Көміртек оксиді (көміртек тотығы). Көміртек (II) оксиді (көміртек оксиді) СО, тұз түзбейтін көміртегі тотығы. Бұл бұл оксидке сәйкес қышқыл жоқ дегенді білдіреді. Көміртек оксиді (II) – 191,5°С температурада атмосфералық қысымда сұйылтылатын және –205°С қататын түссіз және иіссіз газ.СО молекуласы құрылымы жағынан N2 молекуласына ұқсас: екеуінде де бірдей мөлшерде электрондар (мұндай молекулалар изоэлектронды деп аталады) , олардың құрамындағы атомдар үштік байланыс арқылы қосылады (СО молекуласындағы екі байланыс көміртегі мен оттегі атомдарының 2р электрондарының есебінен түзіледі, ал үшіншісі донор-акцепторлық механизм арқылы түзіледі оттегінің жалғыз электронды жұбының және көміртегінің бос 2р орбиталының қатысуымен). Нәтижесінде СО және N2 физикалық қасиеттері (балқу және қайнау температуралары, суда ерігіштігі және т.б.) өте ұқсас.

Көміртек оксиді (II) оттегіге жеткіліксіз қол жетімді көміртегі бар қосылыстардың жануы кезінде, сондай-ақ ыстық көмірдің толық жану өнімімен - көмірқышқыл газымен жанасқанда түзіледі: C + CO2 → 2CO. Лабораторияда СО-ны құмырсқа қышқылын концентрлі күкірт қышқылының қыздырғанда сұйық құмырсқа қышқылына әсерінен сусыздандыру немесе P2O5 үстіне құмырсқа қышқылы буын өткізу арқылы алады: HCOOH → CO + H2O. СО қымыздық қышқылының ыдырауынан алынады: H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. СО-ны басқа газдардан сілті ерітіндісі арқылы оңай бөлуге болады.
Сағат қалыпты жағдайларСО, азот сияқты, химиялық тұрғыдан өте инертті. Тек қашан жоғары температураларСО тотығу, қосу және тотықсыздану реакцияларына түсу үрдісі көрінеді. Осылайша, жоғары температурада сілтілермен әрекеттеседі: CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Бұл реакциялар өнеркәсіптік газдардан СО шығару үшін қолданылады.

Көміртек тотығы (II) жоғары калориялы отын болып табылады: жану бөлінуімен бірге жүреді. елеулі сомажылу (1 моль CO үшін 283 кДж). СО-ның ауамен қоспалары оның мөлшері 12-ден 74%-ға дейін болғанда жарылады; Бақытымызға орай, іс жүзінде мұндай қоспалар өте сирек кездеседі. Өнеркәсіпте СО алу үшін қатты отынды газдандыру жүргізіледі. Мысалы, 1000oС-қа дейін қыздырылған көмір қабаты арқылы су буын үрлеу су газының түзілуіне әкеледі: C + H2O → CO + H2, оның жылулығы өте жоғары. Дегенмен, жану су газын ең тиімді пайдаланудан алыс. Одан, мысалы, қатты, сұйық және газ тәріздес көмірсутектердің қоспасын (қысымдағы әртүрлі катализаторлар болған кезде) алуға болады - бағалы шикізат. химия өнеркәсібі(Фишер-Тропш реакциясы). Сол қоспадан оны сутегімен байытып, қажетті катализаторларды қолдана отырып, спирттер, альдегидтер, қышқылдар алуға болады. Метанолдың синтезі ерекше маңызға ие: CO + 2H2 → CH3OH - органикалық синтез үшін ең маңызды шикізат, сондықтан бұл реакция өнеркәсіптік ауқымда жүзеге асырылады.

СО тотықсыздандырғыш болып табылатын реакцияларды домна процесі кезінде рудадан темірді тотықсыздандыру мысалында көрсетуге болады: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. Металл оксидтерінің көміртегі (II) оксидімен тотықсыздануы бар үлкен мәнметаллургиялық процестерде.

СО молекулалары өтпелі металдарға және олардың түзілумен қосылыстарына қосылу реакцияларымен сипатталады күрделі қосылыстар– карбонилдер. Мысалдарға сұйық немесе қатты металл карбонилдері Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6 және т.б. жатады. Бұл өте улы заттар, қыздырғанда олар қайтадан металға және СО-ға ыдырайды. Осылайша жоғары тазалықтағы ұнтақ металдарды алуға болады. Кейде газ плитасының оттығында металл «дақтар» көрінеді, бұл темір карбонилінің пайда болуы мен ыдырауының салдары. Қазіргі уақытта құрамында СО-дан басқа бейорганикалық және органикалық лигандтар, мысалы, PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3 бар мыңдаған әртүрлі металл карбонилдері синтезделді.

CO сонымен қатар жарықта пайда болатын қосылыстың хлормен реакциясымен сипатталады бөлме температурасытек улы фосгеннің түзілуімен: CO + Cl2 → COCl2. Бұл реакция тізбекті реакция болып табылады, ол хлор атомдары мен COCl бос радикалдарының қатысуымен радикалды механизммен жүреді. Уыттылығына қарамастан, фосген көптеген органикалық қосылыстарды синтездеу үшін кеңінен қолданылады.

Көміртек оксиді (II) күшті улану болып табылады, өйткені ол құрамында металы бар биологиялық белсенді молекулалармен күшті комплекстер түзеді; бұл тіннің тыныс алуын бұзады. Орталық жасушалар жүйке жүйесі. СО-ның қан гемоглобиніндегі Fe(II) атомдарымен байланысуы оттегін өкпеден ұлпаларға тасымалдайтын оксигемоглоблиннің түзілуіне жол бермейді. Ауаның құрамында 0,1% СО болса да, бұл газ оксигемоглобиннен оттегінің жартысын ығыстырады. СО болған кезде асфиксиядан өлім тіпті көп мөлшерде оттегі болған кезде де болуы мүмкін. Сондықтан СО көміртек тотығы деп аталады. «Қиындыққа ұшыраған» адамда ең алдымен ми мен жүйке жүйесі зардап шегеді. Құтқарылу үшін ең алдымен қажет таза ауа, құрамында СО (немесе одан да жақсырақ, таза оттегі) жоқ, ал гемоглобинмен байланысқан СО бірте-бірте O2 молекулаларымен ауыстырылады және тұншығу жойылады. СО-ның ең жоғары рұқсат етілген орташа тәуліктік концентрациясы атмосфералық ауаауада 3 мг/м3 (шамамен 3,10–5%) құрайды жұмыс аймағы– 20 мг/м3.

Әдетте, атмосферадағы CO мөлшері 10-5% аспайды. Бұл газ планктон және басқа микроорганизмдердің секрециясымен бірге жанартау және батпақты газдардың бөлігі ретінде ауаға енеді. Осылайша, жыл сайын мұхиттың беткі қабаттарынан атмосфераға 220 миллион тонна СО бөлінеді. Көмір шахталарында СО концентрациясы жоғары. Орман өрті кезінде көміртегі тотығы көп шығарылады. Әрбір миллион тонна болатты балқыту 300–400 тонна СО түзілуімен қатар жүреді. Жалпы алғанда, СО-ның ауаға техногендік бөлінуі жылына 600 миллион тоннаға жетеді, оның жартысынан көбі автокөліктерден келеді. Егер карбюратор реттелмесе, пайдаланылған газдар 12% дейін CO болуы мүмкін! Сондықтан көптеген елдерде автокөлік шығарындыларында СО құрамының қатаң стандарттары енгізілген.

СО түзілуі әрқашан көміртегі бар қосылыстардың, соның ішінде ағаштың жануы кезінде, оттегіге жеткіліксіз қол жетімділікпен, сондай-ақ ыстық көмір көмірқышқыл газымен байланыста болған кезде болады: C + CO2 → 2CO. Мұндай процестер ауыл пештерінде де орын алады. Сондықтан жылуды үнемдеу үшін пештің мұржасын мерзімінен бұрын жабу көбінесе көміртегі тотығымен улануға әкеледі. Пешті қыздырмайтын қала тұрғындарын СО газымен уланудан сақтандырылған деп ойлауға болмайды; Мысалы, қозғалтқышы жұмыс істеп тұрған көлік тұрған, желдеткіші нашар гаражда олардың улануы оңай. СО ас үйдегі табиғи газдың жану өнімдерінде де кездеседі. Бұрынғы көптеген авиациялық апаттар қозғалтқыштың тозуы немесе нашар реттеу салдарынан болған, бұл СО кабинаға кіріп, экипажды уландыруға мүмкіндік берді. Қауіпті СО-ны иіс арқылы анықтау мүмкін еместігімен күшейтеді; осыған байланысты көміртегі тотығы хлордан да қауіпті!

