Применение угарного газа

Оксид углерода

Окси́д углеро́да (угарный газ, монооксид углерода), оксид углерода(II), химическое соединение углерода с кислородом, СО.

Физико-химические свойства

Газ без цвета и запаха, tпл –205,02 °С, tкип –191,5 °С, плотность 1,145 г/дм3 (0 °С); плохо растворим в воде (2,14 мл СО в 100 мл H2O при 25 °С), растворим в бензоле, спирте, хлороформе, соляной и уксусной кислотах; горит голубым пламенем (теплота сгорания 12,64 МДж/м3), самовоспламеняется при 630–700 °С, с воздухом образует взрывоопасные смеси (12,5–74,2 % по объёму СО). Способен диффундировать через слои почвы, в помещениях – через перегородки, может накапливаться в подвалах и колодцах.

Молекула СО очень устойчива (энергия термической диссоциации 1071 кДж/моль), не взаимодействует при обычных условиях с водой, кислотами и щелочами (несолеобразующий оксид). Оксид углерода – сильный восстановитель (в частности, используется для восстановления металлов из их оксидов в металлургии). Окисляется до диоксида углерода CO2 кислородом при комнатной температуре в присутствии катализатора – смеси MnO2 и CuO (гопкалит). Реагирует с NO, Сl2, F2, S; со многими металлами (Fe, Co, Ni и др.) образует летучие карбонилы.

Нахождение в природе

Присутствует в небольших количествах в атмосфере за счёт вулканических и болотных газов, лесных и степных пожаров, выбросов автомобилей, выделений человека и животных, является источником фотохимического смога.

Получение

Получают газификацией твёрдых топлив и газификацией нефтяных остатков.

Применение

Применяют как высококалорийное топливо, в химическом и нефтехимическом синтезе для получения углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их производных и др. Используют в реакции каталитического диспропорционирования для производства углеродных нанотрубок.

Физиологическое действие

Высокотоксичен, образует с гемоглобином карбоксигемоглобин, не способный связывать и переносить кислород. Вызывает головную боль, слабость, затруднение дыхания, учащение пульса; высокие концентрации и длительное воздействие приводят к потере сознания и смерти.

Дата публикации:  9 января 2023 г. в 22:21 (GMT+3)

Угарный газ, окись углерода (СО) представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, который является немного менее плотным, чем воздух. Он токсичен для гемоглобинных животных (включая человека), если его концентрации выше примерно 35 частей на миллион, хотя он также производится в обычном метаболизме животных в небольших количествах, и, как полагают, имеет некоторые нормальные биологические функции. В атмосфере, он пространственно переменный и быстрораспадающийся, и имеет определенную роль в формировании озона на уровне земли.
Окись углерода состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода, связанных тройной связью, которая состоит из двух ковалентных связей, а также одной дативной ковалентной связи. Это самый простой оксид углерода. Он является изоэлектроном с цианидом аниона, нитрозоний катионом и молекулярным азотом. В координационных комплексах, лиганд монооксида углерода называется карбонилом.

История

Аристотель (384-322 до н.э.) впервые описал процесс сжигания углей, который приводит к образованию токсичных паров. В древности существовал способ казни – закрывать преступника в ванной комнате с тлеющими углями. Однако, на тот момент механизм смерти был непонятен. Греческий врач Гален (129-199 гг. н.э.) предположил, что имело место изменение состава воздуха, который причинял человеку вред при вдыхании. В 1776 году французский химик де Лассон произвел СО путем нагревания оксида цинка с коксом, однако ученый пришел к ошибочному выводу, что газообразный продукт был водородом, поскольку он горел синим пламенем. Газ был идентифицирован как соединение, содержащее углерод и кислород, шотландским химиком Уильямом Камберлендом Круикшанком в 1800 году. Его токсичность на собаках была тщательно исследована Клодом Бернаром около 1846 года. 1)
Во время Второй мировой войны, газовая смесь, включающая окись углерода, использовалась для поддержания механических транспортных средств, работающих в некоторых частях мира, где было мало бензина и дизельного топлива. Внешний (с некоторыми исключениями) древесный уголь или газогенераторы газа, полученного из древесины, были установлены, и смесь атмосферного азота, окиси углерода и небольших количеств других газов, образующихся при газификации, поступала в газовый смеситель. Газовая смесь, полученная в результате этого процесса, известна как древесный газ. Окись углерода также использовалась в больших масштабах во время Холокоста в некоторых немецких нацистских лагерях смерти, наиболее явно – в газовых фургонах в Хелмно и в программе умерщвления Т4 «эвтаназия». 2)

Молекулярные свойства

Окись углерода имеет молекулярную массу 28,0, что делает его немного легче, чем воздух, чья средняя молекулярная масса составляет 28,8. Согласно закону идеального газа, СО, следовательно, имеет меньшую плотность, чем воздух.
Длина связи между атомом углерода и атомом кислорода составляет 112,8 пм. Эта длина связи согласуется с тройной связью, как в молекулярном азоте (N2), который имеет аналогичную длину связи и почти такую же молекулярную массу. Двойные связи углерод-кислород значительно длиннее, например, 120,8 м у формальдегида. Точка кипения (82 К) и температура плавления (68 K) очень похожи на N2 (77 К и 63 К, соответственно). Энергия диссоциации связи 1072 кДж / моль сильнее, чем у N2 (942 кДж / моль) и представляет собой наиболее сильную из известных химическую связь.
Основное состояние электрона окиси углерода является синглетным 4), так как здесь нет неспаренных электронов.

