Vše, co nás obklopuje, se skládá ze sloučenin různých chemických prvků. Nedýcháme jen vzduch, ale komplexní organickou sloučeninu obsahující kyslík, dusík, vodík, oxid uhličitý a další potřebné složky. Vliv mnoha těchto prvků na lidské tělo zvláště a na život na Zemi obecně není dosud plně prozkoumán. Abychom porozuměli procesům vzájemné interakce prvků, plynů, solí a dalších útvarů, byl do školního kurzu zaveden předmět „Chemie“. 8. třída je zahájením výuky chemie podle schváleného rámcového vzdělávacího programu.

Jednou z nejběžnějších sloučenin vyskytujících se jak v zemské kůře, tak v atmosféře je oxid. Oxid je sloučenina jakéhokoli chemického prvku s atomem kyslíku. Dokonce i zdroj veškerého života na Zemi – voda, je oxid vodíku. V tomto článku ale nebudeme mluvit o oxidech obecně, ale o jedné z nejběžnějších sloučenin – oxidu uhelnatém. Tyto sloučeniny se získávají sloučením atomů kyslíku a uhlíku. Tyto sloučeniny mohou obsahovat různá množství atomů uhlíku a kyslíku, ale existují dvě hlavní sloučeniny uhlíku a kyslíku: oxid uhelnatý a oxid uhličitý.

Chemický vzorec a způsob výroby oxidu uhelnatého

Jaký je jeho vzorec? Oxid uhelnatý je celkem snadno zapamatovatelný – CO. Molekula oxidu uhelnatého je tvořena trojnou vazbou, a proto má dosti vysokou pevnost vazby a má velmi malou mezijadernou vzdálenost (0,1128 nm). Trhací energie této chemické sloučeniny je 1076 kJ/mol. Trojná vazba vzniká v důsledku skutečnosti, že prvek uhlík má ve své atomové struktuře p-orbital, který není obsazen elektrony. Tato okolnost vytváří příležitost pro atom uhlíku stát se akceptorem elektronového páru. Atom kyslíku má naopak v jednom z p-orbitalů nesdílený elektronový pár, což znamená, že má schopnost darovat elektrony. Když se tyto dva atomy spojí, objeví se kromě dvou kovalentních vazeb ještě třetí - kovalentní vazba donor-akceptor.

Existují různé způsoby výroby CO. Jedním z nejjednodušších je průchod oxidu uhličitého přes žhavé uhlí. V laboratoři se oxid uhelnatý vyrábí pomocí následující reakce: kyselina mravenčí se zahřívá s kyselinou sírovou, která rozdělí kyselinu mravenčí na vodu a oxid uhelnatý.

CO se také uvolňuje při zahřívání kyseliny šťavelové a sírové.

Fyzikální vlastnosti CO

Oxid uhelnatý (2) má následující fyzikální vlastnosti - je to bezbarvý plyn bez výrazného zápachu. Všechny cizí pachy, které se objevují při úniku oxidu uhelnatého, jsou produkty rozkladu organických nečistot. Je mnohem lehčí než vzduch, extrémně jedovatý, velmi špatně rozpustný ve vodě a vysoce hořlavý.

Nejdůležitější vlastností CO je jeho negativní vliv na lidský organismus. Otrava oxidem uhelnatým může být smrtelná. Účinky oxidu uhelnatého na lidský organismus budou podrobněji diskutovány níže.

Chemické vlastnosti CO

Hlavní chemické reakce, při kterých lze použít oxidy uhlíku (2), jsou redoxní reakce a adiční reakce. Redoxní reakce je vyjádřena ve schopnosti CO redukovat kov z oxidů jejich smícháním s dalším zahříváním.

Při interakci s kyslíkem vzniká oxid uhličitý a uvolňuje se značné množství tepla. Oxid uhelnatý hoří namodralým plamenem. Velmi důležitou funkcí oxidu uhelnatého je jeho interakce s kovy. V důsledku takových reakcí vznikají karbonyly kovů, z nichž naprostá většina jsou krystalické látky. Používají se k výrobě ultračistých kovů a také k nanášení povlaků kovů. Mimochodem, karbonyly se dobře osvědčily jako katalyzátory chemických reakcí.

Chemický vzorec a způsob výroby oxidu uhličitého

Oxid uhličitý nebo oxid uhličitý má chemický vzorec CO 2 . Struktura molekuly se mírně liší od struktury CO. V této formaci má uhlík oxidační stav +4. Struktura molekuly je lineární, což znamená, že je nepolární. Molekula CO 2 není tak silná jako CO. Zemská atmosféra obsahuje asi 0,03 % oxidu uhličitého z celkového objemu. Zvýšení tohoto ukazatele ničí ozónovou vrstvu Země. Ve vědě se tento jev nazývá skleníkový efekt.

Oxid uhličitý lze získat různými způsoby. V průmyslu vzniká v důsledku spalování spalin. Může být vedlejším produktem procesu výroby alkoholu. Lze jej získat procesem rozkladu vzduchu na jeho hlavní složky, jako je dusík, kyslík, argon a další. V laboratorních podmínkách lze oxid uhelnatý (4) získat pálením vápence a v domácích podmínkách lze oxid uhličitý vyrobit reakcí kyseliny citronové a jedlé sody. Mimochodem, přesně tak se vyráběly sycené nápoje na samém počátku jejich výroby.