Көміртек тотығы (II) белсенді көміртекпен іс жүзінде сорбцияланбайды, сондықтан кәдімгі противогаз бұл газдан қорғамайды; Оны сіңіру үшін атмосфералық оттегінің көмегімен СО-ны СО2-ге «жандыратын» катализаторы бар қосымша хопкалит картриджі қажет. Қазіргі уақытта платина металдарына негізделген катализаторлардың жоғары құнына қарамастан, жолаушылар вагондары жанып жатқан катализаторлармен жабдықталған.

Көміртек оксидтері

Соңғы жылдары педагогика ғылымында тұлғаға бағытталған оқытуға басымдық берілуде. Жеке тұлғаның қасиеттерінің қалыптасуы іс-әрекет процесінде жүреді: оқу, ойын, еңбек. Демек, оқытудың маңызды факторы оқу процесін ұйымдастыру, мұғалім мен студенттердің және оқушылардың бір-бірімен қарым-қатынасының сипаты болып табылады. Осы идеяларды негізге ала отырып, мен оқу-тәрбие үрдісін ерекше етіп құруға тырысамын. Сонымен бірге әрбір студент материалды оқу қарқынын өзі таңдайды, оған қолжетімді деңгейде, табысты жағдайда жұмыс істеуге мүмкіндік алады. Сабақта тек пәндік ғана емес, сонымен қатар сахналау сияқты жалпы білім беру дағдыларын меңгеруге және жетілдіруге болады. тәрбиелік мақсат, оған жетудің құралдары мен жолдарын таңдау, жетістіктеріңізді бақылау, қателерді түзету. Оқушылар әдебиетпен жұмыс істеуге, конспект, сызба, сызба жасауға, топпен, жұппен, жеке жұмыс істеуге, конструктивті пікір алмасуға, логикалық дәлелдеуге, қорытынды жасауға үйренеді.

Мұндай сабақтарды өткізу оңай емес, бірақ егер сіз табысқа жетсеңіз, сіз қанағаттануды сезінесіз. Мен сабақтарымның бірінің сценарийін ұсынамын. Оған әріптестері, әкімшілік және психолог қатысты.

Сабақтың түрі.Жаңа материалды меңгерту.

Мақсаттар.Мотивация және студенттердің негізгі білімдері мен дағдыларын жаңарту негізінде көмірқышқыл газы мен көмірқышқыл газының құрылымын, физикалық және химиялық қасиеттерін, алынуын және қолданылуын қарастыру.

Мақала www.Artifex.Ru сайтының қолдауымен дайындалған. Егер сіз осы саладағы біліміңізді кеңейтуді шешсеңіз заманауи өнер, онда ең жақсы шешім www.Artifex.Ru веб-сайтына кіру болады. ARTIFEX шығармашылық альманахы үйден шықпай-ақ заманауи өнер туындыларымен танысуға мүмкіндік береді. Көбірек егжей-тегжейлі ақпаратоны www.Artifex.Ru сайтынан таба аласыз. Сіздің көкжиегіңізді және сұлулық сезімін кеңейтуді бастау ешқашан кеш емес.

Құрал-жабдықтар мен реагенттер.«Бағдарламаланған шолу» карталары, плакат диаграммасы, газдарды өндіруге арналған құрылғылар, стақандар, пробиркалар, өрт сөндіргіштер, сіріңкелер; әк суы, натрий оксиді, бор, тұз қышқылы, индикаторлық ерітінділер, H 2 SO 4 (конс.), HCOOH, Fe 2 O 3.

Постер диаграммасы
«Көміртек тотығы (көміртек тотығы (II)) СО молекуласының құрылымы».

САБАҚ КЕЗІНДЕ

Кабинеттегі студенттерге арналған үстелдер шеңбер бойымен орналасқан. Оқытушы мен студенттердің зертханалық кестелерге (1, 2, 3) еркін өту мүмкіндігі бар. Сабақ барысында балалар оқу үстелдерінде (4, 5, 6, 7, ...) бір-бірімен өз қалаулары бойынша отырады (4 адамнан тұратын бос топтар).

Мұғалім. Дана қытай мақалы(тақтаға әдемі жазылған) оқиды:

«Мен естимін - ұмытамын,
Көремін - есімде
Мен түсінемін.

Қытай данышпандарының тұжырымдарымен келісесіз бе?

Қандай орыс мақалдары қытай даналығын көрсетеді?

Балалар мысалдар келтіреді.

Мұғалім. Шынында да, жасау арқылы ғана құнды өнімді алуға болады: жаңа заттар, құрылғылар, машиналар, сондай-ақ материалдық емес құндылықтар - қорытындылар, жалпылаулар, қорытындылар. Мен бүгін сендерді екі заттың қасиеттерін зерттеуге қатысуға шақырамын. Белгілі болғандай, көлікті техникалық байқаудан өткізу кезінде жүргізуші көліктегі пайдаланылған газдардың жағдайы туралы анықтама береді. Сертификатта қандай газ концентрациясы көрсетілген?

(О т в е т. СО.)

студент. Бұл газ улы. Қанға түскеннен кейін ол дененің улануын тудырады («жану», демек, оксидтің атауы - көміртегі тотығы). Ол автомобильдің пайдаланылған газдарында өмірге қауіпті мөлшерде кездеседі.(газеттен моторы жұмыс істеп тұрған кезде гаражда ұйықтап қалып, қайтыс болған жүргізуші туралы хабарды оқиды). Көмірқышқыл газымен уланудың антидоты - таза ауамен және таза оттегімен тыныс алу. Тағы бір көміртегі тотығы көміртегі диоксиді.

Мұғалім. Үстелдеріңізде «Бағдарламаланған сауалнама» картасы бар. Оның мазмұнымен танысып, бос қағазға өмірлік тәжірибеңіздің негізінде жауабын білетін тапсырмалардың нөмірін белгілеңіз. Тапсырма мәлімдемесінің нөміріне қарама-қарсы осы мәлімдеме қатысты көміртегі тотығының формуласын жазыңыз.

Студенттердің кеңесшілері (2 адам) жауап парақтарын жинайды және жауаптардың нәтижелері бойынша келесі жұмыс үшін жаңа топтар құрады.

«Көміртегі оксидтері» бағдарламаланған зерттеу

1. Бұл оксидтің молекуласы бір көміртек атомынан және бір оттегі атомынан тұрады.

2. Молекуладағы атомдар арасындағы байланыс полярлық ковалентті.

3. Суда іс жүзінде ерімейтін газ.

4. Бұл оксидтің молекуласында бір көміртек атомы және екі оттегі атомы бар.

5. Оның иісі де, түсі де жоқ.

6. Суда еритін газ.

7. Тіпті –190 °C температурада да сұйылтпайды ( т kip = –191,5 °C).

8. Қышқыл оксиді.

9. Ол оңай сығылады, 20 °C температурада 58,5 атм қысымда ол сұйық болып, «құрғақ мұзға» айналады.

10. Улы емес.

11. Тұз түзбейтін.

12. Жанғыш

13. Сумен әрекеттеседі.

14. Негізгі оксидтермен әрекеттеседі.

15. -мен әрекеттеседі металл оксидтері, олардан бос металдарды қалпына келтіру.

16. Қышқылдарды көмірқышқыл тұздарымен әрекеттескенде алады.

17. I.

18. Сілтілермен әрекеттеседі.

19. Жылыжайларда және жылыжайларда өсімдіктер сіңіретін көміртегінің көзі өнімділіктің жоғарылауына әкеледі.

20. Су мен сусындарды газдандыру үшін қолданылады.

Мұғалім. Картаның мазмұнын қайта қарап шығыңыз. Ақпаратты 4 блокқа топтаңыз:

құрылым,

физикалық қасиеттері,

Химиялық қасиеттері,

қабылдау.