Связующий и дипольный момент

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что, несмотря на большую электроотрицательность кислорода, дипольный момент исходит из более отрицательного конца углерода к более положительному концу кислорода. 6) Эти три связи представляют собой фактически полярные ковалентные связи, которые сильно поляризованы. Рассчитанная поляризация к атому кислорода составляет 71% для σ-связи и 77% для обоих π -связей.
Степень окисления углерода в окись углерода в каждой из этих структур составляет +2. Она рассчитывается так: все связующие электроны считаются принадлежащими к более электроотрицательным атомам кислорода. Только два несвязывающих электрона на углероде относятся к углероду. При таком подсчете, углерод имеет только два валентных электрона в молекуле по сравнению с четырьмя в свободном атоме.

Биологические и физиологические свойства

Окись углерода вырабатывается естественным образом в организме человека в качестве сигнальной молекулы. Таким образом, окись углерода может иметь физиологическую роль в организме в качестве нейротрансмиттера или релаксанта кровеносных сосудов. Из-за роли окиси углерода в организме, нарушения в её метаболизме связаны с различными заболеваниями, в том числе нейродегенерацией, гипертонией, сердечной недостаточностью и воспалениями. 9)

Микробиология

Окись углерода является питательной средой для метаногенных архей, строительным блоком для ацетилкофермента А. Это тема для новой области биоорганометаллической химии. Экстремофильные микроорганизмы могут, таким образом, метаболизировать окись углерода в таких местах, как тепловые жерла вулканов.
У бактерий, окись углерода производится путем восстановления двуокиси углерода ферментом дегидрогеназы монооксида углерода, Fe-Ni-S-содержащего белка.
CooA представляет собой рецепторный белок окиси углерода. 10) Сфера его биологической активности до сих пор неизвестна. Он может быть частью сигнального пути у бактерий и архей. Его распространенность у млекопитающих не установлена.

Распространенность

Окись углерода встречается в различных природных и искусственных средах.

Окись углерода присутствует в небольших количествах в атмосфере, главным образом, как продукт вулканической активности, но также является продуктом естественных и техногенных пожаров (например, лесные пожары, сжигание растительных остатков, а также сжигание сахарного тростника). Сжигание ископаемого топлива также способствует образованию окиси углерода. Окись углерода встречается в растворенном виде в расплавленных вулканических породах при высоких давлениях в мантии Земли. Поскольку природные источники окиси углерода переменны, чрезвычайно трудно точно измерить природные выбросы газа.
Окись углерода является быстрораспадающимся парниковым газом, а также проявляет косвенное радиационное воздействие путем повышения концентрации метана и тропосферного озона в результате химических реакций с другими компонентами атмосферы (например, гидроксильный радикал, ОН), что, в противном случае, разрушило бы их. В результате естественных процессов в атмосфере, он, в конечном счете, окисляется до двуокиси углерода. Окись углерода является одновременно недолговечной в атмосфере (сохраняется в среднем около двух месяцев) и имеет пространственно переменную концентрацию.
В атмосфере Венеры, окись углерода создается в результате фотодиссоциации двуокиси углерода электромагнитным излучением с длиной волны короче 169 нм.
Из-за своей длительной жизнеспособности в средней тропосфере, окись углерода также используется в качестве трассера транспорта для струй вредных веществ.

Загрязнение городов

Окись углерода является временным загрязняющим веществом в атмосфере в некоторых городских районах, главным образом, из выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания (в том числе транспортных средств, портативных и резервных генераторов, газонокосилок, моечных машин и т.д.), а также от неполного сгорания различных других видов топлива (включая дрова, уголь, древесный уголь, нефть, парафин, пропан, природный газ и мусор).
Большие загрязнения CO могут наблюдаться из космоса над городами.

