Современное название угарного газа. Что такое угарный газ и чем он опасен. Угарный газ при печном отоплении

Оксид углерода(II) – СО

(угарный газ , окись углерода , монооксид углерода )

Физические свойства: бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха, горит голубоватым пламенем, легче воздуха, плохо растворим в воде. Концентрация угарного газа в воздухе 12,5-74 % взрывоопасна.

Строение молекулы:

Формальная степень окисления углерода +2 не отражает строение молекулы СО, в которой помимо двойной связи, обра­зованной обобществлением электронов С и О, имеется дополнительная, образованная по донорно-акцепторному механизму за счет неподеленной пары электронов кислорода (изображена стрелкой):

В связи с этим молекула СО очень прочна и способна вступать в реакции окисления-восстановления только при высоких темпера­турах. При обычных условиях СО не взаимодействует с водой, щелочами или кислотами.

Получение:

Основным антропогенным источником угарного газа CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Угарный газ образуется при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления угарного газа CO в углекислый газ CO2). В естественных условиях, на поверхности Земли, угарный газ CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров.

1) В промышленности (в газогенераторах):

Видео - опыт "Получение угарного газа"

C + O 2 = CO 2 + 402 кДж

CO 2 + C = 2CO – 175 кДж

В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:

С + Н 2 О = СО + Н 2 – Q ,

смесь СО + Н 2 – называется синтез – газом .

2) В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H 2 SO 4 (конц.):

HCOOH t˚C, H2SO4 → H 2 O + CO­

H 2 C 2 O 4 t˚C,H2SO4 → CO­ + CO 2 ­ + H 2 O

Химические свойства:

При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель;

CO - несолеобразующий оксид .

1) с кислородом

2 C +2 O + O 2 t ˚ C →2 C +4 O 2

2) с оксидами металлов CO + Me x O y = CO 2 + Me

C +2 O + CuO t ˚ C →Сu + C +4 O 2

3) с хлором (на свету)

CO + Cl 2 свет → COCl 2 (фосген – ядовитый газ)

4)* реагирует с расплавами щелочей (под давлением)

CO + NaOH P → HCOONa (формиат натрия)

Влияние угарного газа на живые организмы:

Угарный газ опасен, потому что он лишает возможности кровь нести кислород к жизненно важным органам, таким как сердце и мозг. Угарный газ объединяется с гемоглобином, который переносит кислород к клеткам организма, в следствии чего тот становится непригодным для транспортировки кислорода. В зависимости от вдыхаемого количества, угарный газ ухудшает координацию, обостряет сердечно-сосудистые заболевания и вызывает усталость, головную боль, слабость, Влияние угарного газа на здоровье человека зависит от его концентрации и времени воздействия на организм. Концентрация угарного газа в воздухе более 0,1% приводит к смерти в течение одного часа, а концентрация более 1,2% в течении трех минут.

Применение оксида углерода :

Главным образом угарный газ применяют, как горючий газ в смеси с азотом, так называемый генераторный или воздушный газ, или же в смеси с водородом водяной газ. В металлургии для восстановления металлов из их руд. Для получения металлов высокой чистоты при разложении карбонилов.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

№1. Закончите уравнения реакций, составьте электронный баланс для каждой из реакций, укажите процессы окисления и восстановления; окислитель и восстановитель:

CO 2 + C =

C + H 2 O =

С O + O 2 =

№2. Вычислите количество энергии, которое необходимо для получения 448 л угарного газа согласно термохимическому уравнению

Рассмотрены физические свойства угарного газа (окиси углерода CO) при нормальном атмосферном давлении в зависимости от температуры при отрицательных и положительных ее значениях.

В таблицах представлены следующие физические свойства CO: плотность угарного газа ρ , удельная теплоемкость при постоянном давлении C p , коэффициенты теплопроводности λ и динамической вязкости μ .

В первой таблице приведены значения плотности и удельной теплоемкости окиси углерода CO в диапазоне температуры от -73 до 2727°С.

Во второй таблице даны значения таких физических свойств угарного газа, как теплопроводность и его динамическая вязкость в интервале температуры от минус 200 до 1000°С.

