Ածխածնի մոնօքսիդ

Ածխածնի մոնօքսիդ, շմոլ գազ (CO), ածխածնի և թթվածնի բինար միացություն, որտեղ ածխածինն ունի +2 օքսիդացման աստիճան։ Անգույն, անհամ, անհոտ թունավոր գազ։

Ածխածնի մոնօքսիդ
Ընդհանուր տեղեկություններ
Դասական անվանակարգում	ածխածնի մոնօքսիդ
Ավանդական անվանում	շմոլ գազ
Քիմիական բանաձև	CO
Ֆիզիկական հատկություններ
Ագրեգատային վիճակ	անգույն գազ
Մոլային զանգված	4,6E−26 կիլոգրամ գ/մոլ
Խտություն	0,00125 գ/սմ³ գ/սմ³
Իոնիզացման էներգիա	14,01 ± 0,01 Էլեկտրոն-վոլտ[1][2] կՋ/մոլ
Ջերմային հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	−337 ± 1 ℉[1] և −205 °C[2] °C
Եռման ջերմաստիճան	−313 ± 1 ℉[1] և −191,5 °C[2] °C
Գոյացան էնթալպիա	-110,52 կՋ/մոլ
Գոլորշու ճնշում	35 ± 1 մթնոլորտ[1]
Քիմիական հատկություններ
Դիպոլ մոմենտ	3,7E−31 Կլ·մ[2]
Դասակարգում
CAS համար	630-08-0
PubChem	281
EINECS համար	211-128-3
SMILES	[C-]#[O+]
ЕС	211-128-3
RTECS	FG3500000
ChEBI	275
IDLH	1380 ± 10 mg/m³[1]
ԳՀՀ պատկերագրեր
Եթե հատուկ նշված չէ, ապա բոլոր արժեքները բերված են ստանդարտ պայմանների համար (25 °C, 100 կՊա)

Մոլեկուլի կառուցվածք

Ածխածինը և թթվածինը կապված են մեկ եռակի կապով, ինչպես ազոտի մոլեկուլը, դրա համար էլ նրանք հատկություններով նման են։ Համաձայն մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդի CO-ի ոչ գրգռված մոլեկուլի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կարելի է արտահայտել σ²_Oσ²_zπ⁴_{x, y}σ²_C. ձևով։ Եռակի կապը առաջացել է σ կապով, որը կազմվել է σ_z էլեկտրոնային զույգի հաշվին, իսկ նույն մակարդակի վրա առաջացած երկու π_{x, y} էլեկտրոնները առաջացնում են երկու π կապերը։ Եռակի կապի շնորհիվ CO-ի մոլեկուլը շատ ամուր է (1069 կՋ/մոլ) և փոքր միջմիջուկային հեռավորություն (d_C≡O=0, 1128 նմ կամ 1, 13 Å)։ Մոլեկուլը թույլ էլեկտրացված է և ունի μ = 0, 04·10−29 Կլ·մ դիպոլ մոմենտ։ Տարբեր փորձերի արդյունքում ապացուցված է, որ բացասական լիցքը տեղակայված և ածխածնի ատոմի վրա C⁻←O⁺։

Հատկություններ

Ածխածնի մոնօքսիդը անգույն, անհամ, անհոտ գազ է։ Դյուրին բռնկվում է։

Ածխածնի մոնոքսիդի հատկությունները^[3]

Առաջացման Գիպսի էներգիա	−137, 14 կՋ/մոլ
Առաջացման էնթրոպիա	197, 54 կՋ/մոլ·Կ
Մոլային ջերմունակություն	29, 11 կՋ/մոլ·Կ
Հալման էնթալպիա	0, 838 կՋ/մոլ
Եռման էնթալպիա	6, 04 կՋ/մոլ
Կրիտիկական ջերմաստիճան	−140, 23 °C
Կրիտիկական ճնշում	3, 499 ՄՊա
Կրիտիկական խտություն	0, 301 գ/սմ 3