Роль в формировании приземного озона

В закрытых средах, концентрация окиси углерода может легко увеличиться до летального уровня. В среднем, в Соединенных Штатах ежегодно от неавтомобильных потребительских товаров, производящих окись углерода, умирает 170 человек. Тем не менее, в соответствии с данными Департамента здравоохранения Флориды, «ежегодно более 500 американцев умирают от случайного воздействия окиси углерода и еще тысячи человек в США требуют неотложной медицинской помощи при несмертельном отравлении угарным газом». Эти продукты включают в себя неисправные топливные приборы сжигания, такие как печи, кухонные плиты, водонагреватели и газовые и керосиновые комнатные обогреватели; оборудование с механическим приводом, такое как портативные генераторы; камины; и древесный уголь, который сжигается в домах и других закрытых помещениях. Американская ассоциация центров контроля отравлений (AAPCC) сообщила о 15769 случаях отравления угарным газом, которые привели к 39 смертям в 2007 году. В 2005 году, CPSC сообщила о 94 смертях, связанных с отравлением моноксидом углерода от генератора. Сорок семь из этих смертей имели место во время перебоев в подаче электроэнергии из-за суровых погодных условий, в том числе, из-за урагана Катрина. Тем не менее, люди умирают от отравления угарным газом, производимым непродовольственными товарами, такими как автомобили, оставленные работающими в гаражах, прилегающих к дому. Центры по контролю и профилактике заболеваний сообщают, что ежегодно несколько тысяч человек обращаются в больницу скорой помощи при отравлении угарным газом. 12)

Наличие в крови

Окись углерода поглощается через дыхание и попадает в кровоток через газообмен в легких. Она также производится в ходе метаболизма гемоглобина и поступает в кровь из тканей, и, таким образом, присутствует во всех нормальных тканях, даже если она не попадает в организм при дыхании.
Нормальные уровни окиси углерода, циркулирующие в крови, составляют от 0% до 3%, и выше у курильщиков. Уровни окиси углерода нельзя оценить с помощью физического осмотра. Лабораторные испытания требуют наличия образца крови (артериальной или венозной) и лабораторного анализа на СО-оксиметр. Кроме того, неинвазивный карбоксигемоглобин (SPCO) с импульсной СО-оксиметрией является более эффективным по сравнению с инвазивными методами.

Астрофизика

За пределами Земли, окись углерода является второй наиболее распространенной молекулой в межзвездной среде, после молекулярного водорода. Из-за своей асимметрии, молекула окиси углерода производит гораздо более яркие спектральные линии, чем молекула водорода, благодаря чему СО гораздо легче обнаружить. Межзвёздный CO был впервые обнаружен с помощью радиотелескопов в 1970 году. В настоящее время он является наиболее часто используемым индикатором молекулярного газа в межзвездной среде галактик, а молекулярный водород может быть обнаружен только с помощью ультрафиолетового света, что требует наличия космических телескопов. Наблюдения за окисью углерода обеспечивают большую часть информации о молекулярных облаках, в которых образуется большинство звезд.
Beta Pictoris, вторая по яркости звезда в созвездии Pictor, демонстрирует избыток инфракрасного излучения по сравнению с нормальными звездами ее типа, что обусловлено большим количеством пыли и газа (в том числе окиси углерода) 13) вблизи звезды.

Производство

Было разработано множество методов для производства окиси углерода.

Промышленное производство

Другой источник «водяной газ», смесь водорода и монооксида углерода, полученного с помощью эндотермической реакции пара и углерода:

Другие подобные «синтетические газы» могут быть получены из природного газа и других видов топлива.
Оксид углерода также является побочным продуктом восстановления руд оксида металла с углеродом:

Окись углерода также получают путем прямого окисления углерода в ограниченном количестве кислорода или воздуха.

Поскольку СО представляет собой газ, восстановительный процесс может управляться путем нагревания, используя положительную (благоприятную) энтропию реакции. Диаграмма Эллингама показывает, что образованию СО отдается предпочтение по сравнению с СО2 при высоких температурах.

Подготовка в лаборатории

Окись углерода удобно получать в лаборатории путем дегидратации муравьиной кислоты или щавелевой кислоты, например, с помощью концентрированной серной кислоты. Еще одним способом является нагревание однородной смеси порошкообразного металлического цинка и карбоната кальция, который высвобождает CO и оставляет оксид цинка и оксид кальция:

Нитрат серебра и иодоформ также дают окись углерода:

Координационная химия

Большинство металлов образуют координационные комплексы, содержащие ковалентно присоединенную окись углерода. Только металлы в низших степенях окисления будут соединяться с лигандами окиси углерода. Это связано с тем, что необходима достаточная плотность электронов, чтобы облегчить обратное пожертвование от металлической DXZ-орбитали, к π * молекулярной орбитали из СО. Неподеленная пара на атоме углерода в СО также жертвует электронную плотность в dx²-y² на металле для формирования сигма-связи. Это пожертвование электрона также проявляется цис-эффектом, или лабилизацией СО лигандов в цис-положении. Карбонил никеля, например, образуется путем прямого сочетания окиси углерода и металлического никеля:

По этой причине, никель в трубке или ее части не должен вступать в длительный контакт с окисью углерода. Карбонил никеля легко разлагается обратно до Ni и СО при контакте с горячими поверхностями, и этот метод используется для промышленной очистки никеля в процессе Монда. 14)
В карбониле никеля и других карбонилах, электронная пара на углероде взаимодействует с металлом; окись углерода жертвует электронную пару металлу. В таких ситуациях, окись углерода называется карбонильным лигандом. Одним из наиболее важных карбонил металлов является пентакарбонил железа, Fe (CO) 5.
Многие комплексы металл-CO получают путем декарбонилирования органических растворителей, а не из СО. Например, трихлорид иридия и трифенилфосфин реагируют в кипящем 2-метоксиэтаноле или ДМФ, с получением IrCl (CO) (PPh3) 2.
Карбонилы металлов в координационной химии обычно изучаются с помощью инфракрасной спектроскопии.