Мұғалім әр топ студенттеріне сөйлеуге мүмкіндік береді және презентацияларды қорытындылайды. Сосын студенттер әртүрлі топтаржұмыс жоспарыңызды таңдаңыз - оксидтерді зерттеу тәртібі. Осы мақсатта олар ақпарат блоктарын нөмірлеп, таңдауын негіздейді. Оқу тәртібі жоғарыда жазылғандай немесе белгіленген төрт блоктың кез келген басқа комбинациясы болуы мүмкін.

Мұғалім оқушылардың назарын тақырыптың негізгі тұстарына аударады. Көміртек оксидтері газ тәріздес заттар болғандықтан, оларды абайлап өңдеу керек (қауіпсіздік нұсқаулары). Мұғалім әр топтың жоспарын бекітіп, консультанттарды (алдын ала дайындалған студенттер) тағайындайды.

Демонстрациялық тәжірибелер

1. Көмірқышқыл газын шыныдан шыныға құю.

2. СО 2 жиналатындықтан стақандағы сөндіргіш шамдар.

3. Бір стақан суға бірнеше кішкене құрғақ мұзды салыңыз. Су қайнап, одан қою ақ түтін шығады.

СО 2 газы бөлме температурасында 6 МПа қысыммен сұйылтылған. Сұйық күйде ол болат цилиндрлерде сақталады және тасымалданады. Егер сіз осындай цилиндрдің клапанын ашсаңыз, СО 2 сұйықтығы булана бастайды, соның салдарынан қатты салқындату орын алады және газдың бір бөлігі қар тәрізді массаға - «құрғақ мұзға» айналады, ол басылып, сақтау үшін қолданылады. балмұздақ.

4. Химиялық көбікті өрт сөндіргішті (КФО) демонстрациялау және оның жұмыс істеу принципін үлгі – тығыны бар пробирка мен газ шығару түтігі арқылы түсіндіру.

туралы ақпарат құрылым№1 кестеде (1 және 2 нұсқау карталары, СО және СО 2 молекулаларының құрылымы).

туралы ақпарат физикалық қасиеттері – №2 кестеде (оқулықпен жұмыс – Габриелян О.С.Химия-9. М.: Бустард, 2002, б. 134–135).

Деректер түбіртек туралы және химиялық қасиеттері – № 3 және 4 кестелер бойынша (3 және 4 нұсқау карталары, практикалық жұмысқа нұсқаулық, оқулықтың 149–150 б.).

Практикалық жұмыс Көміртек оксиді (IV) алу және оның қасиеттерін зерттеу Пробиркаға бірнеше бор немесе мәрмәр кесектерін салып, аздап сұйылтылған тұз қышқылын қосыңыз. Түтікшені тығынмен және газ шығатын түтікпен тез жабыңыз. Түтіктің ұшын 2-3 мл әк суы бар басқа пробиркаға салыңыз. Газ көпіршіктері әк суы арқылы өтетінін бірнеше минут бақылаңыз. Содан кейін ерітіндіден газ шығатын түтіктің ұшын алып тастап, оны тазартылған сумен шайыңыз. Пробирканы 2-3 мл дистилденген суы бар басқа пробиркаға салып, одан газ өткізіңіз. Бірнеше минуттан кейін пробирканы ерітіндіден алып, алынған ерітіндіге бірнеше тамшы көк лакмус тамызыңыз. Пробиркаға 2-3 мл сұйылтылған натрий гидроксиді ерітіндісін құйып, оған бірнеше тамшы фенолфталеин тамызыңыз. Содан кейін ерітінді арқылы газды өткізіңіз. Сұрақтарға жауап бер. Сұрақтар 1. Бор немесе мәрмәрді тұз қышқылымен өңдегенде не болады? 2. Неліктен көмірқышқыл газын әк суынан өткізгенде, ерітінді алдымен бұлыңғыр болады, содан кейін әк ериді? 3. Көміртек (IV) оксиді тазартылған су арқылы өткенде не болады? Сәйкес реакциялардың теңдеулерін молекулалық, иондық және қысқартылған иондық түрде жазыңыз. Карбонатты тану Сізге берілген төрт пробиркада кристалды заттар бар: натрий сульфаты, мырыш хлориді, калий карбонаты, натрий силикаты. Әрбір пробиркада қандай зат бар екенін анықтаңыз. Реакция теңдеулерін молекулалық, иондық және қысқартылған иондық түрде жазыңыз.

Үй жұмысы

Мұғалім «Бағдарламаланған сауалнама» картасын үйге апаруды және келесі сабаққа дайындалу кезінде ақпаратты алу жолдарын ойластыруды ұсынады. (Сіз зерттеп отырған газдың сұйылатынын, қышқылмен әрекеттесетінін, улы екенін және т.б. екенін қайдан білдіңіз?)

Студенттердің өзіндік жұмысы

Практикалық жұмысбалалар топтарымен бірге орындайды әртүрлі жылдамдықта. Сондықтан жұмысты тезірек аяқтағандарға ойындар ұсынылады.

Бесінші дөңгелек

Төрт заттың ортақ нәрсе болуы мүмкін, бірақ бесінші зат қатардан ерекшеленеді, артық.

1. Көміртек, алмаз, графит, карбид, карабин. (Карбид.)

2. Антрацит, шымтезек, кокс, май, шыны. (Шыны.)

3. Әктас, бор, мәрмәр, малахит, кальцит. (Малахит.)

4. Кристалды сода, мәрмәр, калий, каустик, малахит. (Каустик.)

5. Фосген, фосфин, циан қышқылы, калий цианиді, күкірт көміртегі. (Фосфин.)

6. Теңіз суын, минералды су, тазартылған су, жер асты сулары, кермек су. (Дистилденген су.)

7. Әк сүті, мамық, сөндірілген әк, әктас, әк суы. (Әктас.)

8. Li 2 CO 3; (NH 4) 2 CO 3; CaCO 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO3.)

Синонимдер

Заттардың химиялық формулаларын немесе атауларын жаз.

1. Галоген -... (Хлор немесе бром.)

2. Магнезит – ... (MgCO 3.)

3. Мочевина –... ( Мочевина H 2 NC(O)NH 2.)

4. Калий - ... (K 2 CO 3.)

5. Құрғақ мұз - ... (CO 2.)

6. Сутегі оксиді –... ( Су.)

7. Аммиак -... ( 10% сулы аммиак ерітіндісі.)

8. Азот қышқылының тұздары –... ( Нитраттар– KNO 3, Ca(NO 3) 2, NaNO 3.)

9. Табиғи газ – ... ( Метан CH 4.)

Антоним сөздер

Ұсынылғанға мағынасы қарама-қарсы химиялық терминдерді жазыңыз.

1. Тотықтырғыш –... ( Тотықсыздандырғыш.)

2. Электрондық донор –… ( Электронды қабылдаушы.)

3. Қышқылдық қасиеттері – ... ( Негізгі қасиеттер.)

4. Диссоциация –… ( Қауымдастық.)

5. Адсорбция – ... ( Десорбция.)

6. Анод –... ( Катод.)

7. Анион –… ( Катион.)

8. Металл –... ( Металл емес.)

9. Бастапқы заттар –... ( Реакция өнімдері.)

Үлгілерді іздеу

Көрсетілген заттар мен құбылыстарды біріктіретін белгіні белгілеңіз.

1. Алмаз, карабин, графит – ... ( Көміртектің аллотропты модификациялары.)

2. Шыны, цемент, кірпіш - ... ( Құрылыс материалдары.)

3. Тыныс алу, шіру, жанартау атқылау - ... ( Көмірқышқыл газының бөлінуімен жүретін процестер.)

4. CO, CO 2, CH 4, SiH 4 – ... ( IV топ элементтерінің қосылыстары.)

5. NaHCO 3, CaCO 3, CO 2, H 2 CO 3 – ... ( Көміртектің оттекті қосылыстары.)

Көміртек тотығы немесе көміртегі тотығы (СО) – түссіз, иіссіз және дәмсіз газ. Сутегідей көк жалынмен жанады. Осыған байланысты химиктер 1776 жылы мырыш оксидін көміртегімен қыздыру арқылы алғаш рет көміртек оксидін шығарған кезде оны сутегімен шатастырды. Бұл газдың молекуласы азот молекуласы сияқты күшті үштік байланысқа ие. Сондықтан олардың арасында кейбір ұқсастықтар бар: балқу және қайнау температуралары бірдей дерлік. Көміртегі тотығының молекуласы бар жоғары мәниондану потенциалы.

