Моноокси́д углеро́да (уга́рный газ , о́кись углеро́да , оксид углерода(II) ) - бесцветный чрезвычайно токсичный газ без вкуса и запаха, легче воздуха (при нормальных условиях). Химическая формула - CO.

Строение молекулы

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 (d C≡O =0,1128 нм или 1,13 Å ).

Молекула слабо поляризована, её электрический дипольный момент μ = 0,04⋅10 −29 Кл·м . Многочисленные исследования показали, что отрицательный заряд в молекуле CO сосредоточен на атоме углерода C − ←O + (направление дипольного момента в молекуле противоположно предполагавшемуся ранее). Энергия ионизации 14,0 эВ , силовая константа связи k = 18,6 .

Свойства

Оксид углерода(II) представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.

Основными типами химических реакций, в которых участвует оксид углерода(II), 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 , , и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO 2 . 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, KMnO 4 быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра , K 2 Cr 2 O 7 - в присутствии солей , KClO 3 - в присутствии OsO 4 . 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 °C смещено вправо, выше 830 °C влево.

Интересно, что существуют бактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию.

Оксид углерода(II) горит пламенем синего цвета (температура начала реакции 700 °C ) на воздухе:

Температура горения CO может достигать 2100 °C . Реакция горения 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. В смеси с воздухом взрывоопасен; нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени: от 12,5 до 74 % (по объёму) .

галогенами . Наибольшее практическое применение получила реакция с хлором :

Реакцией CO с F 2 , кроме карбонилфторида COF 2 , можно получить перекисное соединение (FCO) 2 O 2 . 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 CO 2 , O 2 и COF 2), в кислой среде реагирует с иодидом калия по уравнению:

Оксид углерода(II) реагирует с халькогенами . С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:

Получены также аналогичные селеноксид углерода COSe и теллуроксид углерода COTe.

Восстанавливает SO 2:

C переходными металлами образует горючие и ядовитые соединения - карбонилы , такие как , , , , и др. Некоторые из них летучие.

Оксид углерода(II) незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот . Однако реагирует с расплавами щелочей с образованием соответствующих формиатов :

Интересна реакция оксида углерода(II) с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия :

Этот процесс является источником производства таких важнейших промышленных продуктов как метанол , синтетическое дизельное топливо, многоатомные спирты, масла и смазки.

Физиологическое действие

Токсичность

Угарный газ очень токсичен.

Токсическое действие оксида углерода(II) обусловлено образованием карбоксигемоглобина - значительно более прочного карбонильного комплекса с гемоглобином , по сравнению с комплексом гемоглобина с кислородом (оксигемоглобином) . Таким образом, блокируются процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания . Концентрация в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течение одного часа .

• Пострадавшего следует вынести на свежий воздух. При отравлении лёгкой степени достаточно гипервентиляции лёгких кислородом.
• Искусственная вентиляция лёгких.
• Лобелин или кофеин под кожу.
• Карбоксилаза внутривенно.

Мировой медицине неизвестны надежные антидоты для применения в случае отравления угарным газом .

Защита от оксида углерода(II)

Эндогенный монооксид углерода

Эндогенный монооксид углерода вырабатывается в норме клетками организма человека и животных и выполняет функцию сигнальной молекулы. Он играет известную физиологическую роль в организме, в частности, является нейротрансмиттером и вызывает вазодилатацию . Ввиду роли эндогенного угарного газа в организме, нарушения его метаболизма связывают с различными заболеваниями, такими, как нейродегенеративные заболевания, атеросклероз кровеносных сосудов , гипертоническая болезнь , сердечная недостаточность , различные воспалительные процессы .

Эндогенный угарный газ образуется в организме благодаря окисляющему действию фермента гемоксигеназы на гем , являющийся продуктом разрушения гемоглобина и миоглобина , а также других гемосодержащих белков. Этот процесс вызывает образование в крови человека небольшого количества карбоксигемоглобина, даже если человек не курит и дышит не атмосферным воздухом (всегда содержащим небольшие количества экзогенного угарного газа), а чистым кислородом или смесью азота с кислородом.

Вслед за появившимися в 1993 году первыми данными о том, что эндогенный угарный газ является нормальным нейротрансмиттером в организме человека , а также одним из трёх эндогенных газов, которые в норме модулируют течение воспалительных реакций в организме (два других - оксид азота (II) и сероводород), эндогенный угарный газ привлёк значительное внимание клиницистов и исследователей как важный биологический регулятор. Было показано, что во многих тканях все три вышеупомянутых газа являются противовоспалительными веществами, вазодилататорами , а также вызывают ангиогенез . Однако не всё так просто и однозначно. Ангиогенез - не всегда полезный эффект, поскольку он, в частности, играет роль в росте злокачественных опухолей, а также является одной из причин повреждения сетчатки при макулярной дегенерации. В частности, важно отметить, что курение (основной источник угарного газа в крови, дающий в несколько раз большую концентрацию его, чем естественная продукция) повышает риск макулярной дегенерации сетчатки в 4-6 раз.