Fyzikální vlastnosti CO 2

Oxid uhličitý je bezbarvá plynná látka bez charakteristického štiplavého zápachu. Díky vysokému oxidačnímu číslu má tento plyn mírně nakyslou chuť. Tento produkt nepodporuje spalovací proces, protože je sám výsledkem spalování. Při zvýšené koncentraci oxidu uhličitého člověk ztrácí schopnost dýchat, což vede ke smrti. Účinky oxidu uhličitého na lidský organismus budou podrobněji diskutovány níže. CO 2 je mnohem těžší než vzduch a je vysoce rozpustný ve vodě i při pokojové teplotě.

Jednou z nejzajímavějších vlastností oxidu uhličitého je, že za normálního atmosférického tlaku nemá kapalné skupenství. Pokud je však struktura oxidu uhličitého vystavena teplotě -56,6 °C a tlaku asi 519 kPa, přemění se v bezbarvou kapalinu.

Při výrazném poklesu teploty je plyn ve stavu tzv. „suchého ledu“ a odpařuje se při teplotě vyšší než -78 o C.

Chemické vlastnosti CO 2

Z hlediska svých chemických vlastností je oxid uhelnatý (4), jehož vzorec je CO 2, typickým kyselým oxidem a má všechny své vlastnosti.

1. Při interakci s vodou vzniká kyselina uhličitá, která má slabou kyselost a nízkou stabilitu v roztocích.

2. Při interakci s alkáliemi tvoří oxid uhličitý odpovídající sůl a vodu.

3. Při interakci s aktivními oxidy kovů podporuje tvorbu solí.

4. Nepodporuje proces spalování. Tento proces mohou aktivovat pouze některé aktivní kovy, jako je lithium, draslík a sodík.

Vliv oxidu uhelnatého na lidský organismus

Vraťme se k hlavnímu problému všech plynů – vlivu na lidský organismus. Oxid uhelnatý patří do skupiny extrémně životu nebezpečných plynů. Pro člověka i zvířata jde o extrémně silnou toxickou látku, která při požití vážně ovlivňuje krev, nervový systém těla a svaly (včetně srdce).

Oxid uhelnatý ve vzduchu nelze rozpoznat, protože tento plyn nemá žádný výrazný zápach. Právě proto je nebezpečný. Oxid uhelnatý, který vstupuje do lidského těla přes plíce, aktivuje svou destruktivní aktivitu v krvi a začne interagovat s hemoglobinem stokrát rychleji než kyslík. V důsledku toho se objevuje velmi stabilní sloučenina zvaná karboxyhemoglobin. Narušuje dodávku kyslíku z plic do svalů, což vede k hladovění svalové tkáně. Zvláště vážně je tím postižen mozek.

Vzhledem k neschopnosti rozpoznat otravu oxidem uhelnatým pomocí čichu, měli byste si být vědomi některých základních příznaků, které se objevují v raných stádiích:

• závratě doprovázené bolestí hlavy;
• zvonění v uších a blikání před očima;
• bušení srdce a dušnost;
• zarudnutí obličeje.

Následně se u oběti otravy rozvine silná slabost, někdy zvracení. V těžkých případech otravy jsou možné mimovolní křeče doprovázené další ztrátou vědomí a kómatem. Pokud není pacientovi včas poskytnuta vhodná lékařská péče, je možná smrt.

Vliv oxidu uhličitého na lidský organismus

Oxidy uhlíku s kyselostí +4 patří do kategorie dusivých plynů. Jinými slovy, oxid uhličitý není toxická látka, ale může výrazně ovlivnit tok kyslíku do těla. Když se hladina oxidu uhličitého zvýší na 3-4 %, člověk vážně zeslábne a začne se cítit ospalý. Když se hladina zvýší na 10 %, začnou se rozvíjet silné bolesti hlavy, závratě, ztráta sluchu, někdy i ztráta vědomí. Pokud koncentrace oxidu uhličitého stoupne na úroveň 20 %, pak nastává smrt z nedostatku kyslíku.

Léčba otravy oxidem uhličitým je velmi jednoduchá – umožnit postiženému přístup k čistému vzduchu a v případě potřeby provést umělé dýchání. V krajním případě musíte oběť připojit k ventilátoru.

Z popisů vlivu těchto dvou oxidů uhlíku na organismus můžeme usoudit, že oxid uhelnatý stále představuje pro člověka velké nebezpečí svou vysokou toxicitou a cíleným působením na organismus zevnitř.

Oxid uhličitý není tak zákeřný a pro člověka méně škodlivý, proto lidé tuto látku aktivně využívají i v potravinářském průmyslu.

Využití oxidů uhlíku v průmyslu a jejich vliv na různé aspekty života

Oxidy uhlíku mají velmi široké uplatnění v různých oblastech lidské činnosti a jejich spektrum je mimořádně bohaté. Oxid uhelnatý je tedy široce používán v metalurgii v procesu tavení litiny. CO si získal širokou oblibu jako materiál pro skladování chlazených potravin. Tento oxid se používá ke zpracování masa a ryb, aby jim dodal svěží vzhled a nezměnil chuť. Je důležité nezapomenout na toxicitu tohoto plynu a pamatovat na to, že přípustná dávka by neměla přesáhnout 200 mg na 1 kg produktu. CO se v poslední době stále více používá v automobilovém průmyslu jako palivo pro plynová vozidla.