Көміртек оксиді тотыққанда көмірқышқыл газын түзеді. Бұл реакция босатылады көп саныжылу энергиясы. Сондықтан көміртегі тотығы жылу жүйесінде қолданылады.

Төмен температурадағы көміртегі тотығы басқа заттармен дерлік әрекеттеспейді, жоғары температурада жағдай басқаша. Әртүрлі органикалық заттардың қосылу реакциялары өте тез жүреді. Белгілі бір пропорциядағы СО мен оттегінің қоспасы оның жарылу мүмкіндігіне байланысты өте қауіпті.

Көміртек тотығын өндіру

Зертханалық жағдайларда көміртегі тотығы ыдырау арқылы түзіледі. Ол ыстық концентрлі күкірт қышқылының әсерінен немесе фосфор оксиді арқылы өткенде пайда болады. Басқа әдіс - құмырсқа және қымыздық қышқылдарының қоспасын белгілі бір температураға дейін қыздыру. Бөлінген СО бұл қоспаны барит суынан (қаныққан ерітінді) өткізу арқылы алып тастауға болады.

Көміртек тотығы қаупі

Көміртек тотығы адам үшін өте қауіпті. Ол шақырады ауыр улану, жиі өлімге әкелуі мүмкін. Мәселе мынада, көміртегі тотығының қандағы гемоглобинмен әрекеттесу қабілеті бар, ол оттегін дененің барлық жасушаларына тасымалдайды. Осы реакция нәтижесінде карбогемоглобин түзіледі. Оттегінің жетіспеушілігінен жасушалар аштықты бастан кешіреді.

Уланудың келесі белгілерін анықтауға болады: жүрек айнуы, құсу, бас ауруы, түс көруінің жоғалуы, тыныс алудың бұзылуы және басқалар. Көмірқышқыл газымен уланған адамға тез арада алғашқы медициналық көмек көрсету керек. Алдымен оны тартып алу керек таза ауажәне аммиакқа малынған мақта тампонын мұрынға салыңыз. Содан кейін жәбірленушінің кеудесін ысқылаңыз және оның аяқтарына жылыту жастықшаларын жағыңыз. Жылы сұйықтықтарды көп ішу ұсынылады. Симптомдарды анықтағаннан кейін дереу дәрігерді шақыру керек.

Көміртек оксиді, көміртегі тотығы (СО) - ауадан сәл аз тығыздығы бар түссіз, иіссіз, дәмсіз газ. Ол гемоглобин жануарларға (адамдарды қоса алғанда) шамамен 35 ppm жоғары концентрацияда улы болып табылады, бірақ ол жануарлардың қалыпты метаболизмі арқылы аз мөлшерде өндіріледі және кейбір қалыпты болады деп саналады. биологиялық функциялар. Атмосферада ол кеңістікте өзгермелі және тез ыдырайтын және жер деңгейінде озонның түзілуінде рөл атқарады. Көміртек тотығы екі коваленттік байланыс пен бір дативті коваленттік байланыстан тұратын үштік байланыспен байланыстырылған бір көміртек атомынан және бір оттегі атомынан тұрады. Бұл ең қарапайым көміртегі тотығы. Ол цианидті анионмен, нитросоний катионымен және молекулалық азотпен изоэлектронды. Координациялық кешендерде көміртегі тотығы лигандын карбонил деп атайды.

Оқиға

Аристотель (б.з.д. 384-322 жж.) алғаш рет улы түтіннің пайда болуына әкелетін көмірді жағу процесін сипаттады. Ежелгі уақытта өлім жазасына кесу әдісі болған - қылмыскерді жанып тұрған көмірмен ваннаға қамап қою. Алайда, ол кезде өлімнің механизмі түсініксіз болды. Грек дәрігері Гален (б.з.д. 129-199 ж.) ауаның құрамындағы өзгерістер бар, ол деммен жұтқанда адамға зиянын тигізеді деген болжам айтты. 1776 жылы француз химигі де Лассон мырыш оксидін кокспен қыздыру арқылы СО түзді, бірақ ғалым көгілдір жалынмен жанғандықтан газ тәріздес өнім сутегі деп қате тұжырым жасады. Газды 1800 жылы шотланд химигі Уильям Камберланд Круикшанк көміртегі мен оттегі бар қосылыс ретінде анықтады. Оның иттердегі уыттылығын шамамен 1846 жылы Клод Бернард мұқият зерттеген. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде газ қоспасы, оның ішінде көміртегі тотығы механикалық күйді сақтау үшін пайдаланылды Көлік, бензин мен дизель тапшы болған әлемнің кейбір бөліктерінде жұмыс істейді. Сыртқы (кейбір жағдайларды қоспағанда) көмір немесе ағаштан жасалған газдандырғыштар орнатылып, газ араластырғышқа атмосфералық азот, көміртегі тотығы және басқа газдандыру газдарының аздаған қоспасы енгізілді. Бұл процестің нәтижесінде пайда болатын газ қоспасы ағаш газы деп аталады. Көміртек тотығы Холокост кезінде кейбір неміс нацистік өлім лагерлерінде, ең анық Chelmno газ фургондарында және T4 «эвтаназия» өлтіру бағдарламасында кең ауқымда пайдаланылды.

Дереккөздер

Көміртек тотығы көміртегі бар қосылыстардың ішінара тотығуы кезінде түзіледі; көмірқышқыл газын (СО2) түзу үшін оттегі жеткіліксіз болған кезде пайда болады, мысалы, пешті немесе іштен жанатын қозғалтқышты пайдалану кезінде, шектеулі кеңістік. Атмосфералық концентрацияларды қоса алғанда, оттегі болған кезде көміртегі тотығы көк жалынмен жанып, көмірқышқыл газын шығарады. 1960 жылдарға дейін үй-жайды жарықтандыру, тамақ дайындау және жылыту үшін кеңінен қолданылған көмір газында отынның маңызды құрамдас бөлігі ретінде көміртегі тотығы болды. Заманауи технологиядағы кейбір процестер, мысалы, темір балқыту әлі де жанама өнім ретінде көміртегі тотығын шығарады. Дүние жүзінде көміртегі тотығының ең үлкен көздері жылына 5 × 1012 кг көміртек тотығын түзетін тропосферадағы фотохимиялық реакцияларға байланысты табиғи көздер болып табылады. Басқа табиғи бұлақтар CO-ға жанартаулар, Орман өрттеріжәне жанудың басқа түрлері. Биологияда көміртегі тотығы табиғи түрде гемоглобиннің ыдырауынан гемоксигеназа 1 және гем 2 әсерінен түзіледі. Бұл процесте белгілі бір мөлшерде карбоксигемоглобин түзіледі қарапайым адамдар, олар көміртегі тотығын жұтпаса да. 1993 жылы көміртегі тотығы қалыпты нейротрансмиттер, сондай-ақ организмдегі қабыну реакцияларын табиғи түрде өзгертетін үш газдың бірі (қалған екеуі азот оксиді және күкірт сутегі) деп алғаш рет хабарлаған кезден бастап көміртегі тотығы биологиялық зерттеу ретінде ғылыми назарға ие болды. реттегіш Көптеген тіндерде барлық үш газ қабынуға қарсы агенттер, вазодилаторлар және неоваскулярлық өсудің промоутерлері ретінде әрекет етеді. Дәрілік зат ретінде аз мөлшердегі көміртегі тотығының клиникалық сынақтары жалғасуда. Дегенмен, көміртегі тотығының шамадан тыс мөлшері көміртегі тотығымен улануды тудырады.