Использование

Окись углерода представляет собой промышленный газ, который имеет множество применений в производстве сыпучих химических веществ. Большие количества альдегидов получают путем реакции гидроформилирования алкенов, окиси углерода и Н2. Гидроформилирование в процессе Шелла дает возможность создавать предшественники моющих средств.
Фосген, пригодный для получения изоцианатов, поликарбонатов и полиуретанов, производится путем пропускания очищенного монооксида углерода и газообразного хлора через слой пористого активированного угля, который служит в качестве катализатора. Мировое производство этого соединения в 1989 году оценивалось в 2,74 млн тонн. 16)

Метанол получают путем гидрогенизации окиси углерода. В родственной реакции, гидрирование окиси углерода связано с образованием связи С-С, как в процессе Фишера-Тропша, где окись углерода гидрогенизируется до жидких углеводородных топлив. Эта технология позволяет преобразовывать уголь или биомассы в дизельное топливо.
В процессе Монсанто, окись углерода и метанол реагируют в присутствии катализатора на основе родия и однородной иодистоводородной кислоты с образованием уксусной кислоты. Этот процесс отвечает за большую часть промышленного производства уксусной кислоты.
В промышленных масштабах, чистая окись углерода используется для очистки никеля в процессе Монда.

Окраска мяса

Окись углерода используется в модифицированных атмосферных системах упаковки в США, в основном, при упаковке свежих мясных продуктов, таких как говядина, свинина и рыба, чтобы сохранять их свежий внешний вид. Окись углерода соединяется с миоглобином с образованием карбоксимиоглобина, ярко-вишнево-красного пигмента. Карбоксимиоглобин является более стабильным, чем окисленная форма миоглобина, оксимиоглобин, который может окислиться до коричневого пигмента метмиоглобина. Этот стабильный красный цвет может сохраняться гораздо дольше, чем обычное упакованное мясо. Типичные уровни окиси углерода, используемые в установках, использующих этот процесс, составляют от 0,4% до 0,5%.
Эта технология впервые признана «в целом безопасной» (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 2002 году для использования в качестве вторичной упаковочной системы, и не требует маркировки. В 2004 году FDA одобрило CO в качестве основного метода упаковки, заявив, что CO не скрывает запаха порчи. Несмотря на это постановление, остается спорным вопрос о том, маскирует ли этот метод порчу продуктов. В 2007 году, в Палате представителей США был предложен законопроект, предлагающий называть модифицированный процесс упаковки с использованием окиси углерода цветовой добавкой, но законопроект не был принят. Такой процесс упаковки запрещен во многих других странах, включая Японию, Сингапур и страны Европейского Союза. 17)

Медицина

В биологии, окись углерода естественным образом вырабатывается под действием гемоксигеназы 1 и 2 на гем от распада гемоглобина. Этот процесс производит определенное количество карбоксигемоглобина у нормальных людей, даже если они не вдыхают окись углерода.
После первого доклада о том, что окись углерода является нормальным нейромедиатором в 1993 году, а также одним из трех газов, которые естественным образом модулируют воспалительные реакции в организме (два других – оксид азота и сероводород), окись углерода получила большое клиническое внимание как биологический регулятор. Во многих тканях, все три газа, как известно, действуют как противовоспалительные средства, вазодилататоры и усилители неоваскулярного роста. Тем не менее, эти вопросы являются сложными, поскольку неоваскулярный рост не всегда полезен, так как он играет определенную роль в росте опухоли, а также в развитии влажной макулодистрофии, заболевания, риск которого увеличивается от 4 до 6 раз при курении (главный источник окиси углерода в крови, в несколько раз больше, чем естественное производство).
Существует теория, что в некоторых синапсах нервных клеток, когда откладываются долгосрочные воспоминания, принимающая клетка вырабатывает окись углерода, которая обратно передается к передающей камере, заставляющей её передаваться более легко в будущем. Некоторые такие нервные клетки, как было показано, содержат гуанилатциклазу, фермент, который активируется окисью углерода.
Во многих лабораториях по всему миру были проведены исследования с участием монооксида углерода относительно его противовоспалительных и цитопротекторных свойств. Эти свойства могут быть использованы для предотвращения развития ряда патологических состояний, в том числе, ишемического реперфузионного повреждения, отторжения трансплантата, атеросклероза, тяжелого сепсиса, тяжелой малярии или аутоиммунных заболеваний.
Были проведены клинические испытания с участием людей, однако их результаты еще не были выпущены.