Oxid uhličitý je netoxický, proto je jeho rozsah použití široce rozšířen v potravinářském průmyslu, kde se používá jako konzervant nebo kypřící prostředek. CO 2 se také používá při výrobě minerálních a sycených vod. Ve své pevné formě („suchý led“) se často používá v mrazničkách k udržení trvale nízké teploty v místnosti nebo spotřebiči.

Velmi oblíbené se staly hasicí přístroje s oxidem uhličitým, jejichž pěna zcela izoluje oheň od kyslíku a zabraňuje vzplanutí ohně. Další oblastí použití je tedy požární bezpečnost. Válce ve vzduchových pistolích jsou také naplněny oxidem uhličitým. A samozřejmě téměř každý z nás četl, z čeho se skládá pokojový osvěžovač vzduchu. Ano, jednou ze složek je oxid uhličitý.

Jak vidíme, oxid uhličitý je díky své minimální toxicitě stále častější v každodenním životě člověka, zatímco oxid uhelnatý našel uplatnění v těžkém průmyslu.

Existují i ​​jiné sloučeniny uhlíku s kyslíkem naštěstí vzorec uhlíku a kyslíku umožňuje použití různých variant sloučenin s různým počtem atomů uhlíku a kyslíku. Řada oxidů se může lišit od C202 do C3208. A popis každého z nich zabere více než jednu stránku.

Oxidy uhlíku v přírodě

Oba typy oxidů uhlíku, o kterých se zde diskutuje, se v přírodě vyskytují tak či onak. Oxid uhelnatý tedy může být produktem lesního spalování nebo výsledkem lidské činnosti (výfukové plyny a nebezpečný odpad z průmyslových podniků).

Oxid uhličitý, který již známe, je také součástí komplexního složení vzduchu. Jeho obsah v něm je asi 0,03 % z celkového objemu. Když se tento ukazatel zvýší, vzniká takzvaný „skleníkový efekt“, kterého se moderní vědci tolik obávají.

Oxid uhličitý uvolňují zvířata a lidé výdechem. Je hlavním zdrojem takového prvku, jako je uhlík, který je užitečný pro rostliny, a proto mnozí vědci pálí na všechny válce a poukazují na nepřijatelnost rozsáhlého odlesňování. Pokud rostliny přestanou absorbovat oxid uhličitý, může se procento jeho obsahu ve vzduchu zvýšit na kritickou úroveň pro lidský život.

Mnoho lidí u moci zjevně zapomnělo látku, kterou probrali v učebnici „Obecná chemie. 8. třída“, jinak by se problematice odlesňování v mnoha částech světa věnovala vážnější pozornost. To se mimochodem týká i problému oxidu uhelnatého v životním prostředí. Množství lidského odpadu a procento emisí tohoto neobvykle toxického materiálu do životního prostředí den ode dne roste. A není pravda, že se nebude opakovat osud světa popsaný v nádherné karikatuře „Wally“, kdy lidstvo muselo opustit Zemi, která byla až do základů znečištěná, a vydat se do jiných světů hledat lepší život.

Každý, kdo se musel potýkat s provozem topných systémů - kamen, kotlů, bojlerů, ohřívačů vody, určených pro domácí palivo v jakékoli podobě - ​​ví, jak nebezpečný je pro člověka oxid uhelnatý. Je poměrně obtížné jej neutralizovat v plynném stavu, neexistují žádné účinné domácí metody boje proti oxidu uhelnatému, takže většina ochranných opatření je zaměřena na prevenci a včasnou detekci oxidu uhelnatého ve vzduchu.

Vlastnosti toxické látky

Na povaze a vlastnostech oxidu uhelnatého není nic neobvyklého. V podstatě se jedná o produkt částečné oxidace uhlí nebo paliv obsahujících uhlí. Vzorec oxidu uhelnatého je jednoduchý a přímočarý - CO, v chemických termínech - oxid uhelnatý. Jeden atom uhlíku je spojen s atomem kyslíku. Povaha spalovacích procesů organického paliva je taková, že oxid uhelnatý je nedílnou součástí každého plamene.

Při zahřátí v topeništi se uhlí, související paliva, rašelina a palivové dřevo zplynují na oxid uhelnatý a teprve potom se spalují za přílivu vzduchu. Pokud oxid uhličitý unikl ze spalovací komory do místnosti, zůstane ve stabilním stavu až do okamžiku, kdy se proud uhlíku z místnosti odstraní větráním nebo se nahromadí, zaplní celý prostor, od podlahy až ke stropu. V druhém případě může situaci zachránit pouze elektronický senzor oxidu uhelnatého, který reaguje na sebemenší zvýšení koncentrace toxických výparů v atmosféře místnosti.