Молекулалық қасиеттер

Көміртек тотығы бар молекулалық салмақ 28,0, орташа молекулалық салмағы 28,8 болатын ауадан сәл жеңілірек. Идеал газ заңына сәйкес, СО ауадан төмен тығыздыққа ие. Көміртек атомы мен оттегі атомы арасындағы байланыстың ұзындығы 112,8 pm. Бұл байланыс ұзындығы ұқсас байланыс ұзындығы және бірдей дерлік молекулалық салмағы бар молекулалық азот (N2) сияқты үштік байланысқа сәйкес келеді. Көміртек-оттегі қос байланыстары әлдеқайда ұзағырақ, мысалы формальдегид үшін 120,8 м. Қайнау температурасы (82 К) және балқу температурасы (68 К) N2-ге өте ұқсас (тиісінше 77 К және 63 К). 1072 кДж/моль байланыс диссоциациялану энергиясы N2 (942 кДж/моль) энергиясынан күштірек және белгілі ең күшті химиялық байланысты білдіреді. Көміртек оксидінің негізгі электронды күйі синглетті, өйткені жұпталмаған электрондар жоқ.

Байланыс және дипольдік момент

Көміртек пен оттегінің валенттік қабатында барлығы 10 электрон бар. Көміртек пен оттегінің октет ережесіне сүйене отырып, екі атом органикалық карбонилді қосылыстарда кездесетін әдеттегі қос байланыс емес, үш байланыстыратын молекулалық орбитальдарда алты ортақ электроны бар үштік байланыс жасайды. Бөлінген электрондардың төртеуі оттегі атомынан және екеуі ғана көміртектен келетіндіктен, бір байланыс орбиталын оттегі атомдарынан екі электрон алып, дативтік немесе дипольдық байланыс түзеді. Бұл көміртегінің аздап теріс заряды және оттегінің оң заряды бар молекуланың C←O поляризациясына әкеледі. Қалған екі байланыстырушы орбитальдардың әрқайсысы көміртектен бір электронды және оттегіден бір электронды алып, кері C→O поляризациясы бар (полярлық) коваленттік байланыстар түзеді, өйткені оттегі көміртегіге қарағанда электртеріс. Бос көміртек тотығында таза теріс заряд δ- көміртегінің соңында қалады, ал молекуланың шағын дипольдік моменті 0,122 D. Осылайша, молекула асимметриялы: оттегі көміртегіге қарағанда электронды тығыздыққа ие, сондай-ақ кішкентай оң заряд, көміртегімен салыстырғанда, бұл теріс. Керісінше, изоэлектронды динитроген молекуласының дипольдік моменті жоқ. Егер көміртегі тотығы лиганд ретінде әрекет етсе, дипольдің полярлығы координациялық кешеннің құрылымына байланысты оттегінің соңында таза теріс зарядпен өзгеруі мүмкін.

Байланыстың полярлығы және тотығу дәрежесі

Теориялық және эксперименттік зерттеулер көрсеткендей, оттегінің электртерістігі жоғары болғанымен, дипольдік момент көміртегінің теріс жақ ұшынан оттегінің оң жақ ұшына дейін келеді. Бұл үш байланыс шын мәнінде жоғары поляризацияланған полярлық коваленттік байланыстар болып табылады. Оттегі атомына есептелген поляризация σ байланысы үшін 71% және екі π байланысы үшін 77% құрайды. Осы құрылымдардың әрқайсысында көміртектің көміртегі тотығына дейін тотығу дәрежесі +2. Ол келесідей есептеледі: барлық байланыс электрондары оттегінің электртеріс атомдарына жатады. Көміртегіге тек екі байланыспайтын электрондар ғана тағайындалады. Бұл есептеу бойынша көміртегі бос атомдағы төртке қарағанда молекулада тек екі валенттік электронға ие.

Биологиялық және физиологиялық қасиеттері

Уыттылық

Көміртек тотығымен улану – көптеген елдерде өлімге әкелетін ауамен уланудың ең көп тараған түрі. Көміртек тотығы түссіз, иіссіз, дәмсіз, бірақ өте улы зат. Ол гемоглобинмен қосылып, карбоксигемоглобинді түзеді, ол гемоглобиндегі қалыпты оттегіні тасымалдайтын, бірақ дене тіндеріне оттегін жеткізуде тиімсіз болатын орынды «ұстап алады». 667 ppm төмен концентрациялар денедегі гемоглобиннің 50% -на дейін карбоксигемоглобинге айналуы мүмкін. Карбоксигемоглобин деңгейі 50% ұстамаға, комаға және өлімге әкелуі мүмкін. Америка Құрама Штаттарында Еңбек департаменті жұмыс орнындағы көміртегі тотығының ұзақ мерзімді әсер ету деңгейін миллионға 50 бөлікке дейін шектейді. кезінде қысқа мерзімуақыт, көміртегі тотығының сіңуі жинақталған, өйткені оның жартылай шығарылу кезеңі таза ауада шамамен 5 сағатты құрайды. Көміртек тотығымен уланудың ең жиі кездесетін белгілері уланудың басқа түрлеріне және инфекцияларға ұқсас болуы мүмкін және бас ауруы, жүрек айнуы, құсу, бас айналу, шаршау және әлсіздік сияқты белгілерді қамтиды. Зардап шеккен отбасылар көбінесе өзін құрбанбыз деп санайды тамақпен улану. Нәрестелер тітіркенуі және нашар тамақтануы мүмкін. Неврологиялық белгілерге сананың шатасуы, бағдардың бұзылуы, бұлыңғыр көру, естен тану (сананың жоғалуы) және құрысулар жатады. Көміртек тотығымен уланудың кейбір сипаттамалары көздің торына қан кетуді, сондай-ақ қанның анормальды шие-қызыл түстерін қамтиды. Клиникалық диагноздардың көпшілігінде бұл белгілер сирек байқалады. Бұл «шие» әсерінің пайдалылығымен байланысты қиындықтардың бірі - ол түзетеді немесе маска жасайды, әйтпесе денсаулыққа зиян тигізеді. сыртқы түрі, өйткені веналық гемоглобинді кетірудің негізгі әсері тұншықтырылған адамның қалыпты болып көрінуі немесе бальзамдау композициясындағы қызыл бояулардың әсеріне ұқсас өлі адамның тірі болып көрінуі болып табылады. Оттегісіз СО-мен уланған тіндердің бұл бояу әсері етті бояуда көміртегі тотығын коммерциялық пайдаланумен байланысты. Көміртек тотығы миоглобин және митохондриялық цитохром оксидаза сияқты басқа молекулалармен де байланысады. Көміртегі тотығының әсері жүрек пен орталық жүйке жүйесіне айтарлықтай зиян келтіруі мүмкін, әсіресе ұзақ мерзімді созылмалы аурулармен байланысты, әсіресе ашық глобуста. Көміртегі тотығы жүкті әйелдің ұрығына елеулі кері әсер етуі мүмкін.

Адамның қалыпты физиологиясы

Көміртегі тотығы табиғи түрде адам ағзасында сигналдық молекула ретінде өндіріледі. Осылайша, көміртегі тотығы болуы мүмкін физиологиялық рөліденеде нейротрансмиттер немесе қан тамырларын босаңсытқыш ретінде. Организмдегі көміртегі тотығының рөліне байланысты оның метаболизміндегі бұзылулар әртүрлі аурулар, соның ішінде нейродегенерация, гипертония, жүрек жеткіліксіздігі және қабыну.

СО эндогендік сигналдық молекула ретінде қызмет етеді.

СО жүрек-қантамырлар қызметін реттейді

СО тромбоциттердің агрегациясын және адгезиясын тежейді

СО әлеуетті емдік агент ретінде рөл атқаруы мүмкін

Микробиология

Көміртек тотығы метаногенді археялардың көбею ортасы, А ацетилкоэнзимінің құрылыс материалы болып табылады. Бұл тақырып жаңа аймақбиоорганометаллдық химия. Экстремофильді микроорганизмдер осылайша жанартаулардың жылу саңылаулары сияқты жерлерде көміртегі тотығын метаболиздей алады. Бактерияларда көміртегі тотығы көміртегі диоксиді көміртегі тотығы дегидрогеназа ферментінің, Fe-Ni-S-құрамында болатын ақуыздың тотықсыздануы арқылы түзіледі. CooA - көміртегі тотығы рецепторларының ақуызы. Оның биологиялық белсенділігінің ауқымы әлі белгісіз. Бұл бактериялар мен археялардағы сигналдық жолдың бөлігі болуы мүмкін. Оның сүтқоректілерде таралуы анықталмаған.

Таралуы

Көміртек тотығы әртүрлі табиғи және жасанды ортада кездеседі.