Лазеры

Оксид углерода также используется в качестве активной среды в мощных инфракрасных лазерах. 18)

Узкоспециализированное использование

Окись углерода была предложена для использования в качестве топлива на Марсе. Углеродные двигатели на окиси / кислороде были предложены для ранней поверхностной транспортации, так как монооксид углерода и кислород могут напрямую производиться из атмосферы Марса в ходе электролиза циркония, без использования каких-либо марсианских водных ресурсов для получения водорода, которые будут необходимы, чтобы создать метан или любое водородное топливо.

Tags

1)

Waring, Rosemary H.; Steventon, Glyn B.; Mitchell, Steve C. (2007). Molecules of death. Imperial College Press. p. 38. ISBN 1-86094-814-6.

2)

Kitchen, Martin (2006). A history of modern Germany, 1800–2000. Wiley-Blackwell. p. 323. ISBN 1-4051-0041-9.

3)

Kolata, Gina (January 26, 1993). «Carbon Monoxide Gas Is Used by Brain Cells As a Neurotransmitter». The New York Times. Retrieved May 2, 2010.

4)

Vidal, C. R. (28 June 1997). «Highly Excited Triplet States of Carbon Monoxide». Archived from the original on 2006-08-28. Retrieved August 16, 2012.

7)

Omaye ST (2002). «Metabolic modulation of carbon monoxide toxicity». Toxicology. 180 (2): 139–150. doi:10.1016/S0300-483X(02)00387-6. PMID 12324190

8)

Tucker Blackburn, Susan (2007). Maternal, fetal, & neonatal physiology: a clinical perspective. Elsevier Health Sciences. p. 325. ISBN 1-4160-2944-3.

9)

Wu, L; Wang, R (December 2005). «Carbon Monoxide: Endogenous Production, Physiological Functions, and Pharmacological Applications». Pharmacol Rev. 57 (4): 585–630. doi:10.1124/pr.57.4.3. PMID 16382109

10)

Roberts, G. P.; Youn, H.; Kerby, R. L. (2004). «CO-Sensing Mechanisms». Microbiology and Molecular Biology Reviews. 68 (3): 453–473. doi:10.1128/MMBR.68.3.453-473.2004. PMC 515253free to read. PMID 15353565

11)

Ozone and other photochemical oxidants. National Academies. 1977. p. 23. ISBN 0-309-02531-1.

12)

Centers for Disease Control and Prevention, National Environmental Public Health Tracking Network, Carbon Monoxide Poisoning, accessed 2009-12-04

14)

Mond L, Langer K, Quincke F (1890). «Action of carbon monoxide on nickel». Journal of the Chemical Society. 57: 749–753. doi:10.1039/CT8905700749

15)

Evans, W. J.; Lipp, M. J.; Yoo, C.-S.; Cynn, H.; Herberg, J. L.; Maxwell, R. S.; Nicol, M. F. (2006). «Pressure-Induced Polymerization of Carbon Monoxide: Disproportionation and Synthesis of an Energetic Lactonic Polymer». Chemistry of Materials. 18 (10): 2520–2531. doi:10.1021/cm0524446

16)

Wolfgang Schneider; Werner Diller (2005), «Phosgene», Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a19_411

18)

Ionin, A.; Kinyaevskiy, I.; Klimachev, Y.; Kotkov, A.; Kozlov, A. (2012). «Novel mode-locked carbon monoxide laser system achieves high accuracy». SPIE Newsroom. doi:10.1117/2.1201112.004016

Физические и химические свойства углекислого газа

Формула – СО2. Молярная масса – 44 г/моль.

Углекислый газ относится к классу кислотных оксидов, т.е. при взаимодействии с водой он образует кислоту, которая называется угольная. Угольная кислота химически неустойчива и в момент образования сразу же распадается на составляющие, т.е. реакция взаимодействия углекислого газа с водой носит обратимый характер:

CO2 + H2O ↔ CO2×H2O(solution) ↔ H2CO3.

При нагревании углекислый газ распадается на угарный газ и кислород:

2CO2 = 2CO + O2.

Как и для всех кислотных оксидов, для углекислого газа характерны реакции взаимодействия с основными оксидами (образованными только активными металлами) и основаниями:

CaO + CO2 = CaCO3;

Al2O3 + 3CO2 = Al2(CO3)3;

CO2 + NaOH(dilute) = NaHCO3;

CO2 + 2NaOH(conc) = Na2CO3 + H2O.

Углекислый газ не поддерживает горения, в нем горят только активные металлы:

CO2 + 2Mg = C + 2MgO (t);

CO2 + 2Ca = C + 2CaO (t).

Углекислый газ вступает в реакции взаимодействия с простыми веществами, такими как водород и углерод:

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O (t, kat = Cu2O);

CO2 + C = 2CO (t).

При взаимодействии углекислого газа с пероксидами активных металлов образуются карбонаты и выделяется кислород:

2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2↑.

Качественной реакцией на углекислый газ является реакция его взаимодействия с известковой водой (молоком), т.е. с гидроксидом кальция, в которой образуется осадок белого цвета – карбонат кальция:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O.