Co potřebujete vědět o oxidu uhelnatém:

• Za standardních podmínek je hustota oxidu uhelnatého 1,25 kg/m3, což je velmi blízké měrné hmotnosti vzduchu 1,25 kg/m3. Horký a dokonce teplý monoxid snadno stoupá ke stropu a jak se ochlazuje, usazuje se a mísí se se vzduchem;
• Oxid uhelnatý je bez chuti, barvy a zápachu i ve vysokých koncentracích;
• K nastartování tvorby oxidu uhelnatého stačí zahřát kov ve styku s uhlíkem na teplotu 400-500 o C;
• Plyn je schopen hořet na vzduchu, přičemž se uvolňuje velké množství tepla, přibližně 111 kJ/mol.

Nebezpečné je nejen vdechování oxidu uhelnatého, ale směs plynu a vzduchu může explodovat, když objemová koncentrace dosáhne 12,5 % až 74 %. V tomto smyslu je směs plynů podobná domácímu metanu, ale mnohem nebezpečnější než síťový plyn.

Metan je při vdechování lehčí než vzduch a méně toxický, navíc díky přidání speciální přísady – merkaptanu – do proudu plynu lze jeho přítomnost v místnosti snadno rozpoznat čichem. Pokud je kuchyně mírně zaplynovaná, můžete bez zdravotních následků vstoupit do místnosti a vyvětrat.

S oxidem uhelnatým je vše složitější. Úzký vztah mezi CO a vzduchem brání účinnému odstranění oblaku toxického plynu. Jak se ochlazuje, oblak plynu se bude postupně usazovat v oblasti podlahy. V případě spuštění detektoru oxidu uhelnatého nebo zjištění úniku zplodin hoření z kamen nebo kotle na tuhá paliva je nutné okamžitě provést opatření k odvětrání, jinak budou jako první postiženy děti a domácí mazlíčci.

Tato vlastnost oblaku oxidu uhelnatého byla dříve hojně využívána k boji proti hlodavcům a švábům, ale účinnost plynového útoku je výrazně nižší než u moderních prostředků a riziko otravy je nepoměrně vyšší.

Pro vaši informaci! Oblak plynu CO si při absenci ventilace může zachovat své vlastnosti nezměněné po dlouhou dobu.

Pokud existuje podezření na hromadění oxidu uhelnatého ve sklepech, technických místnostech, kotelnách, sklepech, je prvním krokem zajištění maximálního větrání s rychlostí výměny plynu 3-4 jednotky za hodinu.

Podmínky pro vznik výparů v místnosti

Oxid uhelnatý lze vyrobit pomocí desítek chemických reakcí, ale to vyžaduje specifická činidla a podmínky pro jejich interakci. Riziko otravy plynem je tímto způsobem prakticky nulové. Hlavními důvody výskytu oxidu uhelnatého v kotelně nebo kuchyni zůstávají dva faktory:

• Špatný tah a částečné proudění spalin ze zdroje spalování do prostoru kuchyně;
• Nesprávný provoz kotle, plynu a zařízení pece;
• Požáry a místní požáry plastů, elektroinstalace, polymerních povlaků a materiálů;
• Odpadní plyny z kanalizačních vedení.

Zdrojem oxidu uhelnatého může být sekundární spalování popela, uvolněné usazeniny sazí v komínech, saze a pryskyřice zalité ve zdivu krbových říms a hasicích přístrojů.

Nejčastěji je zdrojem plynu CO doutnající uhlí, které při zavřeném ventilu vyhoří v topeništi. Zvláště velké množství plynu se uvolňuje při tepelném rozkladu palivového dřeva za nepřítomnosti vzduchu přibližně polovina plynového mraku je obsazena oxidem uhelnatým. Jakékoli pokusy s uzením masa a ryb pomocí zákalu získaného z doutnajících hoblin by proto měly být prováděny pouze pod širým nebem.

Během vaření se také může objevit malé množství oxidu uhelnatého. Kdo se například setkal s instalací plynových topných kotlů s uzavřeným topeništěm v kuchyni, ví, jak reagují čidla oxidu uhelnatého na smažené brambory nebo jakékoli jídlo vařené ve vroucím oleji.

Zákeřná povaha oxidu uhelnatého

Hlavním nebezpečím oxidu uhelnatého je, že není možné vnímat a vnímat jeho přítomnost v atmosféře místnosti, dokud se plyn nedostane do dýchacího systému se vzduchem a nerozpustí se v krvi.

Následky vdechování CO závisí na koncentraci plynu ve vzduchu a délce pobytu v místnosti:

• Bolest hlavy, malátnost a rozvoj ospalého stavu začínají, když je objemový obsah plynu ve vzduchu 0,009-0,011%. Fyzicky zdravý člověk vydrží až tři hodiny vystavení znečištěnému ovzduší;
• Nevolnost, silné bolesti svalů, křeče, mdloby, ztráta orientace se mohou vyvinout při koncentraci 0,065-0,07%. Doba strávená v místnosti do nástupu nevyhnutelných následků je pouze 1,5-2 hodiny;
• Když je koncentrace oxidu uhelnatého nad 0,5 %, i pár sekund pobytu v plynem znečištěném prostoru znamená smrt.

I když se člověk sám bezpečně dostal z místnosti s vysokou koncentrací oxidu uhelnatého, bude stále potřebovat lékařskou pomoc a použití protijedů, protože následky otravy oběhového systému a zhoršeného krevního oběhu v mozku budou stále objeví, jen o něco později.

