Oxid uhoľnatý, tiež známy ako oxid uhoľnatý, má veľmi silné molekulárne zloženie, je inertný vo svojich chemických vlastnostiach a nerozpúšťa sa dobre vo vode. Táto zlúčenina je tiež neuveriteľne toxická, keď sa dostane do dýchacieho systému, spojí sa s krvným hemoglobínom a prestane prenášať kyslík do tkanív a orgánov.
Chemické názvy a vzorec
Oxid uhoľnatý je známy aj pod inými názvami, vrátane oxidu uhoľnatého II. V každodennom živote sa bežne označuje ako oxid uhoľnatý. Tento oxid uhoľnatý je jedovatý, bezfarebný plyn bez chuti a zápachu. Jeho chemický vzorec je CO a hmotnosť jednej molekuly je 28,01 g/mol.
Účinok na telo
Oxid uhoľnatý sa spája s hemoglobínom a vytvára karboxyhemoglobín, ktorý nemá žiadnu kapacitu pre prenos kyslíka. Vdychovanie jeho pár spôsobuje poškodenie CNS (centrálneho nervového systému) audusenie. Výsledný nedostatok kyslíka spôsobuje bolesti hlavy, závraty, zníženú srdcovú frekvenciu a frekvenciu dýchania, čo vedie k mdlobám a následnej smrti.
Toxický plyn
Oxid uhoľnatý sa získava čiastočným spaľovaním látok obsahujúcich uhlík, napríklad v spaľovacích motoroch. Zlúčenina obsahuje 1 atóm uhlíka kovalentne viazaný na 1 atóm kyslíka. Oxid uhoľnatý je vysoko toxický a je jednou z najčastejších príčin smrteľnej otravy na celom svete. Expozícia môže spôsobiť poškodenie srdca a iných orgánov.
Ako sa používa oxid uhoľnatý?
Napriek svojej vážnej toxicite je oxid uhoľnatý mimoriadne užitočný – vďaka moderným technológiám z neho vzniká množstvo životne dôležitých produktov. Oxid uhoľnatý, hoci sa dnes považuje za znečisťujúcu látku, sa v prírode vždy vyskytoval, ale nie v takom množstve ako napríklad oxid uhličitý.
Tí, ktorí veria, že zlúčeniny oxidu uhoľnatého v prírode neexistujú, sa mýlia. CO sa rozpúšťa v roztavenej sopečnej hornine pri vysokých tlakoch v zemskom plášti. Obsah oxidov uhlíka v sopečných plynoch sa v závislosti od sopky pohybuje od menej ako 0,01 % do 2 %. Pretože táto prírodná zlúčenina nemá konštantnú hodnotu, nie je možné presne merať emisie zemného plynu.
Chemické vlastnosti
Oxid uhoľnatý (vzorec CO) označuje nesoľotvorné alebo indiferentné oxidy. Avšak pri +200 oС reaguje s hydroxidom sodným. Počas tohto chemického procesu vzniká mravčan sodný:
NaOH + CO=HCOONa (soľ kyseliny mravčej).
Vlastnosti oxidu uhoľnatého sú založené na jeho redukčnej schopnosti. Oxid uhoľnatý:
- môže reagovať s kyslíkom: 2CO + O2 =2CO2;
- schopné interagovať s halogénmi: CO + Cl2 =COCl2 (fosgén);
- má jedinečnú vlastnosť na obnovu čistých kovov z ich oxidov: Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2;
- tvorí karbonyly kovov: Fe + 5CO=Fe(CO)5;
- Dokonale rozpustný v chloroforme, kyseline octovej, etanole, hydroxide amónnom a benzéne.
Štruktúra molekuly
Dva atómy, z ktorých v skutočnosti pozostáva molekula oxidu uhoľnatého (CO), sú vzájomne prepojené trojitou väzbou. Dva z nich vznikajú fúziou p-elektrónov atómov uhlíka s kyslíkom a tretí vzniká vďaka špeciálnemu mechanizmu vďaka voľnému 2p orbitálu uhlíka a 2p elektrónovému páru kyslíka. Táto štruktúra poskytuje molekule vysokú pevnosť.
