Фізичні властивості.

Монооксид вуглецю являє собою безбарвний газ, що не має запаху, малорозчинний у воді.

t пл. 205 °С,

t кіп. 191 °С

критична температура = 140 ° С

критичний тиск = 35 атм.

розчинність у воді близько 1:40 за обсягом.

Хімічні властивості.

За звичайних умов CO інертний; при нагріванні – відновник; несолетворний оксид.

1) із киснем

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) з оксидами металів

C +2 O + CuO = Сu + C +4 O 2

3) із хлором (на світлі)

CO + Cl 2 --hn-> COCl 2 (фосген)

4) реагує з розплавами лугів (під тиском)

CO + NaOH = HCOONa (мурашинокислий натрій (форміат натрію))

5) з перехідними металами утворює карбоніли

Ni + 4CO = t ° = Ni (CO) 4

Fe + 5CO = t ° = Fe (CO) 5

Монооксид вуглецю хімічно не взаємодіє із водою. Не реагує СО також з лугами та кислотами. Він надзвичайно отруйний.

З хімічної сторони монооксид вуглецю характеризується головним чином схильністю до реакцій приєднання та своїми відновними властивостями. Проте ці тенденції зазвичай виявляються лише за підвищених температурах. У цих умовах СО з'єднується з киснем, хлором, сіркою, деякими металами і т. д. Разом з тим оксид вуглецю при нагріванні відновлює до металів багато оксидів, що дуже важливо для металургії. Поряд з нагріванням підвищення хімічної активності ЗІ часто викликається його розчиненням. Так, у розчині він здатний відновлювати солі Au, Pt та деяких інших елементів до вільних металів вже за звичайних температур.

При підвищених температурах та високих тисках має місце взаємодія СО з водою та їдкими лугами: у першому випадку утворюється НСООН, а в другому – мурашинокислий натрій. Остання реакція протікає при 120 ° С, тиск 5 атм і знаходить технічне використання.

Відновлення хлористого паладію, що легко йде в розчині, за сумарною схемою:

PdCl 2 + H 2 O + CO = CO 2 + 2 HCl + Pd

служить найчастіше застосовуваною реакцією відкриття монооксиду вуглецю суміші газів. Вже дуже невеликі кількості ЗВ легко виявляються по легкому фарбуванню розчину внаслідок виділення дрібно роздробленого металевого паладію. Кількісне визначення ЗІ ґрунтується на реакції:

5 СО + I 2 O 5 = 5 CO 2 + I 2 .

Окислення в розчині часто йде з помітною швидкістю лише в присутності каталізатора. При доборі останнього основну роль грає природа окислювача. Так, KMnO 4 найшвидше окислює СО у присутності дрібнороздробленого срібла, K 2 Cr 2 O 7 - у присутності солей ртуті, КСlO 3 - у присутності OsO 4 . Загалом, за своїми відновлювальними властивостями СО схожий на молекулярний водень, причому активність його за звичайних умов вища, ніж у останнього. Цікаво, що існують бактерії, здатні за рахунок окислення СО отримувати необхідну для життя енергію.

Порівняльну активність СО та Н 2 як відновників можна оцінити шляхом вивчення оборотної реакції:

Н 2 Про + СО = СО 2 + Н 2 + 42 кДж

рівноважний стан якої за високих температур встановлюється досить швидко (особливо у присутності Fe 2 O 3). При 830 °З рівноважної суміші знаходяться рівні кількості СО і Н 2 , тобто спорідненість обох газів до кисню однакова. Нижче 830 °С сильнішим відновником є ​​ЗІ, вище - Н 2 .

Зв'язування одного з продуктів розглянутої вище реакції відповідно до закону дії мас зміщує її рівновагу. Тому, пропускаючи суміш монооксиду вуглецю та водяної пари над оксидом кальцію, можна отримати водень за схемою:

Н 2 Про + СО + СаО = СаСО 3 + Н 2 + 217 кДж.

Ця реакція йде вже при 500 °С.

На повітрі СО спалахує близько 700 °С і згоряє синім полум'ям до СО 2:

2 СО + Про 2 = 2 СО 2 + 564 кДж.

Значне виділення тепла, що супроводжує цю реакцію, робить монооксид вуглецю цінним. газоподібним паливом. Однак найбільш широке застосування він знаходить як вихідний продукт синтезу різних органічних речовин.

Згоряння товстих шарів вугілля в печах триває в три стадії:

1) З + Про 2 = СО 2; 2) СО 2 + С = 2 СО; 3) 2 СО + О 2 = 2 СО 2 .

При передчасному закритті труби в печі створюється нестача кисню, що може викликати поширення СО по приміщенню, що опалюється, і призвести до отруєнь (чад). Слід зазначити, що запах " чадного газуобумовлений не СО, а домішками деяких органічних речовин.

Полум'я може мати температуру до 2100 °С. Реакція горіння СО цікава тим, що при нагріванні до 700-1000 ° С вона йде з помітною швидкістю тільки в присутності слідів водяної пари або інших водень, що містять газ (NH 3 , H 2 S і т. п.). Зумовлено це ланцюговим характером аналізованої реакції, що протікає за допомогою проміжного утворення радикалів ВІН за схемами:

Н + О 2 = АЛЕ + О, потім О + ЗІ = СО 2 , АЛЕ + СО = СО 2 + Н і т.д.