Существует теория о том, что в некоторых синапсах нервных клеток, где происходит долговременное запоминание информации, принимающая клетка в ответ на принятый сигнал вырабатывает эндогенный угарный газ, который передаёт сигнал обратно передающей клетке, чем сообщает ей о своей готовности и в дальнейшем принимать сигналы от неё и повышая активность клетки-передатчика сигнала. Некоторые из этих нервных клеток содержат гуанилатциклазу, фермент, который активируется при воздействии эндогенного угарного газа.

Исследования, посвящённые роли эндогенного угарного газа как противовоспалительного вещества и цитопротектора, проводились во множестве лабораторий по всему миру. Эти свойства эндогенного угарного газа делают воздействие на его метаболизм интересной терапевтической мишенью для лечения таких разных патологических состояний, как повреждение тканей, вызванное ишемией и последующей реперфузией (а это, например, инфаркт миокарда , ишемический инсульт), отторжение трансплантата, атеросклероз сосудов, тяжёлый сепсис , тяжёлая малярия , аутоиммунные заболевания. Проводились в том числе и клинические испытания на человеке, однако результаты их пока ещё не опубликованы .

Суммируя, то, что известно на 2015 год о роли эндогенного угарного газа в организме, можно изложить следующим образом :

• Эндогенный угарный газ - одна из важных эндогенных сигнальных молекул;
• Эндогенный угарный газ модулирует функции ЦНС и сердечно-сосудистой системы ;
• Эндогенный угарный газ ингибирует агрегацию тромбоцитов и их адгезию к стенкам сосудов;
• Влияние на обмен эндогенного угарного газа в будущем может быть одной из важных терапевтических стратегий при ряде заболеваний.

История открытия

Токсичность дыма, выделяющегося при горении угля, была описана ещё Аристотелем и Галеном .

Оксид углерода(II) был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 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 английский химик Вильям Крюйкшенк . Токсичность газа была исследована в 1846 году французским медиком Клодом Бернаром в опытах на собаках .

Оксид углерода(II) вне атмосферы Земли впервые был обнаружен бельгийским учёным М. Мижотом (M. Migeotte) в 1949 году по наличию основной колебательно-вращательной полосы в ИК-спектре Солнца. Оксид углерода(II) в межзвёздной среде был обнаружен в 1970 г.

Получение

Промышленный способ

• Образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода :

• или при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:

Эта реакция происходит при печной топке, когда слишком рано закрывают печную заслонку (пока окончательно не прогорели угли). Образующийся при этом оксид углерода(II) вследствие своей ядовитости вызывает физиологические расстройства («угар») и даже смерть (см. ниже), отсюда и одно из тривиальных названий - «угарный газ» .

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 оксид углерода(II) при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара .

• Смеси оксида углерода(II) 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

• Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты либо пропускание газообразной муравьиной кислоты над оксидом фосфора P 2 O 5 . Схема реакции:

• Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот . Реакция идёт по уравнению:

• Нагревание смеси гексацианоферрата(II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:

• Восстановлением из карбоната цинка магнием при нагревании:

Определение оксида углерода(II)

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 грамм хлорида палладия на литр воды.

Количественное определение оксида углерода(II) основано на иодометрической реакции:

Применение

• Оксид углерода(II) является промежуточным реагентом, используемым в реакциях с водородом в важнейших промышленных процессах для получения органических спиртов и неразветвлённых углеводородов.
• Оксид углерода(II) применяется для обработки мяса животных и рыбы, придаёт им ярко-красный цвет и вид свежести, не изменяя вкуса (технологии Clear smoke и Tasteless smoke ). Допустимая концентрация CO равна 200 мг/кг мяса.
• Оксид углерода(II) является основным компонентом генераторного газа , использовавшегося в качестве топлива в газогенераторных автомобилях .
• Угарный газ от выхлопа двигателей применялся нацистами в годы Второй мировой войны для массового умерщвления людей путём отравления.

Оксид углерода(II) 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. Оксид углерода(II) образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение оксида углерода(II) за счёт обычных в почвах фенольных соединений, содержащих группы OCH 3 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 . Например, из аридных почв оксид углерода(II) 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 CO 2). В прошлом значительную долю антропогенного поступления CO в атмосферу обеспечивал

Оксиды углерода

Последние годы в педагогической науке отдается предпочтение личностно ориентированному обучению. Формирование индивидуальных качеств личности происходит в процессе деятельности: учебы, игры, труда. Поэтому важным фактором обучения является организация процесса обучения, характер взаимоотношений учителя с учащимися и учащихся между собой. Исходя из этих представлений, я пытаюсь особым образом построить учебно-воспитательный процесс. При этом каждый ученик выбирает свой темп изучения материала, имеет возможность работать на доступном ему уровне, в ситуации успеха. На уроке удается осваивать и совершенствовать не только предметные, но и такие общеучебные умения и навыки, как постановка учебной цели, выбор средств и путей ее достижения, осуществление контроля за своими достижениями, коррекция ошибок. Учащиеся учатся работать с литературой, составлять конспекты, схемы, рисунки, работать в группе, в паре, индивидуально, вести конструктивный обмен мнениями, логически рассуждать и делать выводы.

