.
Количественное определение монооксида углерода основано на иодометрической реакции:
Применение
См. также
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Монооксид углерода» в других словарях:
МОНООКСИД УГЛЕРОДА — (угарный газ, СО), бесцветный, лишенный запаха ядовитый газ, который образуется при неполном сгорании ископаемых топлив; он присутствует, например, в составе угольного газа и выхлопных газов автомобилей. Ядовитое действие угарного газа… … Научно-технический энциклопедический словарь
Углерода окись — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
Углерода оксид — со Монооксид углерода, относящийся к классу опасности IV Источник: ГОСТ Р 51206 98: Автотранспортные средства. Содержание вредных веществ в воздухе салона и кабины. Нормы и методы опреде … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
УГЛЕРОДА ОКСИД — (монооксид углерода, угарный газ) СО, мол. м. 28,01; газ без цвета и запаха. Связь в молекуле СО тройная, длина связи 0,113 HM, энергия диссоциации 1071,78 кДж/моль, 0,4 … Химическая энциклопедия
УГЛЕРОДА СЕМЕЙСТВО — ПОДГРУППА IVA. СЕМЕЙСТВО УГЛЕРОДА КРЕМНИЯ УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ, ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО, СВИНЕЦ Характерная для подгруппы IIIA особенность постепенного перехода от легкого неметаллического элемента к тяжелому типичному металлу наблюдается и в этой подгруппе … Энциклопедия Кольера
Углерода оксид — Известно три оксида углерода: Монооксид углерода CO Диоксид углерода CO2 Диоксид триуглерода C3O2 … Википедия
Моноксид углерода — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
Моноокись углерода — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
Окись углерода — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
Оксид углерода (II) — Монооксид углерода Общие Систематическое наименование Монооксид углерода Химическая формула … Википедия