При дуже високих температурах реакція горіння стає помітно оборотною. Зміст 2 у рівноважній суміші (під тиском 1 атм) вище 4000 °С може бути лише мізерно малим. Сама молекула СО настільки термічно стійка, що не розкладається навіть за 6000 °С. Молекули ЗІ були виявлені в міжзоряному середовищі. При дії СО на металевий К при 80 ° С утворюється безбарвне кристалічне вибухове з'єднання складу До 6 С 6 Про 6 . Речовина це з відщепленням калію легко переходить в оксид вуглецю 6 Про 6 ("трихінон"), який можна розглядати як продукт полімеризації СО. Будова відповідає шестичленному циклу, утвореному атомами вуглецю, кожен із яких з'єднаний подвійний зв'язком з атомами кисню.

Взаємодія СО із сіркою по реакції:

СО + S = COS + 29 кДж

швидко йде лише за високих температур. Тіооксид вуглецю, що утворюється (О=С=S) являє собою безбарвний і не має запаху газ (т. пл. -139, т. кип. -50 °С). Монооксид вуглецю (II) здатний безпосередньо з'єднуватись з деякими металами. В результаті утворюються карбоніли металів, які слід розглядати як комплексні сполуки.

Оксид вуглецю (II) утворює комплексні сполуки також із деякими солями. Одні з них (OsCl 2 ·3CO, PtCl 2 ·CO і т. д.) стійкі лише у розчині. З утворенням останньої речовини пов'язане поглинання оксиду вуглецю(II) розчином СуСl у міцній НСl. Подібні ж сполуки утворюються, мабуть, і в аміачному розчині CuCl, що часто застосовується для поглинання при аналізі газів.

Отримання.

Монооксид вуглецю утворюється при згорянні вуглецю в нестачі кисню. Найчастіше він виходить у результаті взаємодії вуглекислого газу з розпеченим вугіллям:

СО 2 + З + 171 кДж = 2 СО.

Реакція ця оборотна, причому рівновага її нижче 400 ° С практично повністю зміщено вліво, а вище 1000 ° С - вправо (рис. 7). Однак із помітною швидкістю воно встановлюється лише за високих температур. Тому у звичайних умовах СО цілком стійкий.

Мал. 7. Рівнавага СО 2 + С = 2 СО.

Освіта СО з елементів йде за рівнянням:

2 З + Про 2 = 2 СО + 222 кДж.

Невеликі кількості СО зручно отримувати розкладанням мурашиної кислоти: НСООН = Н 2 Про + СО

Ця реакція легко протікає при взаємодії НСООН з гарячою міцною сірчаною кислотою. Фактично це отримання здійснюють або процесом конц. сірчаної кислоти на рідку НСООН (при нагріванні) або пропусканням парів останньої над геміпентаоксидом фосфору. Взаємодія НСООН із хлорсульфоновою кислотою за схемою:

НСООН + СISO 3 H = H 2 SO 4 + HCI + CO

йде вже за нормальних температурах.

Зручним методом лабораторного отримання можуть служити нагрівання з конц. сірчаною кислотою щавлевої кислоти або залізосинєродистого калію. У першому випадку реакція протікає за схемою: Н 2 З 2 Про 4 = СО + СО 2 + Н 2 О.

Поряд із СО виділяється і вуглекислий газ, який може бути затриманий пропусканням газової суміші крізь розчин гідроксиду барію. У другому випадку єдиним газоподібним продуктом є оксид вуглецю:

До 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O = 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3 (NH 4) 2 SO 4 + 6 CO.

Великі кількості ЗІ можуть бути отримані шляхом неповного спалювання кам'яного вугілля у спеціальних печах – газогенераторах. Звичайний ("повітряний") генераторний газ містить у середньому (об'ємні %): СО-25, N2-70, СО 2 -4 і невеликі домішки інших газів. При спалюванні він дає 3300-4200 кДж на м3. Заміна звичайного повітря на кисень веде до значного підвищення вмісту СО (і збільшення теплотворної здатності газу).

Ще більше З містить водяний газ, що складається (в ідеальному випадку) із суміші рівних обсягів З і Н 2 і дає при згорянні 11700 кДж/м 3 . Газ цей отримують продуванням водяної пари крізь шар розжареного вугілля, причому близько 1000 ° С має місце взаємодія за рівнянням:

Н 2 О + С + 130 кДж = СО + Н 2.

Реакція утворення водяного газу йде з поглинанням тепла, вугілля поступово охолоджується і для підтримки його в розпеченому стані доводиться пропускання водяної пари чергувати з пропусканням газогенератор повітря (або кисню). У зв'язку з цим водяний газ містить приблизно 44, Н 2 -45, 2 -5 і N 2 -6%. Він широко використовується для синтезу різних органічних сполук.

Часто одержують змішаний газ. Процес його отримання зводиться до одночасного продування крізь шар розжареного вугілля повітря і водяної пари, тобто. комбінування обох описаних вище методів- Тому склад змішаного газу є проміжним між генераторним та водяним. У середньому він містить: СО-30, Н 2 -15, 2 -5 і N 2 -50%. Кубічний метр його дає при спалюванні близько 5400 кДж.

Багато газоподібних речовин, що існують у природі і одержуються при виробництвах, є сильними отруйними сполуками. Відомо, що хлор використовувався як біологічна зброя, пари брому мають сильно роз'їдаючу дію на шкіру, сірководень викликає отруєння і так далі.