Проводить такие уроки непросто, но при удаче чувствуешь удовлетворение. Предлагаю сценарий одного из своих уроков. На нем присутствовали коллеги, администрация и психолог.

Тип урока. Изучение нового материала.

Цели. На основе мотивации и актуализации опорных знаний и навыков учащихся рассмотреть строение, физические и химические свойства, получение и применение угарного и углекислого газов.

Статья подготовлена при поддержке сайта www.Artifex.Ru. Если вы решили расширить свои знания в области современного искусства, то оптимальным решением станет посетить сайт www.Artifex.Ru. Творческий альманах ARTIFEX позволит вам, не выходя из дома, ознакомиться с работами современного искусства. Более подробную информацию вы сможете найти на сайте www.Artifex.Ru. Никогда не поздно начинать расширять свой кругозор и чувство прекрасного.

Оборудование и реактивы. Карточки «Программированный опрос», плакат-схема, приборы для получения газов, стаканы, пробирки, огнетушитель, спички; известковая вода, оксид натрия, мел, соляная кислота, растворы индикаторов, H 2 SO 4 (конц.), HCOOH, Fe 2 O 3 .

Плакат-схема
«Строение молекулы угарного газа (оксида углерода(II)) СО»

ХОД УРОКА

Столы для учащихся в кабинете расставлены по кругу. Учитель и учащиеся имеют возможность свободно пересесть за лабораторные столы (1, 2, 3). На урок дети садятся за учебные столы (4, 5, 6, 7, …) друг с другом по желанию (свободные группы по 4 человека).

Учитель. Мудрая китайская пословица (записана красиво на доске) гласит :

«Я слышу – я забываю,
Я вижу – я запоминаю,
Я делаю – я понимаю».

Вы согласны с выводами китайских мудрецов?

А какие русские пословицы отражают китайскую мудрость?

Дети приводят примеры.

Учитель. Действительно, только творя, созидая можно получить ценный продукт: новые вещества, приборы, машины, а также нематериальные ценности – выводы, обобщения, умозаключения. Предлагаю вам сегодня принять участие в исследовании свойств двух веществ. Известно, что при прохождении технического осмотра автомобиля водитель предоставляет справку о состоянии выхлопных газов автомобиля. Концентрация какого газа указывается в справке?

(О т в е т. СО.)

Ученик. Этот газ ядовит. Попадая в кровь, он вызывает отравление организма («угорание», отсюда и название оксида – угарный газ). В количествах, опасных для жизни, он содержится в выхлопных газах автомобиля (зачитывает сообщение из газеты о том, что угорел насмерть заснувший при работающем двигателе в гараже водитель). Противоядием при отравлении угарным газом служит вдыхание свежего воздуха и чистого кислорода. Другим оксидом углерода является углекислый газ.

Учитель. На ваших столах лежит карточка «Программированный опрос». Ознакомьтесь с ее содержанием и на чистом листочке отметьте номера тех заданий, ответы на которые вам известны на основании вашего жизненного опыта. Напротив номера задания–утверждения напишите формулу оксида углерода, к которому относится это утверждение.

Ученики-консультанты (2 человека) собирают листы с ответами и на основе результатов ответов формируют новые группы для последующей работы.

Программированный опрос «Оксиды углерода»

1. Молекула этого оксида состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода.

2. Связь между атомами в молекуле – ковалентная полярная.

3. Газ, практически нерастворимый в воде.

4. В молекуле этого оксида один атом углерода и два атома кислорода.

5. Запаха и цвета не имеет.

6. Газ, растворимый в воде.

7. Не сжижается даже при –190 °С (t кип = –191,5 °С).

8. Кислотный оксид.

9. Легко сжимается, при 20 °C под давлением 58,5 атм становится жидким, затвердевает в «сухой лед».

10. Не ядовит.

11. Несолеобразующий.

12. Горюч.

13. Взаимодействует с водой.

14. Взаимодействует с основными оксидами.

15. Реагирует с оксидами металлов, восстанавливая из них свободные металлы.

16. Получают взаимодействием кислот с солями угольной кислоты.

17. Яд.

18. Взаимодействует со щелочами.

19. Источник углерода, усваиваемого растениями, в парниках и теплицах приводит к повышению урожая.

20. Используется при газировании воды и напитков.

Учитель. Ознакомьтесь еще раз с содержанием карточки. Сгруппируйте информацию в 4 блока:

строение,

физические свойства,

химические свойства,

получение.

Учитель предоставляет возможность выступить каждой группе учащихся, обобщает выступления. Затем учащиеся разных групп выбирают свой план работы – порядок изучения оксидов. С этой целью они нумеруют блоки информации и обосновывают свой выбор. Очередность изучения может быть такой, как записана выше, или с любой другой комбинацией отмеченных четырех блоков.