Көміртек тотығы атмосферада аз мөлшерде, негізінен өнім түрінде болады вулкандық белсенділік, бірақ сонымен бірге табиғи және техногендік өрттердің өнімі болып табылады (мысалы, орман өрттері, ауылшаруашылық дақылдарының қалдықтарын жағу және қант қамысын жағу). Қазба отындарын жағу да көміртегі тотығының түзілуіне ықпал етеді. Көміртек тотығы балқыған жанартау жыныстарында еріген күйінде пайда болады жоғары қысымдарЖер мантиясында. Көміртек тотығының табиғи көздері өзгермелі болғандықтан, газдың табиғи шығарындыларын дәл өлшеу өте қиын. Көміртек тотығы тез ыдырайтын парниктік газ болып табылады және сонымен бірге басқа атмосфералық компоненттермен (мысалы, гидроксил радикалы, OH) химиялық реакциялар арқылы метан мен тропосфералық озон концентрациясын жоғарылату арқылы жанама радиациялық әсер көрсетеді, ол әйтпесе оларды бұзады. Атмосферадағы табиғи процестер арқылы ол ақырында көмірқышқыл газына дейін тотығады. Көміртек тотығы атмосферада қысқа мерзімді (орта есеппен екі айға созылады) және кеңістікте өзгермелі концентрацияға ие. Венера атмосферасында көміртегі тотығы толқын ұзындығы 169 нм-ден аз электромагниттік сәулелену арқылы көмірқышқыл газының фотодиссоциациялануы нәтижесінде пайда болады. Орташа тропосферада ұзақ өмір сүру қабілетіне байланысты көміртегі тотығы зиянды заттардың шлейфтерін тасымалдау үшін де қолданылады.

Қаланың ластануы

Көміртек тотығы кейбір қалалық жерлерде ауаны уақытша ластаушы болып табылады, ең алдымен іштен жанатын қозғалтқыштардың (соның ішінде көлік құралдары, портативті және резервтік генераторлар, шөп шабатын машиналар, электр шайбалары және т. көмір, көмір, мұнай, парафин, пропан, табиғи газ және қоқыс). Қалалардың үстінен ғарыштан CO-ның үлкен ластануын байқауға болады.

Жер деңгейіндегі озонның қалыптасуындағы рөлі

Көміртек тотығы альдегидтермен бірге фотохимиялық түтін түзетін химиялық реакциялар циклінің бір бөлігі болып табылады. Ол гидроксил радикалымен (OH) әрекеттеседі, HOCO радикалды аралық түзеді, ол радикалды сутегін O2-ге жылдам ауыстырып, пероксид радикалын (HO2) және көмірқышқыл газын (CO2) түзеді. Содан кейін пероксид радикалы азот оксидімен (NO) әрекеттесіп, азот диоксиді (NO2) мен гидроксил радикалын түзеді. NO 2 фотолиз арқылы O(3P) түзеді, осылайша O2-мен әрекеттескенде O3 түзеді. Гидроксил радикалы NO2 түзілу кезінде түзілетіндіктен, көміртегі тотығынан басталатын химиялық реакциялар тізбегінің тепе-теңдігі озонның түзілуіне әкеледі: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Мұндағы hν жұтылған жарық фотонына жатады. ретімен NO2 молекуласы арқылы) NO2 құру болса да маңызды қадамнәтижесінде төмен деңгейлі озон түзіледі, ол озонмен әрекеттесу үшін қол жетімді NO мөлшерін азайту арқылы бір-бірін жоққа шығаратын басқа жолмен озон мөлшерін арттырады.

Ішкі ауаның ластануы

Жабық ортада көміртегі тотығы концентрациясы өлімге әкелетін деңгейге дейін оңай көтерілуі мүмкін. Орташа алғанда, Америка Құрама Штаттарында жыл сайын моторсыз көліктерден тұтыну тауарларыкөміртегі тотығын өндіріп, 170 адам өледі. Алайда, Флорида денсаулық сақтау департаментінің мәліметі бойынша, «жыл сайын 500-ден астам американдық көмірқышқыл газының кездейсоқ әсерінен өледі және Америка Құрама Штаттарында мыңдаған адамдар шұғыл емдеуді қажет етеді». медициналық көмекөлімге әкелмейтін көміртегі тотығымен улану үшін». Бұл өнімдерге пештер, диапазондар, су жылытқыштар, газ және керосинді бөлме жылытқыштары сияқты ақаулы отын жағу құрылғылары жатады; портативті генераторлар сияқты механикалық жетекті жабдық; каминдер; және үйлерде және басқа жабық кеңістіктерде жағылатын көмір. Американдық уларды бақылау орталықтары қауымдастығы (AAPCC) 2007 жылы көміртегі тотығымен уланудың 15 769 жағдайын хабарлады, нәтижесінде 39 адам қайтыс болды. 2005 жылы CPSC генератордан көміртегі тотығынан улану салдарынан 94 өлім туралы хабарлады. Осы өлімнің 47-і электр қуатының өшіп қалуы салдарынан болған ауа райы жағдайлары, соның ішінде Катрина дауылы салдарынан. Дегенмен, адамдар үйлеріне бекітілген гараждарда жұмыс істеп тұрған көліктер сияқты азық-түлік емес өнімдер шығаратын көмірқышқыл газынан уланып жатыр. Ауруларды бақылау және алдын алу орталықтары жыл сайын бірнеше мың адам көмірқышқыл газымен улану үшін жедел жәрдем бөлмесіне барады деп хабарлайды.

Қандағы болуы

Көмірқышқыл газы тыныс алу арқылы сіңеді және өкпедегі газ алмасу арқылы қанға түседі. Ол сондай-ақ гемоглобин алмасуы кезінде түзіліп, тіндерден қанға түседі, осылайша ол тыныс алу арқылы ағзаға түспесе де, барлық қалыпты тіндерде болады. Қанда айналатын көміртегі тотығының қалыпты деңгейі 0% -дан 3% -ға дейін ауытқиды және темекі шегетіндерде жоғары болады. Көміртек тотығы деңгейін физикалық тексеру арқылы бағалау мүмкін емес. Зертханалық тексеру үшін қан үлгісі (артериялық немесе веноздық) және зертханалық СО-оксиметрлік сынама қажет. Сонымен қатар, импульстік CO оксиметриясы бар инвазивті емес карбоксигемоглобин (SPCO) инвазивті әдістерге қарағанда тиімдірек.

Астрофизика

Жердің сыртында көміртегі тотығы молекулалық сутектен кейін жұлдыз аралық ортада ең көп таралған екінші молекула болып табылады. Асимметрияға байланысты көміртегі тотығы молекуласы сутегі молекуласына қарағанда анағұрлым жарқын спектрлік сызықтар жасайды, бұл СО-ны анықтауды жеңілдетеді. Жұлдызаралық СО алғаш рет 1970 жылы радиотелескоптардың көмегімен табылды. Қазіргі уақытта ол галактикалардың жұлдызаралық ортасындағы молекулалық газдың ең жиі қолданылатын көрсеткіші болып табылады, ал молекулалық сутегі ғарыштық телескоптарды қажет ететін ультракүлгін сәуленің көмегімен ғана анықталуы мүмкін. Көміртегі тотығын бақылау қамтамасыз етеді көпшілігікөптеген жұлдыздар түзілетін молекулалық бұлттар туралы мәліметтер. Beta Pictoris, Pictor шоқжұлдызындағы екінші ең жарық жұлдыз, жұлдыздың жанында шаң мен газдың (көміртек тотығын қоса) көп болуына байланысты оның типіндегі қалыпты жұлдыздармен салыстырғанда инфрақызыл сәулеленудің артық мөлшерін көрсетеді.

Өндіріс

Көміртек тотығын алудың көптеген әдістері жасалған.