Molekuly oxidu uhelnatého jsou dobře absorbovány vodou a solnými roztoky. Proto se jako první dostupný prostředek ochrany často používají běžné ručníky a ubrousky navlhčené jakoukoliv dostupnou vodou. To vám umožní na několik minut zastavit vstup oxidu uhelnatého do vašeho těla, dokud nebudete moci opustit místnost.

Tuto vlastnost oxidu uhelnatého často zneužívají někteří majitelé topných zařízení, která mají zabudovaná čidla CO. Když se spustí citlivý senzor, místo větrání místnosti se zařízení často jednoduše přikryje mokrým ručníkem. Výsledkem je, že po tuctu takových manipulací senzor oxidu uhelnatého selže a riziko otravy se zvyšuje o řád.

Technické systémy detekce oxidu uhelnatého

Ve skutečnosti dnes existuje pouze jeden způsob, jak úspěšně bojovat s oxidem uhelnatým, a to pomocí speciálních elektronických zařízení a senzorů, které zaznamenávají nadměrné koncentrace CO v místnosti. Můžete samozřejmě udělat něco jednoduššího, například nainstalovat výkonnou ventilaci, jako to dělají ti, kteří rádi relaxují u skutečného cihlového krbu. Ale v takovém řešení je určité riziko otravy oxidem uhelnatým při změně směru tahu v potrubí a kromě toho život pod silným tahem také zdraví moc neprospívá.

Zařízení snímače oxidu uhelnatého

Problém kontroly obsahu oxidu uhelnatého v atmosféře obytných a technických místností je dnes stejně naléhavý jako přítomnost požárního nebo bezpečnostního alarmu.

Ve specializovaných prodejnách topných a plynových zařízení si můžete zakoupit několik možností zařízení pro sledování obsahu plynu:

• Chemické alarmy;
• Infračervené skenery;
• Polovodičové senzory.

Citlivý snímač zařízení je obvykle vybaven elektronickou deskou, která zajišťuje napájení, kalibraci a převod signálu do srozumitelné formy indikace. Mohou to být jednoduše zelené a červené LED na panelu, zvuková siréna, digitální informace pro vyslání signálu do počítačové sítě nebo řídicí impuls pro automatický ventil, který uzavře přívod domácího plynu do topného kotle.

Je jasné, že použití čidel s řízeným uzavíracím ventilem je nezbytným opatřením, ale často výrobci topných zařízení záměrně zabudovávají „foolproofing“, aby se vyhnuli nejrůznějším manipulacím s bezpečností plynových zařízení.

Chemické a pevné kontrolní přístroje

Nejlevnější a nejdostupnější verze senzoru s chemickým indikátorem je vyrobena ve formě síťované baňky, snadno propustné pro vzduch. Uvnitř baňky jsou dvě elektrody oddělené porézní přepážkou napuštěnou alkalickým roztokem. Výskyt oxidu uhelnatého vede ke karbonizaci elektrolytu, vodivost snímače prudce klesá, což elektronika okamžitě přečte jako poplašný signál. Po instalaci je zařízení v neaktivním stavu a nepracuje, dokud nejsou ve vzduchu stopy oxidu uhelnatého, které překračují přípustnou koncentraci.

Polovodičové senzory používají místo alkálií impregnovaného kusu azbestu dvouvrstvé sáčky oxidu cíničitého a ruthenia. Vzhled plynu ve vzduchu způsobí poruchu mezi kontakty senzorového zařízení a automaticky spustí poplach.

Skenery a elektronické chrániče

Infračervené senzory fungující na principu snímání okolního vzduchu. Vestavěný infračervený senzor vnímá svit laserové LED a na základě změny intenzity absorpce tepelného záření plynem se aktivuje spouštěcí zařízení.

CO velmi dobře absorbuje tepelnou část spektra, takže taková zařízení pracují v režimu hlídače nebo skeneru. Výsledek skenování lze zobrazit ve formě dvoubarevného signálu nebo indikace množství oxidu uhelnatého ve vzduchu na digitální nebo lineární stupnici.

Který senzor je lepší

Pro správný výběr čidla oxidu uhelnatého je nutné vzít v úvahu provozní režim a charakter místnosti, ve které má být čidlo instalováno. Například chemická čidla, považovaná za zastaralá, fungují skvěle v kotelnách a technických místnostech. Levné zařízení pro detekci oxidu uhelnatého lze nainstalovat ve vašem domě nebo dílně. V kuchyni se síťka rychle pokryje prachem a mastnotou, což prudce snižuje citlivost chemického kužele.

Senzory oxidu uhelnatého v pevné fázi fungují stejně dobře v jakémkoli prostředí, ale k provozu vyžadují výkonný externí zdroj energie. Cena zařízení je vyšší než cena chemických senzorových systémů.

Infračervené senzory jsou dnes nejrozšířenější. Aktivně se používají pro kompletaci bezpečnostních systémů pro obytné individuální topné kotle. Citlivost řídicího systému se přitom v průběhu času vlivem prachu nebo teploty vzduchu prakticky nemění. Kromě toho mají takové systémy zpravidla vestavěné testovací a kalibrační mechanismy, které vám umožňují pravidelně kontrolovat jejich výkon.

Instalace zařízení pro monitorování oxidu uhelnatého

Senzory oxidu uhelnatého musí instalovat a udržovat výhradně kvalifikovaný personál. Přístroje jsou pravidelně kontrolovány, kalibrovány, udržovány a vyměňovány.