Учитель обращает внимание учащихся на ключевые моменты темы. Поскольку оксиды углерода газообразные вещества, с ними нужно обращаться осторожно (правила техники безопасности). Учитель утверждает план каждой группы и распределяет консультантов (заранее подготовленных учеников).

Демонстрационные опыты

1. Переливание углекислого газа из стакана в стакан.

2. Тушение свечей в стакане по мере накопления СО 2 .

3. В стакан с водой опустить несколько небольших кусочков «сухого льда». Вода забурлит, и из нее повалит густой белый дым.

Газ СО 2 сжижается уже при комнатной температуре под давлением 6 МПа. В жидком состоянии он хранится и транспортируется в стальных баллонах. Если открыть вентиль такого баллона, то жидкий СО 2 начнет испаряться, в силу чего происходит сильное охлаждение и часть газа превращается в снегообразную массу – «сухой лед», который прессуют и используют для хранения мороженого.

4. Демонстрация огнетушителя химического пенного (ОХП) и объяснение принципа его работы с использованием модели – пробирки с пробкой и газоотводной трубкой.

Информация по строению за столом № 1 (инструкционные карточки 1 и 2, строение молекул СО и СО 2).

Сведения о физических свойствах – за столом № 2 (работа с учебником – Габриелян О.С. Химия-9. М.: Дрофа, 2002, с. 134–135).

Данные о получении и химических свойствах – на столах № 3 и 4 (инструкционные карточки 3 и 4, инструкция по проведению практической работы, с. 149–150 учебника).

Домашнее задание

Учитель предлагает взять карточку «Программированный опрос» домой и при подготовке к следующему уроку продумать способы получения информации. (Как ты узнал, что изучаемый газ сжижается, взаимодействует с кислотой, ядовит и т.д.?)

Самостоятельная работа учащихся

Практическую работу группы детей выполняют с разной скоростью. Поэтому тем, кто завершит работу быстрее, предлагаются игры.

Пятый лишний

У четырех веществ можно найти что-то общее, а пятое вещество выбивается из ряда, лишнее.

1. Углерод, алмаз, графит, карбид, карбин. (Карбид.)

2. Антрацит, торф, кокс, нефть, стекло. (Стекло.)

3. Известняк, мел, мрамор, малахит, кальцит. (Малахит.)

4. Кристаллическая сода, мрамор, поташ, каустик, малахит. (Каустик.)

5. Фосген, фосфин, синильная кислота, цианид калия, сероуглерод. (Фосфин.)

6. Морская вода, минеральная вода, дистиллированная вода, грунтовая вода, жесткая вода. (Дистиллированная вода.)

7. Известковое молоко, пушонка, гашеная известь, известняк, известковая вода. (Известняк.)

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

Синонимы

Напишите химические формулы веществ или их названия.

1. Галоген – … (Хлор или бром.)

2. Магнезит – … (MgCO 3 .)

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

4. Поташ – … (K 2 CO 3 .)

5. Сухой лед – … (CO 2 .)

6. Оксид водорода – … (Вода. )

7. Нашатырный спирт – … (10%-й водный раствор аммиака. )

8. Соли азотной кислоты – … (Нитраты – KNO 3 , Ca(NO 3) 2 , NaNO 3 .)

9. Природный газ – … (Метан CН 4 .)

Антонимы

Напишите химические термины, противоположные по значению предложенным.

1. Окислитель – … (Восстановитель. )

2. Донор электронов – … (Акцептор электронов. )

3. Кислотные свойства – … (Осно"вные свойства. )

4. Диссоциация – … (Ассоциация. )

5. Адсорбция – … (Десорбция. )

6. Анод – … (Катод. )

7. Анион – … (Катион. )

8. Металл – … (Неметалл. )

9. Исходные вещества – … (Продукты реакции. )

Поиск закономерностей

Установите признак, объединяющий указанные вещества и явления.

1. Алмаз, карбин, графит – … (Аллотропные модификации углерода. )

2. Стекло, цемент, кирпич – … (Строительные материалы. )

3. Дыхание, гниение, извержение вулкана – … (Процессы, сопровождающиеся выделением углекислого газа. )

4. СО, СО 2 , СН 4 , SiH 4 – … (Cоединения элементов IV группы. )

5. NaHCO 3 , CaCO 3 , CO 2 , H 2 CO 3 – … (Кислородные соединения углерода. )

Давайте попробуем разобраться и вспомнить знания из физики и химии.

Угарный газ (окись углерода, или монооксид углерода, химическая формула СО) – газообразное соединение, образующееся при горении любого вида.

Что происходит при попадании этого вещества в организм?

После попадания в дыхательные пути молекулы угарного газа сразу оказываются в крови и связываются с молекулами гемоглобина. Образуется совершенно новое вещество – карбоксигемоглобин, который препятствует транспортировке кислорода. По этой причине очень быстро развивается кислородная недостаточность.