Այն ռեակցիաները, որոնցում մասնակցում է ածխածնի մոնօքսիդը հիմնականում պատկանում են միացման և օքսիդա-վերականգման տիպին։ Ածխածնի մոնօքսիդը հիմնականում հանդիսանում է վերականգնիչ։ Ածխածնի մոնօքսիդը սենյակային ջերմաստիճանում քիմիապես քիչ ակտիվ է, այն ակտիվ է տաքացնելիս և լուծույթներում։ Այն վերականգնում է ջրածնից ներքև գտնվող մետաղներին իրենց աղերի լուծույթներից (Au, Pt, Pd, Cu)`

${\displaystyle CO+CuO\rightarrow Cu+CO_{2}\uparrow }$:

830 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում ${\displaystyle CO}$-ն ավելի ուժեղ վերականգնիչ է քան ջրածինը, իսկ 830 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում՝ հակառակը։ Դրա համար

${\displaystyle H_{2}O+CO\leftrightarrows CO_{2}+H_{2}}$

ռեակցիայի հավասարակշռության կենտրոնը տատանվում է կախված ջերմաստիճանից։ Որոշ բակտերիաներ կարողանում են CO-ի օքսիդացումից ստանալ իրենց համար հարկավոր էներգիան`

${\displaystyle 2CO+O_{2}\rightarrow 2CO_{2}}$ :

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է հալոգենների հետ։ Ամենակիրառվող ռեակցիան ֆոսգենի ստացումն է՝

${\displaystyle CO+Cl_{2}{\xrightarrow {120-150C^{o},C}}COCl_{2}}$:

${\displaystyle F_{2}}$-ի և ${\displaystyle CO}$-ի փոխազդեցությունից կարելի է ստանալ ոչ միայն կարբոնիլ ֆտորիդ, այլ նաև պերօքսիդային միացություն ${\displaystyle (FCO)_{2}O_{2}}$: Այն թթվային միջավայրում փոխազդում է կալիումի յոդիդի հետ՝

${\displaystyle (FCO)_{2}O_{2}+2KI\rightarrow 2KF+I_{2}+2CO_{2}}$:

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է խալկոգենների հետ՝

${\displaystyle CO+S\rightarrow COS}$:

${\displaystyle CO}$-ն վերականգնում է ${\displaystyle SO_{2}}$-ը `

${\displaystyle 2CO+SO_{2}\rightarrow 2CO_{2}+S}$

Անցումային մետաղների հետ առաջացնում է թունավոր միացություններ(կարբոնիլներ)`

${\displaystyle Me+nCO\rightarrow Me(CO)_{n}}$:

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է ալկալիների հալույթների հետ, առաջացնելով համապատասխան մետաղի ֆորմիատ՝

${\displaystyle CO+KOH\rightarrow KCOOH}$:

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է մետաղական կալիումի հետ առաջացնելով կալիումի դիօքսօդիկարբոնատ՝

${\displaystyle 2CO+2K\rightarrow K_{2}C_{2}O_{2}}$:

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է ամոնիակի հետ առաջացնելով արդյունաբերության համար շատ կարևոր ցիանաջրածնական թթուն (կապտաթթու)`

${\displaystyle CO+NH_{3}{\xrightarrow {ThO_{2}}}H_{2}O+HCN}$:

${\displaystyle CO}$-ն փոխազդում է ջրածնի հետ առաջացնելով սպիրտներ և գծային ալկաններ (Ֆիշեր-Տրոպսի ռեակցիա)։

Թունավորում ածխածնի մոնօքսիդով

Ածխածնի մոնօքսիդով թունավորման աստիճանը

Ֆիզիոլոգիական ազդեցություններ

Շմոլ գազը շատ թունավոր է որովհետև այն չունի գույն, հոտ։ Այն կարող է առաջացնել թունավորում, նույնիսկ մահ։ Թունվորման պատճառը կարբօքսիհեմոգլոբինի առաջացումն է`

${\displaystyle Hem+CO\rightarrow COHem}$

որը ավելի կայուն միացություն է, քան օքսիհեմոգլոբինը(OHem)։ Կարբոքսիհեմոգլոբինի առաջացման հետևանքով դադարում է թթվածնի մատակարարումը բջիջներին։ Եթե սենյակի օդում պարունակվում է 0, 1 % շմոլ գազ, ապա ապա այնտեղ գտնվող մարդը կամահանա մոտ մեկ ժամից։