Snímač musí být instalován ve vzdálenosti 1 až 4 m od zdroje plynu, kryt nebo dálkové snímače se montují ve výšce 150 cm nad úrovní podlahy a musí být kalibrovány podle horního a dolního prahu citlivosti.

Životnost bytových detektorů oxidu uhelnatého je 5 let.

Závěr

Boj proti tvorbě oxidu uhelnatého vyžaduje péči a zodpovědný přístup k instalovanému zařízení. Jakékoli experimenty se senzory, zejména polovodičovými, prudce snižují citlivost zařízení, což v konečném důsledku vede ke zvýšení obsahu oxidu uhelnatého v atmosféře kuchyně a celého bytu a pomalu otravuje všechny jeho obyvatele. Problém monitorování oxidu uhelnatého je tak závažný, že je možné, že v budoucnu bude použití senzorů povinné pro všechny kategorie individuálního vytápění.

(umělecká konvence)

−110,52 kJ/mol Chemické vlastnosti Rozpustnost ve vodě 0,0026 g/100 ml Klasifikace Číslo CAS

• Třída nebezpečnosti OSN 2.3
• Sekundární nebezpečí podle klasifikace OSN 2.1

Struktura molekuly

Molekula CO má stejně jako izoelektronická molekula dusíku trojnou vazbu. Vzhledem k tomu, že tyto molekuly mají podobnou strukturu, jejich vlastnosti jsou také podobné - velmi nízké body tání a varu, blízké hodnoty standardních entropií atd.

V rámci metody valenční vazby lze strukturu molekuly CO popsat vzorcem: C≡O:, přičemž třetí vazba vzniká podle mechanismu donor-akceptor, kde uhlík je akceptorem elektronového páru. a dárcem je kyslík.

Díky přítomnosti trojné vazby je molekula CO velmi silná (disociační energie 1069 kJ/mol, neboli 256 kcal/mol, což je větší hodnota než u jiných dvouatomových molekul) a má malou mezijadernou vzdálenost (d C≡ O = 0,1128 nm nebo 1,13 Á).

Molekula je slabě polarizovaná, elektrický moment jejího dipólu μ = 0,04·10 -29 C m (směr dipólového momentu O - →C +). Ionizační potenciál 14,0 V, konstanta silové vazby k = 18,6.

Historie objevů

Oxid uhelnatý poprvé vyrobil francouzský chemik Jacques de Lassonne zahříváním oxidu zinečnatého s uhlím, ale zpočátku byl mylně považován za vodík, protože hořel modrým plamenem. Na to, že tento plyn obsahuje uhlík a kyslík, přišel anglický chemik William Cruickshank. Oxid uhelnatý mimo zemskou atmosféru poprvé objevil belgický vědec M. Migeotte v roce 1949 přítomností hlavního vibračně-rotačního pásu v IR spektru Slunce.

Oxid uhelnatý v zemské atmosféře

Existují přírodní a antropogenní zdroje vstupu do zemské atmosféry. V přirozených podmínkách na zemském povrchu vzniká CO při nedokonalém anaerobním rozkladu organických sloučenin a při spalování biomasy, hlavně při lesních a stepních požárech. Oxid uhelnatý vzniká v půdě jak biologicky (uvolňován živými organismy), tak i nebiologicky. Experimentálně bylo prokázáno uvolňování oxidu uhelnatého v důsledku fenolických sloučenin běžných v půdách obsahujících OCH 3 nebo OH skupiny v ortho- nebo para-polohách vzhledem k první hydroxylové skupině.

Celková bilance produkce nebiologického CO a jeho oxidace mikroorganismy závisí na konkrétních podmínkách prostředí, především vlhkosti a . Například oxid uhelnatý se ze suchých půd uvolňuje přímo do atmosféry a vytváří tak lokální maxima koncentrace tohoto plynu.

V atmosféře je CO produktem řetězců reakcí zahrnujících metan a další uhlovodíky (především isopren).

Hlavním antropogenním zdrojem CO jsou v současnosti výfukové plyny ze spalovacích motorů. Oxid uhelnatý vzniká při spalování uhlovodíkových paliv ve spalovacích motorech při nedostatečných teplotách nebo při špatném seřízení systému přívodu vzduchu (je dodáváno nedostatečné množství kyslíku pro oxidaci CO na CO 2). Významnou část antropogenního vstupu CO do atmosféry v minulosti zajišťoval osvětlovací plyn, který se v 19. století používal pro vnitřní osvětlení. Jeho složení bylo přibližně stejné jako u vodního plynu, to znamená, že obsahoval až 45 % oxidu uhelnatého. V současné době je ve veřejném sektoru tento plyn nahrazován mnohem méně toxickým zemním plynem (nižší zástupci homologní řady alkanů - propan atd.)

Vstup CO z přírodních a antropogenních zdrojů je přibližně stejný.

Oxid uhelnatý v atmosféře je v rychlé cirkulaci: jeho průměrná doba zdržení je asi 0,1 roku, oxiduje se hydroxylem na oxid uhličitý.