Самая главная опасность – угарный газ невидим и никак не ощутим, он не имеет ни запаха, ни цвета, то есть причина недомогания не очевидна, ее не всегда удается обнаружить сразу. Монооксид углерода невозможно никак почувствовать, именно поэтому второе его название – тихий убийца.

Почувствовав усталость, упадок сил и головокружение, человек допускает роковую ошибку – решает прилечь. И, даже если понимает потом причину и необходимость выхода на воздух, предпринять ничего уже, как правило, не в состоянии. Многих могли бы спасти знания симптомов отравления СО – зная их, возможно вовремя заподозрить причину недомогания и принять необходимые меры к спасению.

Каковы симптомы и признаки отравления угарным газом

Тяжесть поражения зависит от нескольких факторов:

• – состояние здоровья и физиологические особенности человека. Ослабленные, имеющие хронические заболевания, особенно сопровождающиеся анемией, пожилые, беременные и дети более чувствительны к воздействию СО;
• – длительность воздействия соединения СО на организм;
• – концентрация окиси углерода во вдыхаемом воздухе;
• – физическая активность во время отравления. Чем выше активность, тем быстрее наступает отравление.

Три степени тяжести отравления угарным газом по симптомам

Легкая степень тяжести характеризуется следующими симптомами: общая слабость; головные боли, преимущественно в лобной и височной областях; стук в висках; шум в ушах; головокружение; нарушение зрения – мерцание, точки перед глазами; непродуктивный, т.е. сухой кашель; учащенное дыхание; нехватка воздуха, одышка; слезотечение; тошнота; гиперемия (покраснение) кожных покровов и слизистых оболочек; тахикардия; повышение артериального давления.

Симптомы средней степени тяжести – это сохранение всех симптомов предыдущей стадии и их более тяжелая форма: затуманенность сознания, возможны потери сознания на короткое время; рвота; галлюцинации, как зрительные, так и слуховые; нарушение со стороны вестибулярного аппарата, нескоординированные движения; боли в груди давящего характера.

Тяжелая степень отравления характеризуется следующими симптомами: паралич; долговременная потеря сознания, кома; судороги; расширение зрачков; непроизвольное опорожнение мочевого пузыря и кишечника; учащение пульса до 130 ударов в минуту, но при этом прощупывается он слабо; цианоз (посинение) кожных покровов и слизистых оболочек; нарушения дыхания – оно становится поверхностным и прерывистым.

Нетипичные формы отравления угарным газом

Их две – обморочная и эйфорическая.

Симптомы обморочной формы: бледность кожных покровов и слизистых оболочек; снижение артериального давления; потеря сознания.

Симптомы эйфорической формы: психомоторное возбуждение; нарушение психических функций: бред, галлюцинации, смех, странности в поведении; потеря сознания; дыхательная и сердечная недостаточность.

Как оказать первую помощь пострадавшим от отравления угарным газом

Очень важно оказывать первую помощь оперативно, так как необратимые последствия наступают очень быстро.

Во-первых, необходимо как можно быстрее вынести пострадавшего на свежий воздух. В случаях, когда это затруднительно, то на пострадавшего нужно как можно быстрее надеть противогаз с гопкалитовым патроном, дать кислородную подушку.

Во-вторых, нужно облегчить дыхание – очистить дыхательные пути, если это необходимо, расстегнуть одежду, уложить пострадавшего на бок для того, чтобы предотвратить возможное западание языка.

В-третьих – стимулировать дыхание. Поднести нашатырь, растереть грудь, согреть конечности. И самое главное – необходимо вызвать скорую помощь. Даже если человек на первый взгляд находится в удовлетворительном состоянии, необходимо, чтобы его осмотрел врач, так как не всегда истинную степень отравления представляется возможным определить только по симптомам. Кроме того, своевременно начатые терапевтические мероприятия позволят снизить риск осложнений и летальности от отравления угарным газом. При тяжелом состоянии пострадавшего необходимо проводить реанимационные мероприятия до прибытия медиков.

В каких случаях существует опасность отравления угарным газом

В наше время случаи отравления случаются немного реже, чем в те времена, когда отопление жилых помещений было преимущественно печным, однако источников повышенного риска достаточно и сейчас. Потенциальные источники опасности отравления угарным газом: дома с печным отоплением, каминами. Неправильная эксплуатация повышает риск проникновения угарного газа в помещение, таким образом угорают в домах целыми семьями; бани, сауны, особенно те, которые топят “по черному”; гаражи; на производствах с использованием оксида углерода; длительное нахождение вблизи крупных автодорог; возгорание в закрытом помещении (лифт, шахта и др. помещения, покинуть которые без посторонней помощи невозможно).