Однією з таких речовин є монооксид вуглецю або чадний газ, формула якого має свої особливості в структурі. Про нього і йтиметься далі.

Хімічна формула чадного газу

Емпіричний вид формули аналізованої сполуки наступний: ЗІ. Однак така форма дає характеристику лише про якісний та кількісний склад, але не торкається особливостей будови та порядку з'єднання атомів у молекулі. А він відрізняється від такого у всіх інших подібних газах.

Саме ця особливість впливає на фізичні та хімічні властивості, що виявляються сполукою. Яка ж це структура?

Будова молекули

По-перше, за емпіричною формулою видно, що валентність вуглецю у поєднанні дорівнює II. Так само, як і у кисню. Отже, кожен із них може сформувати по дві формули чадного газу СО це наочно підтверджує.

Так відбувається. Між атомом вуглецю та кисню за механізмом усуспільнення неспарених електронів відбувається утворення подвійного ковалентного полярного зв'язку. Таким чином, чадного газу набуває вигляду С=О.

Однак у цьому особливості молекули не закінчуються. За донорно-акцепторним механізмом у молекулі відбувається формування третього, дативного чи семиполярного зв'язку. Чим це пояснюється? Так як після утворення по обмінному порядку у кисню залишається дві пари електронів, а в атома вуглецю - порожня орбіталь, останній виступає в ролі акцептора однієї з пар першого. Іншими словами, пара електронів кисню розміщується на вільній орбіталі вуглецю і відбувається утворення зв'язку.

Так, вуглець – акцептор, кисень – донор. Тому формула чадного газу в хімії набуває наступного вигляду: С≡О. Така структуризація повідомляє молекулі додаткову хімічну стабільність і інертність у властивостях при звичайних умовах.

Отже, зв'язки в молекулі монооксиду вуглецю:

• дві ковалентні полярні, утворені за обмінним механізмом за рахунок усуспільнення неспарених електронів;
• одна дативна, сформована за донорно-акцепторною взаємодією між парою електронів та вільною орбіталлю;
• всього зв'язків у молекулі – три.

Фізичні властивості

Є ряд характеристик, якими, як і будь-яке інше з'єднання, має чадний газ. Формула речовини чітко дає зрозуміти, що кристалічні грати молекулярні, стан за звичайних умов газоподібний. Звідси випливають такі фізичні характеристики.

1. С≡О - чадний газ (формула), щільність - 1,164 кг/м 3 .
2. Температура кипіння та плавлення відповідно: 191/205 0 С.
3. Розчиняється у воді (незначно), ефірі, бензолі, спирті, хлороформі.
4. Не має смаку та запаху.
5. Безбарвний.

З біологічної точки зору вкрай небезпечний для всіх живих істот, за винятком певних видів бактерій.

Хімічні властивості

З погляду хімічної активності, одна з найінертніших речовин за звичайних умов - це чадний газ. Формула, в якій відбито всі зв'язки в молекулі, підтверджує це. Саме через таку міцну структуру дане з'єднання при стандартних показниках довкілляпрактично не вступає в жодні взаємодії.

Однак слід хоча б трохи нагріти систему, як дативний зв'язок у молекулі руйнується, як і ковалентні. Тоді монооксид вуглецю починає проявляти активні відновлювальні властивості, причому досить сильні. Так, він здатний взаємодіяти з:

• киснем;
• хлором;
• лугами (розплави);
• з оксидами та солями металів;
• із сіркою;
• трохи з водою;
• з аміаком;
• з воднем.

Тому, як уже зазначалося вище, властивості, які виявляє чадний газ, формула його багато в чому пояснює.

Знаходження у природі

Основне джерело СО в атмосфері Землі – лісові пожежі. Адже головний спосіб утворення даного газу природним шляхом – це неповне згоряння різного видупалива, переважно органічної природи.

Антропогенні джерела забруднення повітря монооксидом вуглецю так само важливі і дають по масовій частцітакий самий відсоток, як і природні. До них відносяться:

• дим від роботи фабрик та заводів, металургійних комплексів та інших промислових підприємств;
• вихлопні гази із двигунів внутрішнього згоряння.

У природних умовах чадний газ легко окислюється киснем повітря та парами води до вуглекислого газу. На цьому заснована перша допомога при отруєнні цим з'єднанням.

Отримання

Варто зазначити одну особливість. Чадний газ (формула), вуглекислий газ (будова молекули) відповідно виглядають так: С≡О та О=С=О. Різниця однією атом кисню. Тому промисловий спосіб отримання монооксиду заснований на реакції між діоксидом і вугіллям: 2 + С = 2СО. Це найпростіший і найпоширеніший спосіб синтезу даної сполуки.

У лабораторії використовують різні органічні сполуки, солі металів та комплексні речовини, оскільки вихід продукту не очікують надто великим.

Якісний реагент на наявність у повітрі або розчині чадного газу - хлорид паладію. За їх взаємодії формується чистий метал, що викликає потемніння розчину чи поверхні паперу.

Біологічна дія на організм

Як уже зазначалося вище, чадний газ - це дуже отруйний безбарвний, небезпечний та смертоносний шкідник для людського організму. Та й не лише саме людського, а взагалі будь-якого живого. Рослини, які перебувають під впливом вихлопних газів автомобілів, гинуть дуже швидко.