Účtenka

Průmyslová metoda

2C + O 2 → 2CO (tepelný efekt této reakce je 22 kJ),

2. nebo při redukci oxidu uhličitého žhavým uhlím:

C02 + C↔2CO (AH=172 kJ, AS=176 J/K).

K této reakci často dochází při požáru kamen, když je klapka kamen uzavřena příliš brzy (než uhlíky úplně dohoří). V tomto případě vzniklý oxid uhelnatý svou toxicitou způsobuje fyziologické poruchy („výpary“) a dokonce smrt (viz níže), odtud jeden z triviálních názvů – „oxid uhelnatý“. Obrázek reakcí probíhajících v peci je uveden v diagramu.

Redukční reakce oxidu uhličitého je vratná, vliv teploty na rovnovážný stav této reakce je znázorněn v grafu. Průběh reakce doprava je zajištěn faktorem entropie a doleva faktorem entalpie. Při teplotách pod 400°C je rovnováha téměř úplně posunuta doleva a při teplotách nad 1000°C doprava (směrem k tvorbě CO). Při nízkých teplotách je rychlost této reakce velmi nízká, takže oxid uhelnatý je za normálních podmínek docela stabilní. Tato rovnováha má zvláštní název Budoárová rovnováha.

3. Směsi oxidu uhelnatého s jinými látkami se získávají průchodem vzduchu, vodní páry apod. vrstvou žhavého koksu, uhlí nebo hnědého uhlí apod. (viz generátorový plyn, vodní plyn, směsný plyn, syntézní plyn).

Laboratorní metoda

TLV (maximální prahová koncentrace, USA): 25 MAC r.z. podle hygienických norem GN 2.2.5.1313-03 je 20 mg/m³

Ochrana proti oxidu uhelnatému

Kvůli tak dobré výhřevnosti je CO součástí různých technických směsí plynů (viz např. generátorový plyn), používaných mimo jiné k vytápění.

halogeny. Největší praktické uplatnění nalezla reakce s chlórem:

CO + Cl2 -> COCl2

Reakce je exotermická, její tepelný účinek je 113 kJ a v přítomnosti katalyzátoru (aktivního uhlí) probíhá při pokojové teplotě. Výsledkem reakce je vznik fosgenu, látky hojně využívané v různých odvětvích chemie (a také jako bojová chemická látka). Podobnými reakcemi lze získat COF 2 (karbonyl fluorid) a COBr 2 ( karbonyl bromid). Karbonyljodid nebyl získán. Exotermnost reakcí rychle klesá z F na I (u reakcí s F 2 je tepelný efekt 481 kJ, s Br 2 - 4 kJ). Je také možné získat směsné deriváty, například COFCl (podrobněji viz halogenderiváty kyseliny uhličité).

Reakcí CO s F 2 můžete kromě karbonylfluoridu získat peroxidovou sloučeninu (FCO) 2 O 2. Jeho charakteristika: bod tání −42°C, bod varu +16°C, má charakteristický zápach (podobný zápachu ozonu), při zahřátí nad 200°C se explozivně rozkládá (reakční produkty CO 2, O 2 a COF 2 ), v kyselém prostředí reaguje s jodidem draselným podle rovnice:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

Oxid uhelnatý reaguje s chalkogeny. Se sírou tvoří sirouhlík COS, reakce probíhá při zahřátí podle rovnice:

CO + S → COS ΔG° 298 = −229 kJ, ΔS° 298 = −134 J/K

Byly také získány podobné selenoxid COSe a teluroxid COTe.

Obnovuje SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

S přechodnými kovy tvoří velmi těkavé, hořlavé a toxické sloučeniny - karbonyly, např. Cr(CO) 6, Ni(CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9 atd.

Jak bylo uvedeno výše, oxid uhelnatý je mírně rozpustný ve vodě, ale nereaguje s ní. Rovněž nereaguje s roztoky zásad a kyselin. Reaguje však s alkalickými taveninami:

CO + KOH → HCOOK

Zajímavá je reakce oxidu uhelnatého s kovovým draslíkem v roztoku amoniaku. Vznikne tak výbušná sloučenina dioxodikarbonát draselný:

2K + 2CO -> K + O - C 2 - O - K +

viz také

Literatura

• Achmetov N. S. Obecná a anorganická chemie. 5. vydání, rev. - M.: Vyšší. škola; 2003 ISBN 5-06-003363-5
• Nekrasov B.V. Základy obecné chemie. T. I, ed. 3., rev. a doplňkové Nakladatelství "Chemie", 1973. Pp. 495-497, 511-513
• Chemie: Reference. od./V. Schröter, K.-H. Lautenschläger, H. Bibrak a kol.: Pers. s ním. 2. vyd., stereotyp. - M.: Chemie, 2000 ISBN 5-7245-0360-3 (ruština)

Odkazy

• Mezinárodní chemická bezpečnostní karta pro oxid uhelnatý

Nadace Wikimedia. 2010.

Kysličník uhelnatý– CO (oxid uhelnatý) je smrtící a zákeřný jed, který se váže mnohem silněji než životodárný kyslík. Je to bezbarvý, jedovatý plyn (za normálních podmínek) bez chuti a zápachu. Chemický vzorec – CO. Smrt nastává, když se oxid uhelnatý spojí s 80 % hemoglobinu. Oxid uhelnatý je obsažen (až 12 %) ve výfukových plynech automobilů.