Только цифры

• Легкая степень отравления наступает уже при концентрации угарного газа 0,08% – возникает головная боль, головокружение, удушье, общая слабость.
• Повышение концентрации СО до 0,32% вызывает двигательный паралич и обморок. Примерно через полчаса наступает смерть.
• При концентрации СО 1,2% и выше развивается молниеносная форма отравления – за пару вздохов человек получает смертельную дозу, летальный исход наступает максимум через 3 минуты.
• В выхлопных газах легкового автомобиля содержится от 1,5 до 3% угарного газа. Вопреки расхожему мнению, отравиться при работающем двигателе можно не только в закрытых помещениях, но и на открытом воздухе.
• Около двух с половиной тысяч человек в России ежегодно госпитализируется с различной степенью тяжести отравления угарным газом.

Меры профилактики

Для того, чтобы минимизировать риски отравления угарным газом, достаточно соблюдать следующие правила:

• - эксплуатировать печи и камины в соответствии с правилами, регулярно проверять работу вентиляционной системы и своевременно чистить дымоход, а кладку печей и каминов доверять только профессионалам;
• - не находиться длительное время вблизи оживленных трасс;
• - всегда отключать двигатель машины в закрытом гараже. Для того, чтобы концентрация угарного газа стала смертельной, достаточно лишь пяти минут работы двигателя – помните об этом;
• - при длительном нахождении в салоне автомобиля, а тем более сне в машине – всегда отключать двигатель
• - возьмите за правило – при возникновении симптомов, по которым можно заподозрить отравление угарным газом, как можно скорее обеспечьте приток свежего воздуха, открыв окна, а лучше покиньте помещение.

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 донором электронной пары, а кислород - акцептором.

Согласно методу молекулярных орбиталей электронная конфигурация невозбуждённой молекулы CO σ 2 O σ 2 z π 4 x, y σ 2 C . Тройная связь образована σ -связью, образованной за счёт σ z электронной пары, а электроны дважды вырожденного уровня π x, y соответствуют двум σ -связям. Электроны на несвязывающих σ C -орбитали и σ O -орбитали соответствуют двум электронным парам, одна из которых локализована у атома , другая - у атома .

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 (d C≡O =0,1128 нм или 1,13Å).

Молекула слабо поляризована, электрический момент её диполя μ = 0,04·10 -29 Кл·м (направление дипольного момента C - →O +). Ионизационный потенциал 14,0 в, силовая константа связи k = 18,6.

История открытия

Монооксид углерода был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 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 английский химик Вильям Крукшэнк. Моноксид углерода в атмосфере 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 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 OCH 3 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 и занчения . 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 (недостаточно кислорода для окисления CO в CO 2). В прошлом значительную долю антропогенного поступления CO в атмосферу обеспечивал светильный газ, использовавшийся для освещения помещений в . По составу он примерно соответствовал , 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 - 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

2C + O 2 → 2CO (тепловой эффект этой реакции 22 кДж),

2. или при восстановлении раскалённым углём:

CO 2 + C ↔ 2CO (ΔH=172 кДж, ΔS=176 Дж/К).

Эта реакция часто происходит при печной топке, когда слишком рано закрывают печную заслонку (пока окончательно не прогорели угли). Образующийся при этом монооксид углерода, вследствие своей ядовитости, вызывает физиологические расстройства («угар») и даже смерть (см. ниже), отсюда и одно из тривиальных названий - «угарный газ». Картина протекающих в печи реакций приведена на схеме.

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. , ).

Лабораторный способ

Физиологическое действие, токсичность

Угарный газ очень опасен, так как не имеет и вызывает и даже . Признаками отравления служат головная боль, головокружение и потеря сознания. Токсическое действие монооксида углерода основано на том, что он связывается с крови прочнее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. монооксида углерода в воздухе промышленных предприятий составляет 0,02 мг/л.

TLV (предельная пороговая концентрация, США): 25 ppm; 29 мг/м 3 (как TWA - среднесменная концентрация, США) (ACGIH 1994-1995). MAС (максимальная допустимая концентрация, США): 30 ppm; 33 мг/м 3 ; Беременность: B (вредный эффект вероятен даже на уровне MAK) (1993)

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.

Основными типами химических реакций, в которых участвует монооксид углерода, являются реакции присоединения и , 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 , и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и дургие металлы, например CO + CuO → Cu + CO 2 . 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, быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра, - в присутствии солей , - в присутствии OsO 4 . В общем, по своим восстановительным свойствам СО похож на молекулярный водород.

Ниже 830°C более сильным восстановителем является CO, - выше - водород. Поэтому равновесие реакции:

H 2 O + CO ↔ CO 2 + H 2 + 42 кДж

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:

CO + 1 / 2 O 2 → 2CO 2 ΔG° 298 = −257 кДж, ΔS° 298 = −86 Дж/K

Температура горения CO может достигать 2100°C, она является цепной, причём инициаторами служат небольшие количества водородсодержащих соединений (вода, и др.)

Благодаря такой хорошей теплотворной способности, CO является компонентом разных технических газовых смесей (см., например ), используемых, в том числе, для отопления.