Физические свойства углекислого газа

Углекислый газ – газообразное вещество без цвета и запаха. Тяжелее воздуха. Термически устойчив. При сжатии и охлаждении легко переходит в жидкое и твердое состояния. Углекислый газ в твердом агрегатном состоянии носит название «сухой лед» и легко возгоняется при комнатной температуре. Углекислый газ плохо растворим в воде, частично реагирует с ней. Плотность – 1,977 г/л.

Получение и применение углекислого газа

Выделяют промышленные и лабораторные способы получения углекислого газа. Так, в промышленности его получают обжигом известняка (1), а в лаборатории – действием сильных кислот на соли угольной кислоты (2):

CaCO3 = CaO + CO2 (t) (1);

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O (2).

Углекислый газ используется в пищевой (газирование лимонада), химической (регулировка температур при производстве синтетических волокон), металлургической (защита окружающей среды, например, осаждение бурого газа) и других отраслях промышленности.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Признаки, симптомы, первая помощь, лечение

Молчаливый убийца – так называют монооксид углерода или угарный газ. Из-за отсутствия цвета и запаха газ не определяется органолептически.

По статистике, смертность от отравления угарным газом составляет 60-70% от общего количества случаев летальности от ингаляционных отравлений. ООН присвоила угарному газу 2 класс опасности.

Монооксид углерода является основным источником загрязнения атмосферы. Он выделяется с выхлопами автотранспорта, в составе табачного дыма, при неполном сгорании природного газа. Неисправные вытяжки, воздуховоды, использование самодельных отопительных приборов становятся причиной смертельной интоксикации оксидом углерода (II).

Если основным источником опасности для сельского жителя является чад – угарный газ, выделяющийся при раннем закрытии заслонки печи, то для горожанина чаще всего причиной отравления является ремонт автомобиля в собственном гараже.

Уже в количестве 0,08% от общего объема воздуха, СО вызывает первые признаки отравления. Если содержание газа увеличивается в 4 раза, то наступает потеря ориентации, теряется способность двигаться и мыслить логически. При концентрации в 1,2 % смерть наступает в течение 3-4 мин от остановки дыхания.

Угарный газ сопровождал человека с момента первого осознанного использования открытого огня и по сегодняшний день, поэтому просто необходимо знать, как определить признаки отравления и методы оказания доврачебной помощи.

Эндогенный монооксид углерода

В организме человека угарный газ синтезируется клетками тканей. Он играет роль нейротрансмиттера и оказывает воздействие на мышечные волокна в стенках сосудов. С недостаточностью синтеза эндогенного СО связывают:

Угарный газ способствует передаче нервных импульсов, особенно важна его роль в формировании долговременной памяти. Выделяясь в пресинаптическую щель, газ «возвращает» сигнал на мембрану синапса-передатчика, что увеличивает его передающую способность.

Монооксид углерода способствует формированию новой капиллярной сети. Участие в ангиогенезе имеет положительное значение при регенерации тканей, в период роста организма, при тромбозе сосудов или формировании рубцовой ткани.

В норме ангиогенез происходит постоянно и идет медленно. В злокачественных опухолях ангиогенез протекает более интенсивно, что и обуславливает рост новообразования и метастазирование.

Изучение роли и свойств эндогенного окисла углерода имеет большое научное и практическое значение. В научной литературе опубликованы результаты исследований, подтверждающих теорию, что эндогенный СО обладает цитопротекторными и противовоспалительными свойствами. Проводятся опыты с использованием угарного газа в лечении таких патологий:

Угарный газ, проникая в организм человека, связывается с гемоглобином крови, образуя устойчивое соединение – карбоксигемоглобин. Он вытесняет из эритроцитов кислород, как менее активный и приводит к кислородному голоданию нескольких видов:

Карбоксигемоглобин более устойчивое соединение, чем оксигемоглобин, и диффузия СО из образовавшегося соединения происходит намного медленнее. Газ легко преодолевает гематоэнцефалический барьер и проникает через мембраны клеток, вызывая органические поражения ЦНС.

Различные ткани по-разному реагируют на интоксикацию угарным газом. Наиболее подвержены патологическим изменениям те, в которых кровоснабжение более интенсивное. От гипоксии страдает нервная ткань головного мозга, сердечная мышца, ткани легких и сосудов, гладкомышечные ткани.

Выраженность симптомов интоксикации зависит от состояния органа. В первую очередь, страдают те, где уже есть патология. Степень интоксикации также зависит от физической активности пострадавшего в момент отравления.

Большое значение имеют и индивидуальные особенности – низкая скорость метаболизма, генетические нарушения, восприимчивость к токсинам, уровень эволюционной сложности ЦНС, конституционные характеристики, качество питания. От этих и других показателей зависит степень интоксикации. Даже одна и та же концентрация угарного газа может вызвать разные симптомы и тяжесть отравления.

Наиболее тяжело протекает интоксикация у детей, пожилых людей и беременных женщин. Так, например, при сильном отравлении в организме могут произойти необратимые изменения или процесс восстановления может происходить длительное время. У 10-30% пострадавших отмечается длительное (до 6 недель) нарушение функций нервной системы:

Интоксикация разной степени тяжести проявляется не только различиями в степени выраженности симптомов, но и в разных симптомокомплексах.