Плотность угарного газа, как и , существенно зависит от температуры — при нагревании оксида углерода CO его плотность снижается. Например, при комнатной температуре плотность угарного газа имеет значение 1,129 кг/м 3 , но в процессе нагрева до температуры 1000°С, плотность этого газа уменьшается в 4,2 раза — до величины 0,268 кг/м 3 .

При нормальных условиях (температура 0°С) угарный газ имеет плотность 1,25 кг/м 3 . Если же сравнить его плотность с или другими распространенными газами, то плотность угарного газа относительно воздуха имеет меньшее значение — угарный газ легче воздуха. Он также легче и аргона, но тяжелее азота, водорода, гелия и других легких газов.

Удельная теплоемкость угарного газа при нормальных условиях равна 1040 Дж/(кг·град). В процессе роста температуры этого газа его удельная теплоемкость увеличивается. Например, при 2727°С ее значение составляет 1329 Дж/(кг·град).

Теплопроводность угарного газа при нормальных условиях имеет значение 0,02326 Вт/(м·град). Она увеличивается с ростом его температуры и при 1000°С становится равной 0,0806 Вт/(м·град). Следует отметить, что величина теплопроводности угарного газа немногим меньше этой величины у .

Динамическая вязкость угарного газа при комнатной температуре равна 0,0246·10 -7 Па·с. При нагревании окиси углерода, ее вязкость увеличивается. Такой характер зависимости динамической вязкости от температуры наблюдается у . Необходимо отметить, что угарный газ более вязкий чем водяной пар и диоксид углерода CO 2 , однако имеет меньшую вязкость по сравнению с окисью азота NO и воздухом.

Углерод образует два чрезвычайно устойчивых оксида (СО и СO 2), три значительно менее устойчивых оксида (С 3 O 2 , С 5 O 2 и С 12 O 9), ряд неустойчивых или плохо изученных оксидов (С 2 O, С 2 O 3 и др.) и нестехиометрический оксид графита. Среди перечисленных оксидов особую роль играют СО и СO 2 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Монооксид углерода при обычных условиях горючий газ без цвета и запаха.

Он довольно токсичен из-за его способности образовывать комплекс с гемоглобином, который примерно в 300 раз устойчивее, чем комплекс кислород-гемоглобин.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Диоксид углерода при обычных условиях - бесцветный газ, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему его можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой.

Масса 1 л CO 2 при нормальных условиях составляет 1,98 г. Растворимость диоксида углерода в воде невелика: 1 объем воды при 20 o С растворяет 0,88 объема CO 2 , а при 0 o С - 1,7 объема.

Прямое окисление углерода при недостатке кислорода или воздуха приводит к образованию СО, при достаточном их количестве образуется СO 2 . Некоторые свойства этих оксидов представлены в табл. 1.

Таблица 1. Физические свойства оксидов углерода.

Получение оксида углерода

Чистый СО может быть получен в лаборатории дегидратированием муравьиной кислоты (НСООН)концентрированной серной кислотой при ~140 °С:

HCOOH = CO + H 2 O.

В небольших количествах диоксид углерода можно легко получить действием кислот на карбонаты:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .

В промышленном масштабе CO 2 получают главным образом как побочный продукт в процессе синтеза аммиака:

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 ;

CO + H 2 O = CO 2 + H 2 .

Большие количества углекислого газа получают при обжиге известняка:

CaCO 3 = CaO + CO 2 .

Химические свойства оксида углерода

Монооксид углерода химически активен при высоких температурах. Он проявляет себя как сильный восстановитель. Реагирует с кислородом, хлором, серой, аммиаком, щелочами, металлами.

CO + NaOH = Na(HCOO) (t = 120 - 130 o C, p);

CO + H 2 = CH 4 + H 2 O (t = 150 — 200 o C, kat. Ni);

CO + 2H 2 = CH 3 OH (t = 250 — 300 o C, kat. CuO/Cr 2 O 3);

2CO + O 2 = 2CO 2 (kat. MnO 2 /CuO);

CO + Cl 2 = CCl 2 O(t = 125 — 150 o C, kat. C);

4CO + Ni = (t = 50 — 100 o C);

5CO + Fe = (t = 100 — 200 o C, p).