У чому саме полягає біологічна дія монооксиду вуглецю на внутрішнє середовище тварин істот? Вся справа у формуванні міцних комплексних сполук білка крові гемоглобіну та газу, що розглядається. Тобто замість кисню захоплюються молекули отрути. Клітинне дихання миттєво блокується, газообмін стає неможливим у нормальній його течії.

В результаті відбувається поступове блокування всіх молекул гемоглобіну і, як наслідок, смерть. Достатньо поразки всього на 80%, щоб результат отруєння став летальним. Для цього концентрація чадного газу в повітрі має становити 0,1%.

Першими ознаками, за якими можна визначити настання отруєння цією сполукою, є:

• головний біль;
• запаморочення;
• втрата свідомості.

Перша допомога - вийти на свіже повітря, де чадний газ під впливом кисню перетвориться на вуглекислий, тобто знешкодиться. Випадки смертей від дії речовини, що розглядається, дуже часті, особливо в будинках з при згоранні дров, вугілля та іншого виду палива як побічний продукт обов'язково утворюється цей газ. Дотримання правил техніки безпеки є вкрай важливим для збереження життя і здоров'я людини.

Також багато випадків отруєння у гаражних приміщеннях, де зібрано багато працюючих двигунів автомобілів, але недостатньо підведено приплив свіжого повітря. Смерть при перевищенні допустимої концентрації настає вже за годину. Відчути присутність газу фізично неможливо, адже ні запаху, ні кольору немає.

Використання у промисловості

Крім того, монооксид вуглецю застосовують:

• для обробки м'ясних та рибних продуктів, що дозволяє надати їм свіжого вигляду;
• для синтезів деяких органічних сполук;
• як компонент генераторного газу

Тому ця речовина є не тільки шкідливою та небезпечною, але ще й дуже корисною для людини та її господарської діяльності.

Оксиди вуглецю

Останні роки у педагогічній науці віддається перевага особистісно орієнтованому навчанню. Формування індивідуальних якостей особистості відбувається у процесі діяльності: навчання, гри, праці. Тому важливим факторомНавчання є організація процесу навчання, характер взаємовідносин вчителя з учнями та учнів між собою. Виходячи з цих уявлень, я намагаюся особливим чином збудувати навчально-виховний процес. У цьому кожен учень обирає свій темп вивчення матеріалу, має можливість працювати доступному йому рівні, у ситуації успіху. На уроці вдається освоювати і вдосконалювати як предметні, а й такі загальнонавчальні вміння і навички, як постановка навчальної мети, вибір коштів та шляхів її досягнення, здійснення контролю над своїми досягненнями, корекція помилок. Учні навчаються працювати з літературою, складати конспекти, схеми, малюнки, працювати у групі, парі, індивідуально, вести конструктивний обмін думками, логічно міркувати і робити висновки.

Проводити такі уроки непросто, але при успіху відчуваєш задоволення. Пропоную сценарій одного зі своїх уроків. На ньому були присутні колеги, адміністрація та психолог.

Тип уроку.Вивчення нового матеріалу.

Цілі.На основі мотивації та актуалізації опорних знань та навичок учнів розглянути будову, фізичні та хімічні властивості, отримання та застосування чадного та вуглекислого газів.

Статтю підготовлено за підтримки сайту www.Artifex.Ru. Якщо ви вирішили розширити свої знання у галузі сучасного мистецтва, то оптимальним рішенням стане відвідати сайт www.Artifex.Ru. Творчий альманах ARTIFEX дозволить вам, не виходячи з дому, ознайомитись із роботами сучасного мистецтва. Детальнішу інформацію ви зможете знайти на сайті www.Artifex.Ru. Ніколи не пізно починати розширювати свій кругозір та почуття прекрасного.

Обладнання та реактиви.Картки «Програмоване опитування», плакат-схема, прилади для одержання газів, склянки, пробірки, вогнегасник, сірники; вапняна вода, оксид натрію, крейда, соляна кислота, розчини індикаторів, H 2 SO 4 (конц.), HCOOH, Fe 2 O 3 .

Плакат-схема
«Будова молекула чадного газу (оксиду вуглецю(II)) СО»

ХІД УРОКУ

Столи для учнів у кабінеті розставлені по колу. Вчитель та учні мають можливість вільно пересісти за лабораторні столи (1, 2, 3). На урок діти сідають за навчальні столи (4, 5, 6, 7, …) один за одним за бажанням (вільні групи по 4 особи).

Вчитель. Мудре китайське прислів'я(записана красиво на дошці) говорить:

«Я чую – я забуваю,
Я бачу – я запам'ятовую,
Я роблю – розумію».

Ви погоджуєтесь з висновками китайських мудреців?

А які російські прислів'я відбивають китайську мудрість?

Діти наводять приклади.

Вчитель. Справді, лише творячи, творячи можна отримати цінний продукт: нові речовини, прилади, машини, і навіть нематеріальні цінності – висновки, узагальнення, висновки. Пропоную вам сьогодні взяти участь у дослідженні властивостей двох речовин. Відомо, що під час проходження технічного огляду автомобіля водій надає довідку про стан вихлопних газів автомобіля. Концентрація якого газу вказується у довідці?

(Відповідь СО.)