Hlavní typy chemických reakcí, na kterých se oxid uhelnatý podílí, jsou adiční reakce a redoxní reakce, při kterých vykazuje redukční vlastnosti.

Při pokojových teplotách je oxid uhelnatý neaktivní, jeho chemická aktivita se výrazně zvyšuje při zahřívání a v roztocích. V roztocích tedy redukuje soli Au, Pt, Pd a dalších na kovy již při pokojové teplotě. Při zahřívání redukuje i další kovy, například CO + CuO = Cu + CO 2 . Je široce používán v pyrometalurgii. Metoda pro kvalitativní detekci oxidu uhelnatého je založena na reakci CO v roztoku s chloridem palladnatým.

Je zajímavé, že existují živočichové schopní získávat energii, kterou potřebují k životu, oxidací CO.

Jak již bylo uvedeno, oxid uhelnatý je velmi nebezpečný. Příznaky otravy: bolest hlavy a závratě; objevuje se tinnitus, dušnost, bušení srdce, blikání před očima, zarudnutí obličeje, celková slabost, nevolnost, někdy i zvracení; v těžkých případech křeče, ztráta vědomí, kóma.

Staly se případy, kdy někteří nerozvážní řidiči v zimě nocovali v autě, které bylo zaparkované v garáži, jejíž dveře byly zavřené. Aby se v teple vyspali, zapnuli motor a ten běžel na volnoběh. V garáži se zpravidla nahromadil oxid uhelnatý a takoví neopatrní lidé umírali. Autor jedné knihy správně poznamenal, že „startovat motor v malé garáži se zavřenými dveřmi je sebevražda“.

Toxický účinek CO je způsoben tvorbou karboxyhemoglobinu - mnohem silnějšího karbonylového komplexu s hemoglobinem, ve srovnání s komplexem hemoglobinu s kyslíkem. Dochází tak k blokování procesů transportu kyslíku a buněčného dýchání. Koncentrace ve vzduchu vyšší než 0,1 % vedou ke smrti během jedné hodiny.

Kombinace oxidu uhelnatého s hemoglobinem je reverzibilní. Oběť by měla být vyvedena na čerstvý vzduch. Při mírné otravě stačí hyperventilace plic kyslíkem.

Do zemské atmosféry se dostávají přírodní a antropogenní zdroje oxidu uhelnatého. Vstup CO z přírodních a antropogenních zdrojů je přibližně stejný. V přirozených podmínkách na povrchu Země vzniká oxid uhelnatý při nedokonalém anaerobním rozkladu organických sloučenin a při spalování biomasy, především při lesních a stepních požárech.

Hlavním antropogenním zdrojem CO jsou v současnosti výfukové plyny ze spalovacích motorů.

Oxid uhelnatý neboli oxid uhelnatý (CO) je bezbarvý plyn bez zápachu a chuti. Hoří modrým plamenem jako vodík. Z tohoto důvodu jej chemici v roce 1776 zaměnili s vodíkem, když poprvé vyrobili oxid uhelnatý zahříváním oxidu zinečnatého s uhlíkem. Molekula tohoto plynu má silnou trojnou vazbu, podobně jako molekula dusíku. Proto mezi nimi existují určité podobnosti: body tání a varu jsou téměř stejné. Molekula oxidu uhelnatého má vysoký ionizační potenciál.

Když oxid uhelnatý oxiduje, vytváří oxid uhličitý. Tato reakce uvolňuje velké množství tepelné energie. To je důvod, proč se oxid uhelnatý používá v topných systémech.

Oxid uhelnatý při nízkých teplotách téměř nereaguje s jinými látkami při vysokých teplotách je situace jiná. Adiční reakce různých organických látek probíhají velmi rychle. Směs CO a kyslíku v určitých poměrech je velmi nebezpečná kvůli možnosti její exploze.

Produkce oxidu uhelnatého

V laboratorních podmínkách vzniká oxid uhelnatý rozkladem. Vzniká působením horké koncentrované kyseliny sírové, nebo při jejím průchodu oxidem fosforečným. Další metodou je zahřátí směsi kyseliny mravenčí a šťavelové na určitou teplotu. Uvolněný CO lze z této směsi odstranit průchodem přes barytovou vodu (nasycený roztok).

Nebezpečí oxidu uhelnatého

Oxid uhelnatý je pro člověka extrémně nebezpečný. Způsobuje těžkou otravu a často může způsobit smrt. Jde o to, že oxid uhelnatý má schopnost reagovat s hemoglobinem v krvi, který přenáší kyslík do všech buněk těla. V důsledku této reakce vzniká karbohemoglobin. Kvůli nedostatku kyslíku buňky trpí hladem.

Lze identifikovat následující příznaky otravy: nevolnost, zvracení, bolest hlavy, ztráta barvocitu, dýchací potíže a další. Osobě postižené otravou oxidem uhelnatým musí být poskytnuta první pomoc co nejdříve. Nejprve je potřeba ho vynést na čerstvý vzduch a dát mu na nos vatový tampon namočený v čpavku. Poté potřete hrudník oběti a přiložte na nohy vyhřívací podložky. Doporučuje se dostatek teplých tekutin. Po zjištění příznaků byste měli okamžitě zavolat lékaře.