Өнеркәсіптік өндіріс

СО-ның негізгі өнеркәсіптік көзі генератор газы болып табылады, құрамында негізінен көміртегі тотығы мен азот бар қоспасы ауада көміртектің жануынан пайда болады. жоғары температураартық көміртегі болған кезде. Пеште ауа кокс қабаты арқылы өтеді. Бастапқыда өндірілген СО2 СО2 алу үшін қалған ыстық көмірмен теңдестіріледі. СО2-нің көміртегімен СО түзу реакциясы Будуар реакциясы ретінде сипатталады. 800°C жоғары температурада СО басым өнім болып табылады:

CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 кДж/моль)

Тағы бір көз - «су газы», ​​бу мен көміртегінің эндотермиялық реакциясы нәтижесінде пайда болатын сутегі мен көміртегі тотығының қоспасы:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 кДж/моль)

Басқа ұқсас «сингаздарды» табиғи газдан және басқа отындардан алуға болады. Көміртек тотығы металл оксиді кендерін көміртегімен тотықсыздандырудың жанама өнімі болып табылады:

MO + C → M + CO

Көміртек тотығы көміртегінің оттегінің немесе ауаның шектеулі мөлшерінде тікелей тотығуы арқылы да түзіледі.

2C (с) + O 2 → 2СО (г)

СО газ болғандықтан, тотықсыздану процесін реакцияның оң (қолайлы) энтропиясын пайдаланып қыздыру арқылы басқаруға болады. Эллингем диаграммасы жоғары температурада СО2 түзілуіне қолайлы екенін көрсетеді.

Зертханада дайындық

Көміртек тотығын зертханада құмырсқа қышқылын немесе қымыздық қышқылын сусыздандыру арқылы, мысалы, концентрлі күкірт қышқылын қолдана отырып алуға ыңғайлы. Тағы бір әдіс - СО бөлетін және мырыш оксиді мен кальций оксидін қалдыратын ұнтақ мырыш металы мен кальций карбонатының біртекті қоспасын қыздыру:

Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO

Күміс нитраты мен йодоформ да көміртегі тотығын түзеді:

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

Үйлестіру химиясы

Көптеген металдар ковалентті байланысқан көміртегі тотығы бар координациялық кешендерді құрайды. Тек төменгі тотығу дәрежесіндегі металдар көміртегі тотығы лигандтарымен біріктіріледі. Себебі DXZ металл орбиталынан СО-дан π* молекулалық орбитальға кері донорлықты жеңілдету үшін жеткілікті электрон тығыздығы қажет. СО-дағы көміртегі атомындағы жалғыз жұп сигма байланысын құру үшін металға dx²-y² электрон тығыздығын береді. Бұл электронды донорлық сонымен қатар цис эффектісімен немесе цис позициясындағы СО лигандтарының лабильденуімен көрінеді. Мысалы, никель-карбонил көміртек тотығы мен никель металының тікелей қосындысынан түзіледі:

Ni + 4 CO → Ni (CO) 4 (1 бар, 55 °C)

Осы себепті түтіктегі никель немесе оның бөлігі көміртегі тотығымен ұзақ уақыт байланыста болмауы керек. Никель карбонилі ыстық беттермен жанасқанда Ni және CO-ға оңай ыдырайды және бұл әдіс Монд процесінде никельді өнеркәсіптік тазарту үшін қолданылады. Никель карбонилінде және басқа карбонилдерде көміртегідегі электронды жұп металмен әрекеттеседі; көміртек тотығы металға электрон жұбын береді. Мұндай жағдайларда көміртек оксиді карбонил лиганд деп аталады. Ең маңызды металл карбонилдерінің бірі темір пентакарбонил, Fe(CO)5.Көптеген металл-СО комплекстері СО-дан емес, органикалық еріткіштердің декарбонилденуі арқылы дайындалады. Мысалы, иридий үшхлориді мен трифенилфосфин 2-метоксиэтанол немесе DMF қайнаған кезде әрекеттеседі, IrCl(CO)(PPh3)2 түзеді.Координациялық химиядағы металл карбонилдері әдетте инфрақызыл спектроскопияның көмегімен зерттеледі.

Органикалық химия және элементтердің негізгі топтары химиясы

Күшті қышқылдар мен судың қатысуымен көміртек тотығы алкендермен әрекеттесіп, Кох-Хааф реакциялары деп аталатын процесте карбон қышқылдарын түзеді. Гуттерман-Кох реакциясында арендер AlCl3 және HCl қатысында бензальдегид туындыларына айналады. Органолитий қосылыстары (мысалы, бутиллитий) көміртегі тотығымен әрекеттеседі, бірақ бұл реакциялардың ғылыми қолданылуы аз. CO карбокатиондармен және карбаниондармен әрекеттессе де, салыстырмалы түрде реакцияға түспейді органикалық қосылыстарметалл катализаторларының араласуынсыз. Негізгі топтағы реактивтермен CO бірнеше маңызды реакцияларға ұшырайды. СО-ны хлорлау – түзілуге ​​әкелетін өндірістік процесс маңызды байланысфосген. Бормен CO ацилий + катионымен изоэлектронды болып табылатын H3BCO қосымшасын түзеді. СО натриймен әрекеттесіп, C-C байланысынан алынған өнімдерді жасайды. Осы уақытқа дейін тек аз мөлшерде алынған циклогексагексон немесе трихиноил (C6O6) және циклопентанепентон немесе лейкон қышқылы (С5О5) қосылыстарын көміртегі тотығының полимерлері ретінде қарастыруға болады. 5 ГПа-дан жоғары қысымда көміртегі тотығы көміртегі мен оттегінің қатты полимеріне айналады. Ол атмосфералық қысымда метатұрақты, бірақ күшті жарылғыш болып табылады.

Қолданылуы

Химиялық өндіріс

Көміртек оксиді - бұл қатты заттар өнеркәсібінде көп қолданылатын өнеркәсіптік газ. химиялық заттар. Көп мөлшерде альдегидтер алкендердің, көміртегі тотығының және Н2 гидроформилдену реакциясы нәтижесінде түзіледі. Shell процесінде гидроформилизация жуғыш заттың прекурсорларын жасауға мүмкіндік береді. Изоцианаттар, поликарбонаттар және полиуретандар алу үшін пайдалы фосген тазартылған көміртек тотығы мен хлор газын кеуекті қабат арқылы өткізу арқылы алынады. белсендірілген көміркатализатор қызметін атқарады. Әлемдік өндірісБұл қосылыс 1989 жылы 2,74 миллион тоннаға бағаланды.

CO + Cl2 → COCl2

Метанол көміртегі тотығын гидрлеу арқылы алынады. Байланысты реакцияда көміртек тотығын гидрлеу Фишер-Тропш процесіндегі сияқты С-С байланысының түзілуін қамтиды, мұнда көміртек тотығы сұйық көмірсутекті отынға дейін гидрленеді. Бұл технология көмірді немесе биомассаны дизельдік отынға айналдыруға мүмкіндік береді. Монсанто процесінде көміртек тотығы мен метанол родий катализаторы мен біртекті иодты қышқылдың қатысуымен әрекеттесіп, сірке қышқылын түзеді. Бұл процесс көбіне жауапты өнеркәсіптік өндіріссірке қышқылы. IN өнеркәсіптік масштаб, таза көміртек тотығы Монд процесінде никельді тазарту үшін қолданылады.

Етті бояу

Көміртек тотығы АҚШ-тағы өзгертілген атмосфералық орау жүйелерінде, ең алдымен сиыр еті, шошқа еті және балық сияқты жаңа ет өнімдерін орауда, олардың жаңа көрінісін сақтау үшін қолданылады. Көміртек тотығы миоглобинмен қосылып, ашық шие қызыл пигменті карбоксимиоглобинді құрайды. Карбоксимиоглобин қоңыр пигмент метмиоглобинге дейін тотыға алатын миоглобиннің тотыққан түріне, оксимиоглобинге қарағанда тұрақты. Бұл тұрақты қызыл түс кәдімгі оралған етке қарағанда әлдеқайда ұзақ сақталады. Бұл процесті пайдаланатын өсімдіктерде қолданылатын көміртегі тотығының әдеттегі деңгейлері 0,4% және 0,5% арасында. Бұл технологияны алғаш рет 2002 жылы АҚШ-тың Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) екінші орау жүйесі ретінде пайдалану үшін «жалпы қауіпсіз» (GRAS) деп таныды және таңбалауды қажет етпейді. 2004 жылы FDA СО бұзылатын иістерді жасырмайтынын айтып, бастапқы орау әдісі ретінде CO мақұлдады. Бұл шешімге қарамастан, ол қалады даулы мәселебұл әдіс тағамның бұзылуын бүркемелейді ме, жоқ па туралы. 2007 жылы АҚШ-тың Өкілдер палатасында көміртегі тотығының түрлендірілген орау процесін түсті қоспа деп атау туралы заң жобасы ұсынылды, бірақ заң жобасы қабылданбады. Бұл орау процесіне Жапония, Сингапур және Еуропалық Одақ сияқты көптеген басқа елдерде тыйым салынған.