Монооксид углерода реагирует с . Наибольшее практическое применение получила реакция с

Коварные свойства угарного газа известны с давних времен. Наши предки знали, что очень опасно, сохраняя тепло, закрывать тягу в непрогоревшей печке. В закрытом доме тепло, уютно, человек ложится отдохнуть - и не просыпается, угорает.

Виновник несчастья носит разные имена - оксид углерода (II), монооксид углерода, окись углерода, угарный газ, СО.

ГДЕ ОБРАЗУЕТСЯ УГАРНЫЙ ГАЗ

Когда закрывают тягу, он образуется при окислении тлеющих угольков в условиях недостатка кислорода, и попадает в комнату. Люди не замечают вторжения - ведь у захватчика нет ни запаха, ни цвета. А действует он, в первую очередь, на центральную нервную систему, и угоревший не в состоянии оценить, что с ним происходит что-то не то.

Казалось бы, в наше время немногие пользуются печками, и вероятность встречи с угарным газом низка. Но, оказывается, это вещество, выделяется как в результате деятельности человека, так и во многих природных процессах.

Угарный газ образуется практически во всех видах горения - при сжигании топлива на электростанциях и теплостанциях, при горении костра и газовой плиты, в выхлопе автомобиля, при курении. Источниками СО являются металлургия, химическая промышленность. Монооксид углерода используют в качестве исходного вещества для синтеза ацетона, метилового спирта, карбамида и т.д.

В результате вулканической деятельности и окисления метана в атмосферу также попадает угарный газ. Но количество природного угарного газа, по некоторым данным, составляет только около 3% от газа из а антропогенных источников, на 90% получаемого за счет сжигания ископаемого топлива.

Один из источников угарного газа - сам человек.

Дело в том, что угарный газ продукт нормального обмена веществ - в небольших концентрациях необходим организму и выполняет в нем важные функции .

В сутки человек выдыхает до 10 мл СО. Это важно иметь в виду разработчикам систем очистки воздуха для длительного пребывания в закрытых помещениях - космических кораблях, кессонах и т.п.
Таким образом, вездесущий угарный газ можно назвать ядом повседневного действия . Его ПДК в воздухе производственных помещений составляет 20 мг/м 3 или 0,02 мг/л. Естественный уровень СО в воздухе - 0,01 - 0,9 мг/м 3 , а на автострадах России средняя концентрация СО составляет от 6-57 мг/м 3 , превышая порог отравления.

Основным «поставщиком» монооксида углерода в крупных городах является автотранспорт. При сжигании 1000 л топлива автотранспортные средства выделяют в атмосферу от 25 до 200 кг угарного газа. В атмосферу Москвы, например, 72-75% всего угарного газа попадает именно по вине автомобилей.

К сожалению, нередки случаи отравления в закрытых гаражах.

Ни в коем случае нельзя заводить и прогревать двигатель в закрытом невентилируемом помещении!

ГДЕ СКАПЛИВАЕТСЯ УГАРНЫЙ ГАЗ

Угарный газ может скопиться в опасной концентрации не только в гараже. В 1982 г. сотни афганских и советских солдат погибли на перевале Саланг из-за аварии в горном тоннеле длиной более четырех километров. Из-за снегопада с обеих сторон скопилось много машин. В центре тоннеля столкнулись две машины, возник затор. Водители двигатели не заглушили, росла концентрация угарного газа, люди теряли сознание и умирали.

Чем медленнее передвигается автомобиль по улицам, чем дольше стоит с включенным двигателем или «ползет» с черепашьей скоростью в пробке, тем больше он выбрасывает угарного газа. А оксид углерода - один из основных загрязнителей атмосферы больших городов. Поэтому чистота воздуха в больших городах во многом связана с тем, как организовано движение. Ну и, конечно, важна сознательность водителей

Если предстоит несколько минут постоять на светофоре или переезде - заглушите двигатель.

И бензин сэкономите, и воздух чище будет. И не надо прогревать мотор, направив выхлопную трубу в окно соседу. Тем более, что моторы большинства современных машин вообще не нуждаются в прогреве.

Угарный газ скапливается в плохо проветриваемых дворах и вблизи автострад. Поэтому концентрация угарного газа в крови жителей больших городов больше, чем у обитателей сельской местности. По возможности, избегайте прогулок вдоль оживленных магистралей, особенно с детьми. Выберите тихую соседнюю улочку, а лучше парк. Тем более это важно, если вы занимаетесь активной деятельностью, требующей повышенных энергозатрат и, следовательно, более интенсивного дыхания - катаетесь на велосипеде, роликах, бегаете трусцой или ходите на лыжах.

Подобные физические упражнения рядом с автомагистралью принесут только вред.

Однако некоторым этого, подстерегающего нас везде угарного газа, мало - и они «догоняют» с помощью табачного дыма. Курильщик вдыхает при выкуривании одной сигареты 18,4 мг СО. Если бы столько угарного газа попадало в организм в один момент, он мог бы умереть. К счастью, часть СО выходит из организма с выдохом. Концентрация угарного газа в крови курильщика в 40 раз превышает норму!