Диоксид углерода проявляет кислотные свойства: реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Восстанавливается активными металлами, водородом, углеродом.

CO 2 + NaOH dilute = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2NaOH conc = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O = Ba(HCO 3) 2 ;

CO 2 + NH 3 ×H 2 O = NH 4 HCO 3 ;

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 o C, kat. Cu 2 O);

CO 2 + C = 2CO (t > 1000 o C);

CO 2 + 2Mg = C + 2MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500 o C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 .

Применение оксида углерода

Монооксид углерода широко используется как топливо в виде генераторного газа или водяного газа и образуется также привыделении многих металлов из их оксидов восстановлением углем. Генераторный газ получают, пропуская воздух черезраскаленный уголь. В его состав входит около 25% СО, 4% СO2 и 70% N 2 со следами Н 2 и СН 4 62.

Применение диоксида углерода чаще всего обусловлено его физическими свойствами. Его используют как охлаждающий агент, для газирования напитков, при получении облегченных(вспененных) пластмасс, а также как газ для создания инертной атмосферы.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Что такое угарный газ и где он образуется?

Окись углерода образуется в процессе неполного сгорания разных веществ. Угарный газ - повседневный спутник людей с давних пор. Он выделяется в атмосферу в большом количестве автотранспортом, газовыми плитами, топливными системами отопления, в процессе курения и даже самим человеком при дыхании.

Так как этот газ не имеет запаха, обнаружить его повышенное содержание в помещении практически невозможно. По статистике среди причин смерти от отравляющих веществ интоксикация оксидом углерода занимает второе место, уступая только алкоголю и его суррогатам.

Чем опасен угарный газ?

Что же происходит, когда человек вдыхает воздух с высокой концентрацией CO? Для этого нужно вспомнить, какую функцию выполняют легкие. Человек дышит, чтобы насытить все системы и органы своего тела кислородом, иначе наступит гипоксия и смерть. Оксид углерода, соединяясь с основным белком крови, образует карбоксигемоглобин. Это лишает эритроциты возможности доставлять кислород к клеткам крови, и, как следствие, наступает отравление угарным газом. Последствия разнятся от степени тяжести такой интоксикации. Сначала гипоксия проявляется в виде головокружения, слабости в ногах, потемнения в глазах. Если концентрация угарного газа повышается, наступает помрачение сознания и смерть.

Постоянный невысокий уровень окиси углерода в воздухе есть в каждом крупном городе. Признаки хронического отравления этим газом проявляются беспричинными головными болями, быстрой утомляемостью, слабостью, раздражительностью и проблемами со сном. Особенно страдают курящие жители мегаполисов и люди, вынужденные дышать табачным дымом. Содержание угарного газа в легких этих людей превышает норму в сорок раз.

Как обезопасить себя от отравления окисью углерода ?

Чтобы минимизировать риск интоксикации этим веществом, нужно знать, где его концентрация может быть опасно высокой. Угарный газ всегда смертельно опасен в непроветриваемых помещениях. Поэтому не стоит включать двигатель автомобиля в закрытом гараже или боксе. Также нельзя запирать заслонку в помещении с печным или иным топливным обогревом. Приготовление еды на газовой плите - это повод открыть окно. Огромная опасность «угореть» существует при пожарах и взрывах, поэтому попытка спасти имущество при небольшой локализации пожара может стать фатальной. Часто люди погибают во сне именно из-за того, что вовремя не почувствовали недомогание при отравлении окисью углерода. К сожалению, практически нельзя полностью обезопасить себя от угарного газа в крупных городах. Получение угарного газа во время курения - дело добровольное, но от пассивного курения лучше себя оградить. Врачи советуют не заниматься пробежками и не устраивать велопрогулки около оживлённых автомагистралей. Этим вы причините себе больше вреда, чем пользы. Для занятий спортом лучше выбрать тихий парк или аллею, которые расположены вдали от мест скопления оксида углерода.

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.