Trošku histórie
Dokonca aj Aristoteles zo starovekého Grécka opísal toxické výpary vznikajúce pri spaľovaní uhlia. Samotný mechanizmus smrti nie je známy.bol. Jedným zo starodávnych spôsobov popravy však bolo zamknutie páchateľa v parnej miestnosti, kde boli tlejúce uhlíky. Grécky lekár Galen navrhol, že v zložení vzduchu nastávajú určité zmeny, ktoré spôsobujú poškodenie pri vdýchnutí.
Počas druhej svetovej vojny sa plynný oxid uhoľnatý používal ako palivo pre motorové vozidlá v častiach sveta, kde bol benzín a nafta vzácny. Inštalovali sa externé (až na pár výnimiek) generátory na drevené uhlie alebo drevoplyn a do miešačky plynu sa privádzala zmes vzdušného dusíka, oxidu uhoľnatého a malého množstva iných plynov. Bol to takzvaný drevoplyn.
Oxidácia oxidu uhoľnatého
Oxid uhoľnatý vzniká čiastočnou oxidáciou zlúčenín obsahujúcich uhlík. CO vzniká, keď nie je dostatok kyslíka na produkciu oxidu uhličitého (CO2), napríklad keď v uzavretom priestore beží pec alebo spaľovací motor. Ak je prítomný kyslík, ako aj určité iné koncentrácie v atmosfére, oxid uhoľnatý horí, vyžaruje modré svetlo a vytvára oxid uhličitý, známy ako oxid uhličitý.
Uhoľný plyn, ktorý sa až do 60. rokov 20. storočia bežne používal na osvetlenie interiéru, varenie a kúrenie, mal CO ako hlavnú zložku paliva. Niektoré procesy v modernej technológii, ako napríklad tavenie železa, stále produkujú oxid uhoľnatýako vedľajší produkt. Samotná zlúčenina CO sa oxiduje na CO2 pri izbovej teplote.
Existuje CO v prírode?
Existuje v prírode oxid uhoľnatý? Jedným z jeho prirodzených zdrojov sú fotochemické reakcie prebiehajúce v troposfére. Očakáva sa, že tieto procesy budú schopné generovať približne 5×1012 kg látky e; ročne. Medzi ďalšie zdroje, ako je uvedené vyššie, patria sopky, lesné požiare a iné formy spaľovania.
Molekulové vlastnosti
Oxid uhoľnatý má molárnu hmotnosť 28,0, vďaka čomu je o niečo menej hustý ako vzduch. Dĺžka väzby medzi dvoma atómami je 112,8 mikrometrov. To je dostatočne blízko, aby poskytlo jednu z najsilnejších chemických väzieb. Oba prvky v zlúčenine CO majú spolu asi 10 elektrónov v jednom valenčnom obale.
V organických karbonylových zlúčeninách sa spravidla vyskytuje dvojitá väzba. Charakteristickým znakom molekuly CO je, že medzi atómami so 6 spoločnými elektrónmi v 3 viazaných molekulových orbitáloch vzniká silná trojitá väzba. Pretože 4 zdieľané elektróny pochádzajú z kyslíka a iba 2 z uhlíka, jeden viazaný orbitál je obsadený dvoma elektrónmi z O2, ktoré tvoria datívnu alebo dipólovú väzbu. To spôsobí C ← O polarizáciu molekuly s malým "-" nábojom na uhlíku a malým "+" nábojom na kyslíku.
Ďalšie dva viazané orbitály zaberajú jednu nabitú časticu z uhlíka ajeden z kyslíka. Molekula je asymetrická: kyslík má vyššiu elektrónovú hustotu ako uhlík a je tiež mierne kladne nabitý v porovnaní so záporným uhlíkom.
Prijať
V priemysle sa oxid uhoľnatý CO získava zahrievaním oxidu uhličitého alebo vodnej pary s uhlím bez prístupu vzduchu:
CO2 + C=2CO;
H2O + C=CO + H2.