Дәрі

Биологияда көміртегі тотығы табиғи түрде гемоглобиннің ыдырауынан гемоксигеназа 1 және гем 2 әсерінен түзіледі. Бұл процесс қалыпты адамдарда көміртегі тотығын жұтпаса да белгілі бір мөлшерде карбоксигемоглобин түзеді. 1993 жылы көміртегі тотығы қалыпты нейротрансмиттер, сондай-ақ ағзадағы қабыну реакцияларын табиғи түрде өзгертетін үш газдың бірі (қалған екеуі азот оксиді және күкіртті сутегі) деп алғаш рет хабарлаған кезден бастап көміртегі тотығы биологиялық агент ретінде көп клиникалық назарға ие болды. реттеуші.. Көптеген тіндерде үш газдың да қабынуға қарсы агенттер, вазодилаторлар және неоваскулярлық өсудің промоутерлері ретінде әрекет ететіні белгілі. Дегенмен, бұл мәселелер күрделі, себебі неоваскулярлық өсу әрқашан пайдалы бола бермейді, өйткені ол ісіктердің өсуінде, сондай-ақ ылғалды макулярлы дегенерацияның дамуында рөл атқарады, бұл ауру темекі шегу кезінде қауіп 4-6 есе артады (негізгі дереккөз). көміртегі тотығы). қанда, табиғи өндірістен бірнеше есе көп). Кейбір жүйке жасушаларының синапстарында ұзақ мерзімді естеліктер сақталған кезде, қабылдаушы жасуша көміртегі тотығын шығарады, ол қайтадан жіберуші камераға өтеді, бұл оның болашақта оңай тасымалдануын тудырады. Кейбіреулері солай жүйке жасушалары, құрамында көміртек тотығы арқылы белсендірілетін фермент гуанилатциклаза бар екені анықталды. Дүние жүзіндегі көптеген зертханалар көміртегі тотығының қабынуға қарсы және цитопротекторлық қасиеттеріне қатысты зерттеулер жүргізді. Бұл қасиеттер бірқатар патологиялық жағдайлардың, соның ішінде ишемиялық реперфузиялық жарақаттың, трансплантациядан бас тартудың, атеросклероздың, ауыр сепсистің, ауыр безгектің немесе аутоиммундық аурулардың дамуын болдырмау үшін пайдаланылуы мүмкін. Клиникалық сынақтар адамдарда жүргізілді, бірақ нәтижелері әлі жарияланған жоқ.

Көміртек тотығы (II) ), немесе көміртегі тотығы, CO 1799 жылы ағылшын химигі Джозеф Пристли ашқан. Бұл түссіз, дәмсіз және иіссіз газ, суда аз ериді (0°С 100 мл суда 3,5 мл), төмен балқу температурасы (-205 °C) және қайнау температурасы (-192 °C).

Көміртек тотығы жер атмосферасына органикалық заттардың толық жанбауы кезінде, жанартау атқылауы кезінде, сондай-ақ кейбір өсімдіктердің тіршілік әрекеті нәтижесінде түседі. төменгі өсімдіктер(балдырлар). Табиғи деңгейАуадағы СО 0,01-0,9 мг/м3. Көміртек тотығы өте улы. Адам ағзасында және жоғары сатыдағы жануарларда ол белсенді түрде әрекет етеді

Жанып тұрған көміртегі тотығының жалыны - әдемі көк-күлгін түс. Өзіңіз үшін байқау оңай. Ол үшін сіріңке жағу керек. Жалынның төменгі бөлігі жарқыраған - бұл түс оған ыстық көміртекті бөлшектермен (ағаштың толық жанбаған өнімі) беріледі. Жалын жоғарғы жағында көк-күлгін жиекпен қоршалған. Бұл ағаштың тотығуы кезінде пайда болатын көміртегі тотығын жағады.

күрделі темір қосылысы – қан гемі ​​(белок глобинімен байланысқан), тіндердің оттегін беру және тұтыну функцияларын бұзады. Сонымен қатар, ол жасушаның энергетикалық алмасуына қатысатын кейбір ферменттермен қайтымсыз әрекеттеседі. 880 мг/м3 бөлмедегі көміртегі тотығы концентрациясы кезінде өлім бірнеше сағат ішінде, ал 10 г/м3 - бірден дерлік болады. Ауадағы көміртегі тотығының шекті рұқсат етілген мөлшері 20 мг/м3 құрайды. СО-мен уланудың алғашқы белгілері (6-30 мг/м3 концентрацияда) көру және есту сезімталдығының төмендеуі, бас ауруы, жүрек соғу жиілігінің өзгеруі. Егер адам көміртегі тотығымен уланған болса, оны таза ауаға шығарып, жасанды тыныс алдыру, уланудың жеңіл жағдайында қою шай немесе кофе беру керек.

Көміртек тотығының көп мөлшері ( II ) адам әрекетінің нәтижесінде атмосфераға түседі. Осылайша, орташа есеппен автомобиль жылына ауаға шамамен 530 кг СО шығарады. Іштен жанатын қозғалтқышта 1 литр бензин жанған кезде көміртегі тотығының шығарындылары 150-ден 800 г-ға дейін жетеді.Ресей автомобиль жолдарында СО орташа концентрациясы 6-57 мг/м3 құрайды, яғни улану шегінен асады. Көмірқышқыл газы тас жолға жақын орналасқан үйлердің алдындағы нашар желдетілетін аулаларда, жертөлелерде және гараждарда жиналады. IN Соңғы жылдарыКөміртек тотығы мен отынның толық жанбаған басқа да өнімдерінің құрамын бақылау үшін жолдарда арнайы пункттер ұйымдастырылған (CO-CH бақылау).

Бөлме температурасында көміртегі тотығы айтарлықтай инертті. Ол сумен және сілті ерітінділерімен әрекеттеспейді, яғни ол тұз түзбейтін оксид, бірақ қыздырғанда қатты сілтілермен әрекеттеседі: CO + KOH = HCOOC (калий форматы, құмырсқа қышқылының тұзы); CO + Ca (OH) 2 = CaCO 3 + H 2. Бұл реакциялар метанның қатты қызған су буымен әрекеттесуінен пайда болған синтез газынан сутекті бөлу үшін қолданылады (CO + 3H 2).

Көміртек оксидінің қызықты қасиеті оның өтпелі металдар – карбонилдермен қосылыстар түзу қабілеті болып табылады, мысалы: Ni +4СО ® 70° C Ni (CO ) 4 .

Көміртек тотығы (II) ) тамаша тотықсыздандырғыш болып табылады. Қыздырған кезде ол ауа оттегімен тотығады: 2CO + O 2 = 2CO 2. Бұл реакцияны катализатор – платина немесе палладий көмегімен бөлме температурасында да жүргізуге болады. Мұндай катализаторлар атмосфераға СО шығарындыларын азайту үшін автомобильдерге орнатылады.

СО хлормен әрекеттескенде өте улы газ фосген түзіледі (ткип =7,6 °C): CO+ Cl 2 = COCl 2 . Бұрын ол химиялық соғыс агенті ретінде қолданылған, бірақ қазір ол синтетикалық полиуретанды полимерлерді өндіруде қолданылады.

Көміртек оксиді темірді оксидтерден азайту үшін шойын мен болатты балқытуда қолданылады, сонымен қатар органикалық синтезде кеңінен қолданылады. Көміртек оксиді қоспасы болғанда ( II ) сутекпен жағдайға (температура, қысым) байланысты әртүрлі өнімдер – спирттер, карбонил қосылыстары, карбон қышқылдары түзіледі. Метанол синтезінің реакциясы ерекше маңызды: СО + 2Н 2 = CH3OH , ол органикалық синтездің негізгі өнімдерінің бірі болып табылады. Көміртек оксиді жоғары калориялы отын ретінде фос генін, құмырсқа қышқылын синтездеу үшін қолданылады.