Учень. Цей газ отруйний. Потрапляючи у кров, він викликає отруєння організму («угоряння», звідси і назва оксиду – чадний газ). У кількостях, небезпечних для життя, він міститься у вихлопних газах автомобіля(зачитує повідомлення з газети про те, що пригорел насмерть водій, що заснув при працюючому двигуні в гаражі). Протиотрутою при отруєнні чадним газом служить вдихання свіжого повітря та чистого кисню. Іншим оксидом вуглецю є вуглекислий газ.

Вчитель. На ваших столах лежить картка «Програмоване опитування». Ознайомтеся з її змістом і на чистому листку позначте номери завдань, відповіді на які вам відомі на підставі вашого життєвого досвіду. Напроти номера завдання-ствердження напишіть формулу оксиду вуглецю, до якого належить це твердження.

Учні-консультанти (2 особи) збирають листи з відповідями та на основі результатів відповідей формують нові групи для подальшої роботи.

Програмоване опитування «Оксиди вуглецю»

1. Молекула цього оксиду складається з одного атома вуглецю та одного атома кисню.

2. Зв'язок між атомами в молекулі – ковалентний полярний.

3. Газ практично нерозчинний у воді.

4. У молекулі цього оксиду один атом вуглецю та два атоми кисню.

5. Запаху та кольору не має.

6. Газ розчинний у воді.

7. Не скраплюється навіть при -190 ° С ( tкіп = -191,5 ° С).

8. Кислотний оксид.

9. Легко стискається, при 20 ° C під тиском 58,5 атм стає рідким, твердне в «сухий лід».

10. Чи не отруйний.

11. Несолетворний.

12. Горючий.

13. Взаємодіє із водою.

14. Взаємодіє із основними оксидами.

15. Реагує з оксидами металів, відновлюючи їх вільні метали.

16. Отримують взаємодією кислот із солями вугільної кислоти.

17. Отрута.

18. Взаємодіє із лугами.

19. Джерело вуглецю, що засвоюється рослинами, у парниках та теплицях призводить до підвищення врожаю.

20. Використовується при газуванні води та напоїв.

Вчитель. Ознайомтеся ще раз із змістом картки. Згрупуйте інформацію в 4 блоки:

будова,

Фізичні властивості,

Хімічні властивості,

одержання.

Вчитель надає можливість виступити кожній групі учнів, узагальнює виступи. Потім учні різних груп обирають план роботи – порядок вивчення оксидів. З цією метою вони нумерують блоки інформації та обґрунтовують свій вибір. Черговість вивчення може бути такою, як записана вище, або з будь-якою іншою комбінацією зазначених чотирьох блоків.

Вчитель звертає увагу учнів на ключові моменти теми. Оскільки оксиди вуглецю є газоподібними речовинами, з ними потрібно поводитися обережно (правила техніки безпеки). Вчитель затверджує план кожної групи та розподіляє консультантів (заздалегідь підготовлених учнів).

Демонстраційні досліди

1. Переливання вуглекислого газу зі склянки на склянку.

2. Гасіння свічок у склянці в міру накопичення СО 2 .

3. У склянку з водою опустити кілька невеликих шматочків сухого льоду. Вода завирує, і з неї звалиться густий білий дим.

Газ СО 2 зріджується вже за кімнатної температури під тиском 6 МПа. У рідкому стані він зберігається та транспортується у сталевих балонах. Якщо відкрити вентиль такого балона, то рідкий СО 2 почне випаровуватися, внаслідок чого відбувається сильне охолодження і частина газу перетворюється на снігоподібну масу – сухий лід, який пресують і використовують для зберігання морозива.

4. Демонстрація вогнегасника хімічного пінного (ОХП) та пояснення принципу його роботи з використанням моделі – пробірки з пробкою та газовідвідною трубкою.

Інформація по будовоюза столом № 1 (інструкційні картки 1 та 2, будова молекул СО та СО 2).

Відомості про фізичні властивості– за столом № 2 (робота з підручником – Габрієлян О.С.Хімія-9. М: Дрофа, 2002, с. 134-135).

Дані про отримання та хімічні властивості – на столах № 3 та 4 (інструкційні картки 3 та 4, інструкція з проведення практичної роботи, с. 149–150 підручника).

Практична робота Одержання оксиду вуглецю(IV) та вивчення його властивостей У пробірку внесіть кілька шматочків крейди або мармуру та прилийте трохи розведеної соляної кислоти. Швидко закрийте пробірку пробкою із газовідвідною трубкою. Кінець трубки опустіть в іншу пробірку, де знаходиться 2–3 мл вапняної води. Декілька хвилин спостерігайте, як через вапняну воду проходять бульбашки газу. Потім вийміть кінець газовідвідної трубки з розчину і промийте його в дистильованій воді. Опустіть трубку в іншу пробірку з 2-3 мл дистильованої води і пропустіть газ. Через кілька хвилин вийміть трубку з розчину, додайте до отриманого розчину кілька крапель синього лакмусу. У пробірку налийте 2-3 мл розчину розведеного гідроксиду натрію і додайте до нього кілька крапель фенолфталеїну. Потім через розчин пропустіть газ. Дайте відповідь на питання. Запитання 1. Що відбувається, якщо на крейду чи мармур діють соляною кислотою? 2. Чому при пропусканні вуглекислого газу через вапняну воду спочатку відбувається помутніння розчину, а потім розчинення вапна? 3. Що відбувається при пропущенні оксиду вуглецю(IV) через дистильовану воду? Напишіть рівняння відповідних реакцій у молекулярному, іонному та скороченому іоном видах. Розпізнавання карбонатів У чотирьох пробірках, виданих вам, знаходяться кристалічні речовини: сульфат натрію, хлорид цинку, карбонат калію, силікат натрію. Визначте, яка речовина знаходиться у кожній пробірці. Складіть рівняння реакцій у молекулярному, іонному та скороченому іонному видах.