Posledná výsledná zmes sa tiež nazýva voda alebo syntézny plyn. V laboratóriu oxid uhoľnatý II vystavením organických kyselín koncentrovanej kyseline sírovej, ktorá pôsobí ako dehydratačné činidlo:
HCOOH=CO + H2O;
N2C2O4=CO2 + H2O.
Hlavné príznaky a pomoc pri otrave CO
Spôsobuje oxid uhoľnatý otravu? Áno, a veľmi silný. Otrava oxidom uhoľnatým je celosvetovo najčastejším výskytom. Najčastejšie príznaky:
- pocit slabosti;
- nausea;
- závrat;
- fatigue;
- podráždenosť;
- slabá chuť do jedla;
- bolesť hlavy;
- dezorientácia;
- porucha zraku;
- vomit;
- mdloby;
- kŕče.
Vystavenie tomuto toxickému plynu môže spôsobiť značné škody, ktoré často môžu viesť k dlhodobým chronickým stavom. Oxid uhoľnatý je schopnýspôsobiť vážne poškodenie plodu tehotnej ženy. Obete, napríklad po požiari, by mali dostať okamžitú pomoc. je naliehavé zavolať sanitku, poskytnúť prístup na čerstvý vzduch, odstrániť oblečenie, ktoré obmedzuje dýchanie, pokoj, teplo. Ťažká otrava sa spravidla lieči iba pod dohľadom lekárov v nemocnici.
Aplikácia
Oxid uhoľnatý, ako už bolo spomenuté, je jedovatý a nebezpečný, ale je jednou zo základných zlúčenín, ktoré sa v modernom priemysle používajú na organickú syntézu. CO sa používa na výrobu čistých kovov, karbonylov, fosgénu, sírouhlíka, metylalkoholu, formamidu, aromatických aldehydov a kyseliny mravčej. Táto látka sa používa aj ako palivo. Napriek svojej toxicite a jedovatosti sa často používa ako surovina pre rôzne látky v chemickom priemysle.
Oxid uhoľnatý a oxid uhličitý: aký je rozdiel?
Oxid uhoľnatý a oxid uhličitý (CO a CO2) sa často navzájom zamieňajú. Oba plyny sú bez zápachu a farby a oba negatívne ovplyvňujú kardiovaskulárny systém. Oba plyny sa môžu dostať do tela vdýchnutím, pokožkou a očami. Tieto zlúčeniny, keď sú vystavené živému organizmu, majú množstvo bežných symptómov – bolesti hlavy, závraty, kŕče a halucinácie. Väčšina ľudí má problém rozoznať rozdiel a neuvedomuje si, že výfukové plyny z auta uvoľňujú CO aj CO2. Vo vnútorných priestoroch môže byť zvýšená koncentrácia týchto plynov nebezpečná pre zdravie a bezpečnosť osôb, ktoré sú im vystavené.vplyv. Aký je rozdiel?
Pri vysokých koncentráciách môžu byť oboje smrteľné. Rozdiel je v tom, že CO2 je bežný zemný plyn potrebný pre všetky rastliny a živočíchy. CO nie je bežné. Je to vedľajší produkt spaľovania paliva bez obsahu kyslíka. Kritický chemický rozdiel je v tom, že CO2 obsahuje jeden atóm uhlíka a dva atómy kyslíka, zatiaľ čo CO má každý iba jeden. Oxid uhličitý je nehorľavý, zatiaľ čo oxid uhličitý sa s väčšou pravdepodobnosťou vznieti.
Oxid uhličitý sa prirodzene vyskytuje v atmosfére: ľudia a zvieratá dýchajú kyslík a vydychujú oxid uhličitý, čo znamená, že živé bytosti ho znesú v malom množstve. Tento plyn je tiež potrebný na realizáciu fotosyntézy rastlinami. Oxid uhoľnatý sa však v atmosfére prirodzene nevyskytuje a už pri nízkych koncentráciách môže spôsobiť zdravotné problémy. Hustota oboch plynov je tiež odlišná. Oxid uhličitý je ťažší a hustejší ako vzduch, zatiaľ čo oxid uhoľnatý je o niečo ľahší. Túto funkciu je potrebné vziať do úvahy pri inštalácii vhodných senzorov v domácnostiach.