Немногим менее опасно и пассивное курение. За час в прокуренном помещении человек вдыхает около 9 мг СО - столько он получил бы, если бы сам выкурил полсигареты. Особенно важно это помнить родителям, курящим в присутствии своих детей.

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ
Как же угарный газ действует на организм? Попадая в легкие и оттуда в плазму крови СО проникает в эритроциты и там взаимодействует с белком гемоглобином - переносчиком кислорода от легким к тканям. Каждая молекула гемоглобина содержит четыре гема - порфириновых кольца, в центре которых находится атом железа, способный обратимо присоединять молекулу кислорода, образуя так называемый оксигемоглобин. Благодаря гемоглобину, кровь может поднести к тканям примерно в 70 раз больше кислорода, чем несла бы соленая вода только за счет растворения.

Именно на атом железа и нацеливается угарный газ, образуя комплексное соединение (карбоксигемоглобин), неспособное переносить кислород.

В конкуренции за гемоглобин угарный газ имеет выраженное преимущество перед кислородом - он быстрее реагирует с гемоглобином и образует более прочное, чем оксигемоглобин, соединение. Кроме того, диссоциация карбоксигемоглобина в крови проходит очень медленно, и он постепенно накапливается. Поэтому концентрация карбоксигемоглобина в крови может увеличиваться до опасной степени при вдыхании в течение длительного времени воздуха, содержащего окись углерода в очень небольших концентрациях - всего лишь 0,07%. Кровь теряет способность переносить кислород к тканям, появляются симптомы острой кислородной недостаточности.

Видимые признаки отравления появляются, когда содержание карбоксигемоглобина относительно общего содержания гемоглобина в крови превышает 20%. При 30% появляется головокружение, слабость в ногах, снижение остроты зрения, при 40-50% помрачнение сознания, 60-70%-ное содержание карбоксигемоглобина приводит к смертельному исходу. Чем больше концентрация угарного газа в воздухе, тем быстрее достигается опасная концентрация карбоксигемоглобина в крови. Например, вдыхание воздуха, содержащего 0,1% угарного газа, приводит к 40%-ному уровню карбоксигемоглобина в крови за неполных 3 часа, если человек находится в состоянии покоя. А если он занят тяжелой работой, легкие вентилируются активно, и образование карбоксигемоглобина происходит быстрее - тот же уровень.

Если небольшие количества угарного газа воздействуют на организм в течение долгого времени, карбоксигемоглобин постоянно присутствует в крови. Явных признаков отравления при концентрации карбоксигемоглобина 2-10% не наблюдается, но такие люди часто жалуются на головную боль, быструю утомляемость, понижение аппетита, раздражительность, плохой сон, боли в области сердца, ослабление памяти и внимания. Симптомы, знакомые многим жителям больших городов. А курящие жители городов еще усугубляют ситуацию.

КАК ПОМОЧЬ ОТРАВИВШЕМУСЯ УГАРНЫМ ГАЗОМ

Как же можно помочь человеку, отравленному угарным газом? Прежде всего, надо как можно быстрее помочь крови избавиться от карбоксигемоглобина, сместить равновесие в сторону образования соединения гемоглобина с кислородом. А для этого еще до приезда бригады «Скорой помощи» вывести (или вынести) пострадавшего на свежий воздух.

Увеличение концентрации кислорода в воздухе ускоряет выведение карбоксигемоглобина из крови. Медики, например, дают пострадавшему дышать чистым кислородом или, если есть возможность, кислородом под давлением в барокамере, стимулируя его дыхание медикаментозно или с помощью методов искусственного дыхания. В арсенале врачей есть и другие медикаментозные средства борьбы с отравлениями угарным газом, например, соединения железа «перехватывая» СО у гемоглобина, ускоряют его вывод из организма.

Чем дольше организм находится в условиях кислородного голодания тканей, тем тяжелее его последствия, прежде всего для сердечной мышцы и головного мозга. Поэтому, излечение непосредственных синдромов тяжелого отравления еще не означает полного выздоровления. Часто происходит нарушение нейронов коры головного мозга, в 7 случаях из 10 после отравления в течение 3 месяцев могут проявиться психические нарушения, утрата непосредственной памяти, личностные изменения.

Подведем итог : что же надо делать, чтобы избежать отравления угарным газом? В первую очередь, соблюдать элементарные правила техники безопасности при топке печей, не держать автомобиль с включенным двигателем в закрытом пространстве, как можно чаще проветривать кухни, оборудованные газовыми плитами. Как можно больше бывать на свежем воздухе, избегая прогулок по загруженным магистралям, особенно рядом с автомобильными пробками. Не упускать любую возможность побывать за городом, стараясь на свежем воздухе по возможности увеличивать физическую нагрузку, чтобы активно «продышаться». Ну и, конечно, не курить и не разрешать курить рядом с собой. И тогда коварный оксид углерода будет не страшен.

Главная » Английский алфавит » Угарный газ тип связи. Что такое окись углерода