Домашнє завдання

Вчитель пропонує взяти картку «Програмоване опитування» додому та під час підготовки до наступного уроку продумати способи отримання інформації. (Як ти дізнався, що газ, що вивчається, зріджується, взаємодіє з кислотою, отруйний і т.д.?)

Самостійна робота учнів

Практичну роботу групи дітей виконують із різною швидкістю. Тому тим, хто завершить роботу якнайшвидше, пропонуються ігри.

П'ятий зайвий

У чотирьох речовин можна знайти щось спільне, а п'ята речовина вибивається із ряду, зайве.

1. Вуглець, алмаз, графіт, карбід, карбін. (Карбід.)

2. Антрацит, торф, кокс, нафту, скло. (Скло.)

3. Вапняк, крейда, мармур, малахіт, кальцит. (Малахіт.)

4. Кристалічна сода, мармур, поташ, каустик, малахіт. (Каустик.)

5. Фосген, фосфін, синильна кислота, ціанід калію, сірковуглець. (Фосфін.)

6. Морська вода, мінеральна вода, дистильована вода, ґрунтова вода, тверда вода. (Дистильована вода.)

7. Вапняне молоко, пушонка, гашене вапно, вапняк, вапняна вода. (Вапняк.)

8. Li 2 3 ; (NH 4) 2 CO 3; СаСО 3; K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 . (CaCO 3 .)

Синоніми

Напишіть хімічні формулиречовин чи їх назви.

1. Галоген – … (Хлор чи бром.)

2. Магнезит – … (MgCO 3 .)

3. Сечовина – … ( Карбамід H 2 NC(O)NH 2 .)

4. Поташ - … (K 2 CO 3 .)

5. Сухий лід – … (CO 2 .)

6. Оксид водню – … ( Вода.)

7. Нашатирний спирт - ... ( 10% водний розчин аміаку.)

8. Солі азотної кислоти – … ( Нітрати- KNO 3 , Ca(NO 3) 2 , NaNO 3 .)

9. Природний газ – … (Метан CН 4 .)

Антоніми

Напишіть хімічні терміни протилежні за значенням запропонованим.

1. Окислювач – … ( Відновлювач.)

2. Донор електронів – … ( Акцептор електрони.)

3. Кислотні властивості – … ( Основні властивості.)

4. Дисоціація – … ( Асоціація.)

5. Адсорбція – … ( Десорбція.)

6. Анод – … ( Катод.)

7. Аніон – … ( Катіон.)

8. Метал – … ( Неметал.)

9. Вихідні речовини – … ( Продукти реакції.)

Пошук закономірностей

Встановіть ознаку, що поєднує вказані речовини та явища.

1. Алмаз, карбін, графіт - ... ( Алотропні модифікації вуглецю.)

2. Скло, цемент, цегла – … ( Будівельні матеріали.)

3. Дихання, гниття, виверження вулкана - ... ( Процеси, що супроводжуються виділенням вуглекислого газу.)

4. СО, 2, СН 4, SiH 4 - … ( Сполуки елементів IV групи.)

5. NaHCO 3 , CaCO 3 , CO 2 , H 2 CO 3 - … ( Кисневі сполуки вуглецю.)

Про те, наскільки небезпечний чадний газ для людини, знають усі, кому доводилося стикатися з роботою опалювальних систем, — печей, казанів, бойлерів, водогрійних колонок, розрахованих на побутове паливо у будь-якій його формі. Нейтралізувати його в газовому стані досить складно, ефективних домашніх способів боротися з чадним газом не існує, тому більшість захисних заходів спрямована на попередження і своєчасне виявлення чаду в повітрі.

Властивості токсичної речовини

У природі та властивостях чадного газу немає нічого незвичайного. По суті, це продукт часткового окислення вугілля або вугільних видів палива. Формула чадного газу проста і нехитра - СО, в хімічних термінах - монооксид вуглецю. Один атом вуглецю з'єднаний із атомом кисню. Так влаштована природа процесів горіння органічного палива, що чадний газ є невід'ємною частиною будь-якого полум'я.

Вугілля, споріднені з ним види палива, торф, дрова при нагріванні в топці газифікуються в чадний газ, і тільки потім допалюються припливом повітря. Якщо чад просочився з камери горіння в приміщення, то він залишатиметься в стабільному стані до моменту, коли вентиляцією чадний потік буде винесений з кімнати або накопичуватися, заповнюючи весь простір від підлоги до стелі. В останньому випадку врятувати положення може лише електронний датчик чадного газу, який реагує на найменше підвищення концентрації токсичного чаду в атмосфері приміщення.

Що необхідно знати про чадний газ:

• У стандартних умовах щільність чадного газу - 1,25 кг/м3, що дуже близько до питомої ваги повітря 1,25 кг/м3. Гарячий і навіть теплий монооксид легко піднімається під стелю, у міру остигання осідає і перемішується з повітрям;
• Чадний газ не має смаку, кольору та запаху, навіть в умовах високої концентрації;
• Для початку утворення чадного газу достатньо нагріти метал, що контактує з вуглецем, до температури 400-500 про С;
• Газ здатний горіти у повітрі з виділенням великої кількості тепла, приблизно 111 кДж/моль.