Օգնությունը թունավորման ժամանակ

Կարբոքսիհեմոգլոբինի առաջացումը դարձելի է։

• Տուժածին պետք է տանել մաքուր օդի միջավայր։ Թեթև թունավորման ժամանակ կարելի է ընդամենը կատարել թոքերի հիպերօդափոխում։
• Թոքերի արհեստական օդափոխում։
• Լոբեին կամ կոֆեին մաշկի տակ։
• Ներերակային կարբօքսիլազա։
• Ներմկանային ացիզոլ։

Թունավորման կանխարգելումը

Ակտիվ ածխի կողմից ածխածնի մոնօքսիդը շատ քիչ է կլանվում, դրա համար օգտագործվում են հակագազեր ուրիշ ակտիվ տարրով՝ հիպոկալիտային փամփուշտ։ Հիպոկալիտը կատալիզատոր է, որի վրա տեղի է ունենում CO-ի օսքիդացում մինչև CO₂։

Բացահայտման պատմություն

Ածխի այրումից առաջացած ծուխի թունավոր հատկությունը նկարագրել էին դեռ Արիստոտելը և Հալենը։ Ածխածնի մոնոքսիդը առաջին անագամ ստացել է Ժակ դե Լասսոն 1776 թվականին, ցինկի օքսիդի և ածխածնի տաքացումից, սակայն անջատված գազը վառվում էր կապույտ գույնով դրա համար էլ այն խառնեցին ջրածնի հետ։

${\displaystyle ZnO+C\rightarrow CO+Zn}$

Գազի բաղադրությունը հայտնաբերել է 1800 թվականին Վիլիամ Կրուկշեինկը։ Գազի թունավոր հատկությունը ուսումնասիրել է Կլոդ Բեռնարը, փորձարկելով շների վրա։ Երկրի մթնոլորտից դուրս CO հայտնաբերել է Մ. Միժոտը 1949 թվականին, ուսումնասիրելով արեգակի ԻԿ սպեկտորը։

Ստացում

Արդյունաբերական եղանակ

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ${\displaystyle CO_{2}+C\rightleftarrows 2CO}$ ռեակցիայի հավասառակշռության հաստատունի վրա

• Առաջանում է ածխածնի կամ ածխածին պարունակող միացությունների թերայրումից՝

${\displaystyle 2C+O_{2}\rightarrow 2CO}$

• Առաջանում է CO₂-ի վերականգնումից (շիկացած ածխով)`

${\displaystyle CO_{2}+C\leftrightarrow 2CO}$:

Այս ռեակցիան դարձելի է։ Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ռեակցիաի վրա պատկերված է գրաֆիկում։ Այս հավասարակշռությունը կոչվում է Բուդուառաի հավասարակշռություն։

• Ածխածնի մոնօքսիդի խառնուրդները ստանում են ջրային գոլորշիները, օդը (և նման) շիկացած կոքսի վրայով անցկացնելիս։

Լաբորատոր եղանակ

• Ստանում են հեղուկ մրջնաթթվի քայքայումից օգտագործելով ${\displaystyle H_{2}SO_{4}}$ կամ ${\displaystyle P_{2}O_{5}}$

${\displaystyle HCOOH{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{t^{o}}}H_{2}O+CO}$:

Կարելի է նաև մրջնաթթուն մշակել քլորսուլֆիտային թթվով`

${\displaystyle HCOOH+ClSO_{3}H\rightarrow H_{2}SO_{4}+HCl+CO\uparrow }$

• Օքսալաթթվի և կոնցենտրիկ ծծմբական թթվի տաքացումից՝

${\displaystyle H_{2}C_{2}O_{4}{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{t^{o}}}H_{2}O+CO\uparrow +CO_{2}\uparrow }$

• Կարմիր արյան աղի և կոնցենտրիկ ծծմբական թթվի տաքացումից՝

${\displaystyle K_{4}[Fe(CN)_{6}]+6H_{2}SO_{4}+6H_{2}O{\xrightarrow {t^{o}}}2K_{2}SO_{4}+FeSO_{4}+3(NH_{4})_{2}SO_{4}+6CO\uparrow }$:

• Ցինկի կարբոնատը մագնեզիումով վերականգնելիս՝

${\displaystyle Mg+ZnCO_{3}{\xrightarrow {t^{o}}}MgO+ZnO+CO\uparrow }$:

Ածխածնի մոնօքսիդի քանակական և որակական անալիզը

${\displaystyle CO}$-ի որակական բաղադրությունը կարելի է հայտնաբերել պալադիումի քլորիդի լուծույթով։ Այն սկսում է սևանալ։ Դա ռեակցիայի արդյունքում նստող պալադիումն է։

${\displaystyle PdCl_{2}+CO+H_{2}O\rightarrow Pd\downarrow +CO_{2}+2HCl}$ :

Այս ռեակցիան իրականացնելու համար պետք է 1 գրամ պալադիումի քլորիդը լուծել 1 լիտր ջրում։ Քանակական բաղադրությունը ստանալու համար օգտվում են յոդոմետրիկ եղանակից՝

${\displaystyle 5CO+I_{2}O_{5}\rightarrow I_{2}\downarrow +5CO_{2}}$ :

Կիրառություն

• ${\displaystyle CO}$-ն հանդիսանում է միջանկյալ նյութ, որը մցնում են ջրածնի հետ ռեակցիայի մեջ խոշոր արդյունաբերական նպատակներով՝ սպիրտների և չճյուղավորված ածխաջրածինների ստացման համար։
• ${\displaystyle CO}$-ն օգտագործում են կենդանիների, թռչունների և ձկների միսը մշակելու համար։ Այն տալիս է նրանց թարմ մսի գույն առանց համը փոխելու (տեխնալոգիաէ en:Clear smoke կամ en:Tasteless smoke)։
• Այն հանդիսանում է գեներատորային գազի հիմնական բաղադրամասը, որը օգտագործվում է գազագեներատորային մեքենաներում։
• Ավտոմեքենաների արտանետած գազի մեջ գտնվող ${\displaystyle CO}$-ն օգտագործվել է որպես թունանյութ երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ՝ ֆաշիստների կողմից։
• Օգտագործվում է գազային խցիկներում։
• Օգտագործվել է Գազենվագեններում։

Ածխածնի մոնօքսիդը երկրի մթնոլորտում

CO- ի պարունակությունը երկրի մթնոլորտում MOPITT-ի տվյալներով

Տարբերում են ${\displaystyle CO}$-ի առաջացման երկու ձև՝

• Բնական
• Անթրոպոգեն (մարդու գործունությունից առաջացած)

Նորմալ պայմաններում, երկրի վրա ${\displaystyle CO}$ առաջանում է օրգանական միացությունների ոչ լրիվ անաէրոբ քայքայումից և կենսազանգվածի այրումից, հիմնականում անտառների այրումից։ Հողում ${\displaystyle CO}$ առաջանում է ինչպես բնական, այնպես էլ ոչ բնական ճանապարհներով։ Փորձնականորեն ապացուցված է, որ ${\displaystyle CO}$ հողում առաջանում է ֆենոլային միացությունների շնորհիվ, որոնք պարունակում են ${\displaystyle OCH_{3}}$ կամ ${\displaystyle OH}$ խմբեր՝ պարա կամ օրթո իզոմերների ձևով։ Մթնոլորտում ${\displaystyle CO}$-ն հանդիսանում է շղթայական ռեակցիաների արդյունք, որոնցում մասնակցում են մեթան և այլ ածխաջրածիններ (առաջին հերթին իզոպրեն)։

Գրականություն

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. 5-е изд., испр. - М.: Высш. шк.; 2003
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. Стр. 495-497, 511-513
• Химия: Справ. из./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Перс. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000
• Баратов А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочное издание: в 2-х книгах; Книга 2. - М.: Химия, 1990 - 384с.

Ծանոթագրություններ

1. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0105.html
2. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals: A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
3. http://dic.academic.ru քիմիական տեղեկագիրք

Արտաքին հղումներ

• Ածխածնի մոնօքսիդի քիմիական անվտանգության միքազգային տեղեկագիր

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Ածխածնի մոնօքսիդ» հոդվածին։