Начальные стадии интоксикации проявляются:

Отравление уксусной кислотой

Тяжелое отравление сопровождается:

От того, насколько адекватно и быстро будет оказана помощь пострадавшему, зависит его здоровье и жизнь. Отмечались случаи летального исхода через 1-2 недели после отравления из-за развившихся осложнений. Алгоритм догоспитальной помощи следующий:

Дальнейшая терапия интоксикации проводится в лечебном учреждении. При оказании своевременной помощи прогноз патологического состояния благоприятный.

Чем опасен угарный газ?

Угарный газ (монооксид углерода, химическая формула CO) — один из самых опасных и коварных ядов, с которым может столкнуться любой человек.

В отличие от углекислого газа (CO2), который вызывает удушье и заставляет людей искать спасения (например, при пожаре), угарный газ действует постепенно и незаметно.

Человек, подвергающийся воздействию угарного газа, обычно не чувствует никаких негативных симптомов, за исключением сонливости.

Но уже наши предки на протяжении многих веков знали, что, заснув в хорошо натопленном доме или бане, можно угореть.

Такое может произойти, если плохо налажены системы вентиляции и  отвода продуктов горения от отопительных приборов.

Причем неважно, какой источник тепла используется в каждом конкретном случае — самодельная печь или самый современный котел.

Угарный газ образуется при горении любого органического топлива, и если он не выводится из помещения, а накапливается в нем, это может привести к отравлению находящихся там людей.

Откуда берется угарный газ

Угарный газ наряду с сажей (одной из твердых форм чистого углерода), а также с углекислым газом, образуется при горении любых видов топлива. Дерево, уголь, нефть и нефтепродукты, природный газ, спирт и даже пластик, синтетический каучук и сделанная из него резина (горящие покрышки) — содержат углерод. Горение — это в первую очередь и есть окисление углерода с превращением его в угарный газ.

До прошлого века главная опасность угарного газа исходила от печей, которые топились дровами или углем. Если перекрыть тягу в такой печи, то концентрация угарного газа в помещении быстро достигнет смертельного уровня,

а люди этого не заметят, потому что коварный яд не имеет запаха. Угарный газ бесцветен, и человеческие органы чувств никак не могут его обнаружить.

Казалось бы, теперь, когда все меньше людей использует для отопления домов дровяные и угольные печи, проблема должна стать менее актуальной. Но нет! Люди продолжают погибать от угарного газа в банях и саунах, а также отравляются им, заводя машину в закрытом гараже.

Автомобили являются основным источником угарного газа, поступающего в атмосферу в современных городах. Так, до 75% монооксида углерода попадает в воздух через выхлопные трубы автомашин. Кроме того, концентрацию угарного газа в городском смоге увеличивают дымящие трубы электростанций и заводов.

Однако угарный газ в атмосферном воздухе не несет прямой угрозы жизни людей (за исключением случаев, когда из-за большого пожара или аварийного выброса концентрация оказывается слишком высокой).

Иначе обстоит дело со скоплением его в помещениях. Если не заметить его вовремя, то ситуация может стать смертельно опасной.

Главная опасность угарного газа заключается именно в том, что пострадавший не чувствует угрозы — ему просто хочется спать.

Следует отметить, что речь идет о содержании убийственного карбоксигемоглобина в крови, образующегося при вдыхании угарного газа и соединения его с гемоглобином. Для образования карбоксигемоглобина угарного газа нужно не так уж много. Опасная концентрация его в крови (до 40%) достигается, если три часа дышать воздухом, в котором всего лишь 0,1% угарного газа.

Способы избежать этой угрозы известны давно. Нужно строго соблюдать все правила пользования печами, каминами и другими отопительными приборами, работающими на углеродном топливе, а также следовать всем требованиям пожарной безопасности.

Для этого, при покупке отопительного прибора перед его установкой и эксплуатацией строго руководствоваться инструкцией по использованию. В случае отсутствия таковой, необходимо обратиться за консультацией и помощью к специалистам газовой и противопожарной служб (телефоны: 1040 и 1010).

В полной мере устранить все опасности, исходящие от угарного газа, помогут газосигнализаторы по угарному газу.

О любой опасности — будь то незакрытая заслонка в печи или возгорание, которое трудно заметить — сигнализатор оповестит вас звуком сирены.

Ниже приведена информация об одном из таких приборов – сигнализаторе «ГС-СО-01А».