Небезпечним є не тільки вдихання чадного газу, газоповітряна суміш здатна вибухати при досягненні об'ємної концентрації від 12,5% до 74%. В цьому сенсі газова сумішсхожа на побутовий метан, але набагато небезпечніший за мережевий газ.

Метан легший за повітря і менш токсичний при вдиханні, крім того, завдяки додаванню до газового потоку спеціальної присадки – меркаптану, його наявність у приміщенні легко вловити по запаху. При невеликій загазованості кухні можна без наслідків для здоров'я увійти в приміщення і провітрити його.

З чадним газом все складніше. Близька спорідненість ЗІ та повітря перешкоджає ефективному видаленню токсичної газової хмари. У міру охолодження хмара газу поступово осідатиме в області підлоги. Якщо спрацював датчик чадного газу, або виявився витік продуктів горіння з печі або котла на твердому паливі, необхідно негайно вживати заходів до провітрювання, інакше першими постраждають діти та домашні вихованці.

Подібна властивість чадної хмари раніше широко використовувалася для боротьби з гризунами і тарганами, але ефективність газової атаки значно нижча від сучасних засобів, а ризик заробити отруєння незрівнянно вище.

До відома! Газова хмара СО, за відсутності вентиляції, здатна зберігати свої властивості без змін тривалий час.

За наявності підозри у накопиченні чадного газу в підвальних приміщеннях, підсобках, котельнях, льохах насамперед необхідно забезпечити максимальне провітрювання з кратністю газообміну 3-4 одиниці протягом години.

Умови появи чаду в приміщенні

Монооксид вуглецю можна отримати за допомогою десятків варіантів хімічних реакційАле для цього необхідні специфічні реактиви та умови їх взаємодії. Ризик заробити отруєння газом у такий спосіб практично дорівнює нулю. Основними причинами появи чадного газу в котельні або в приміщенні кухні залишаються два фактори:

• Погана тяга та часткове перетікання продуктів горіння з вогнища горіння до приміщення кухні;
• Неправильна експлуатація котельного, газового та пічного обладнання;
• Пожежі та локальні осередки займання пластику, проводки, полімерних покриттів та матеріалів;
• Гази, що відходять з каналізаційних комунікацій.

Джерелом чадного газу може стати вторинне горіння золи, пухких відкладень сажі в димарях, кіптяву і смола, що в'їлися в цегляну кладку камінних полиць та сажогасників.

Найчастіше джерелом газового ЗІ стають вугілля, що тліє, догоряють в топці при закритій засувці. Особливо багато виділяється газу при термічному розкладанні дров без повітря, приблизно половину газової хмари займає чадний газ. Тому будь-які експерименти з копченням м'яса та риби на серпанку, що отримується від тліючої стружки, повинні виконуватися тільки на відкритому повітрі.

Незначна кількість чадного газу може з'являтися і в процесі приготування їжі. Наприклад, усі, хто стикався з установкою на кухні газових опалювальних котлів із закритою топкою, знають, як реагують датчики чадного газу на смажену картоплю чи будь-які продукти, приготовані в киплячому маслі.

Підступний характер чадного газу

Головна небезпека монооксиду вуглецю полягає в тому, що неможливо відчути та відчути його присутність в атмосфері приміщення до того моменту, як газ потрапить з повітрям до органів дихання та розчиниться у крові.

Наслідки від вдихання ЗІ залежать від концентрації газу в повітрі та тривалості перебування у приміщенні:

• Головний біль, нездужання та розвиток сонливого стану починається при об'ємному вмісті газу в повітрі 0,009-0,011%. Фізично здорова людина здатна витримати до трьох годин перебування у загазованій атмосфері;
• Нудота, сильний біль у м'язах, судоми, непритомність, втрата орієнтації можуть розвинутися при концентрації 0,065-0,07%. Час перебування у приміщенні досі настання невідворотних наслідків всього1,5-2 год;
• При концентрації чадного газу вище 0,5%, навіть кілька секунд перебування в загазованому просторі означають летальний кінець.

Навіть якщо людина благополучно самостійно вибралася з приміщення з високою концентрацією чадного газу, все одно знадобиться медична допомога та використання антидотів, оскільки наслідки отруєння кровоносної системи та порушення кровообігу мозку все одно виявляться, лише трохи пізніше.

Молекули чадного газу добре поглинаються водою та сольовими розчинами. Тому як перший підручний засіб захисту нерідко використовуються звичайні рушники, серветки, змочені будь-якою доступною водою. Це дозволяє зупинити потрапляння чадного газу в організм на кілька хвилин, доки з'явиться можливість залишити приміщення.

Нерідко цією властивістю монооксиду вуглецю зловживають деякі власники опалювальної апаратури, в якій вбудовані датчики. При спрацьовуванні чутливого сенсора замість провітрювання приміщення часто прилад просто накривають мокрим рушником. Як результат, після десятка подібних маніпуляцій датчик чадного газу виходить з ладу, і на порядок зростає ризик заробити отруєння.