Основные преимущества сигнализатора «ГС-СО-01А»:

газовый сигнализатор «ГС-СО-01А» круглосуточно следит за наличием угарного газа в помещении и сигнализирует о превышении допустимой концентрации;

прибор работает от батарей и не требует подключения к электросети;

установка новых батарей требуется не чаще одного раза в год;

оповещение светом и звуком происходит при достижении двух пороговых значений содержания угарного газа в воздухе (первый порог — сигнал об опасности, второй — смертельная угроза);

прибор «ГС-СО-01А» рассчитан на подключение дополнительных сигнальных устройств и средств автоматизации (сирена, автоматическое включение вентиляции, подача световых сигналов);

электрохимический датчик бесперебойно работает как минимум в течение пяти лет;

устройство практически не реагирует на иные газы, кроме угарного, и не дает ложных срабатываний;

сигнализатор компактен и имеет небольшую массу;

нормальная работа сигнализатора возможна при отрицательных температурах до -10° и положительных температурах до +50°;

изготовитель предоставляет фирменную гарантию и осуществляет все необходимые услуги по текущему обслуживанию и ремонту своей продукции как во время действия гарантии, так и по истечении ее срока.

«ГС-СО-01А» — это газовый сигнализатор, который непрерывно оценивает концентрацию угарного газа в закрытых помещениях любого типа и назначения. При достижении опасных пороговых значений содержания угарного газа он подает световые или звуковые сигналы.

Первый пороговый уровень содержания угарного газа означает угрозу для здоровья находящихся в помещении людей, а также и животных. При этом, как отмечают специалисты, следует учитывать, что на организм, который меньше по массе, угарный газ действует быстрее — поэтому для домашних животных опасность наступает раньше, чем для человека, а для детей — раньше, чем для взрослых.

Повышение концентрации угарного газа в помещениях может быть следствием возгорания, задымления или неправильной эксплуатации отопительных приборов (особенно печей, каминов, оборудования для бань и саун).

В случае, когда начинается пожар, угарный газ может быть первым предвестником беды, и газовый сигнализатор сообщит об этом раньше, чем другие средства пожарной сигнализации.

Угарный газ — он же монооксид углерода, химическая формула CO — опасен в первую очередь тем, что может вызвать потерю сознания в тот момент, когда люди еще не догадываются об опасности.

При пожаре это значит, что они не смогут позвать на помощь, выйти из опасной зоны сами, вызвать пожарных.

Именно это является одной из самых частых причин гибели людей при пожаре — они либо умирают от угарного газа, либо сгорают в огне.

Сигнализатор, оповещающий о превышении концентрации угарного газа раньше, чем она станет по-настоящему опасной, позволит предотвратить беду.

Необходимо помнить о том, что в помещениях, где есть вероятность возгорания или взрыва каких-либо горючих веществ, газовый сигнализатор «ГС-СО-01А» применять нельзя.

1. Сирена (источник звукового сигнала).

2. Светодиод (для подачи световых сигналов).

3. Клавиша для включения и выключения прибора.

4. Отверстия, через которые воздух поступает на анализ.

5. Отверстие для проверки работоспособности прибора.

Комплект поставки: сигнализатор; паспорт; фирменная упаковка.

Батареи для прибора в комплект поставки не входят. Это стандартные элементы AA. При необходимости их можно приобрести у предприятия-изготовителя отдельно.

Угарный газ — это вещество, которое легче обычного воздуха. Поэтому при любых ситуациях, связанных с возгоранием, задымлением или отсутствием тяги в печных трубах, угарный газ концентрируется в первую очередь поблизости от потолка. А следовательно — именно там его проще обнаружить.

Для наиболее эффективной работы сигнализатор следует размещать вблизи от потолка, отступая от него максимум на 5-15 сантиметров. Если в помещении есть отопительные приборы или другие источники открытого огня (печи, камины, газовые плиты) — то лучше всего расположить сигнализатор поблизости от них.

Одного прибора достаточно для того, чтобы контролировать порядка 50 квадратных метров. Но если имеются меньшие по площади помещения, между которыми плотно закрываются двери, то может понадобиться отдельный сигнализатор для каждого из них — особенно если это комната с камином, гараж, котельная или иное место, где высок риск скопления угарного газа.

Не рекомендуется применять сигнализатор в помещениях с повышенной влажностью, а также в местах, где возможны резкие перепады температуры воздуха. Прибор не предназначен для работы на улице!

Сигнализатор может нормально работать, только если отверстия электрохимического датчика открыты для свободного доступа воздуха. Нельзя устанавливать его в таких местах, где циркуляция воздуха отсутствует, закрывать шкафами и другими предметами обстановки.

Прежде всего, необходимо, чтобы отверстия, через которые воздух поступает на анализ, были всегда открыты и свободны от любых загрязнений. Для этого сигнализатор следует регулярно протирать увлажненной тканью — лучше всего, фланелью. Желательно, чтобы прибор в этот момент был выключен.

Еще одна важная деталь — уровень заряда батарей. Когда заряд кончается, прибор подает сигнал, но лучше не дожидаться этого момента. Для этого предусмотрена возможность проверки работоспособности прибора.

Если же батареи окончательно разрядились — их необходимо вынуть из блока питания немедленно.

Срок гарантии исчисляется со дня продажи прибора, а если он по какой-то причине не указан в гарантийном талоне — то со дня его изготовления.

Внимание! Если Вы нашли ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl+Enter для уведомления администрации.