Технічні системи реєстрації чадного газу

По суті, сьогодні існує лише один спосіб успішно боротися з чадним газом, використовувати спеціальні електронні прилади та датчики, що реєструють перевищення концентрації СО у приміщенні. Можна, звичайно, зробити простіше, наприклад, облаштувати потужну вентиляцію, як це роблять любителі відпочинку біля справжнього цегляного каміна. Але в подібному рішенні є певний ризик заробити отруєння чадним газом при зміні напрямку тяги в трубі, а крім того, жити під сильним протягом теж не дуже корисно здоров'ю.

Влаштування датчиків наявності чадного газу

Проблема контролю за вмістом чадного газу в атмосфері житлових та підсобних приміщень на сьогодні настільки ж злободенно, як і наявність пожежної чи охоронної сигналізації.

У спеціалізованих салонах опалювального та газового обладнання можна придбати кілька варіантів приладів контролю за вмістом газу:

• хімічні сигналізатори;
• Інфрачервоні сканери;
• Твердотільні датчики.

Чутливий сенсор приладу зазвичай комплектується електронною платою, що забезпечує живлення, калібрування та перетворення сигналу на зрозумілу форму індикації. Це можуть бути просто зелені та червоні світлодіоди на панелі, звукова сирена, цифрова інформація для видачі сигналу в комп'ютерну мережу або імпульс для автоматичного клапану, що перекриває подачу побутового газу до опалювального котла.

Зрозуміло, що використання датчиків з керованим замикаючим клапаном є вимушеним заходом, але найчастіше виробники опалювального обладнання навмисно вбудовують захист від дурня, щоб уникнути всіляких маніпуляцій з безпекою газового обладнання.

Хімічні та твердотільні прилади контролю

Найбільш дешева та доступна версія датчика з хімічним індикатором виготовляється у вигляді сітчастої колби, що легко проникне для повітря. Усередині колби знаходиться два електроди, розділені пористою перегородкою, просоченою розчином лугу. Поява чадного газу призводить до карбонізації електроліту, провідність сенсора різко падає, що негайно зчитується електронікою як сигнал тривоги. Після встановлення прилад знаходиться в неактивному стані і не спрацьовує доти, доки в повітрі не з'являться сліди чадного газу, що перевищують допустиму концентрацію.

У твердотільних датчиках замість просоченого лугом шматка азбесту використовуються двошарові пакети з діоксидів олова та рутенію. Поява газу в повітрі викликає пробій між контактами сенсорного пристрою та автоматично запускає сигнал тривоги.

Сканери та електронні сторожа

Інфрачервоні датчики, що працюють за принципом сканування навколишнього повітря. Вбудований інфрачервоний сенсор сприймає світіння лазерного світлодіода, і зміни інтенсивності поглинання газом теплового випромінювання спрацьовує тригерное пристрій.

СО дуже добре поглинає теплову частину спектра, тому подібні прилади працюють у режимі сторожа чи сканера. Результат сканування може видаватися у вигляді двоколірного сигналу або індикації величини вмісту чадного газу повітря на цифровій або лінійній шкалі.

Який датчик краще

Для правильного підбору сенсора наявності чадного газу необхідно враховувати режим роботи та характер приміщення, в якому необхідно встановити сенсорний пристрій. Наприклад, хімічні датчики, які вважаються застарілими, чудово працюють в умовах котелень та підсобних приміщень. Недорогий прилад для виявлення чадного газу можна встановити на дачі або майстерні. На кухні сітка швидко покривається пилом та жировими відкладеннями, що різко знижує чутливість хімічної колбочки.

Напівпровідникові сенсори чадного газу працюють однаково добре в будь-яких умовах, але для їх функціонування потрібне потужне зовнішнє джерело живлення. Вартість приладу вища за ціну на хімічні сенсорні системи.

Інфрачервоні датчики сьогодні найбільш поширені. Вони активно використовують для комплектації систем безпеки квартирних котлів індивідуального опалення. При цьому чутливість системи контролю практично не змінюється з часом через пил або температуру повітря. Мало того, такі системи, як правило, мають вбудовані механізми тестування та калібрування, що дозволяє періодично перевіряти їхню працездатність.

Встановлення приладів контролю за вмістом чадного газу

Сенсори, які здійснюють контроль за вмістом чадного газу, повинні встановлюватися та обслуговуватися виключно профільними фахівцями. Періодично прилади підлягають перевірці, калібруванні, обслуговуванню та заміні.

Датчик повинен встановлюватися на відстані від джерела газу від 1 до 4 м, корпус або виносні сенсори кріпляться на висоті 150 см над рівнем підлоги і обов'язково калібруються по верхньому і нижньому порозі чутливості.

Термін служби квартирних датчиків чадного газу становить 5 років.

Висновок

Боротьба з утворенням чадного газу вимагає акуратності та відповідального ставлення до встановленої апаратури. Будь-які експерименти з сенсорами, особливо напівпровідникового типу, різко знижують чутливість приладу, що зрештою призводить до збільшення вмісту чадного газу в атмосфері кухні та всієї квартири, повільному отруєнню всіх її мешканців. Проблема контролю чадного газу є настільки серйозною, що, можливо, використання сенсорів у майбутньому можуть зробити обов'язковим для всіх категорій індивідуального опалення.

Дата публікації 28.01.2012 12:18

Чадний газ- оксид вуглецю, про який занадто часто доводиться чути, якщо йдеться про отруєння продуктами горіння, нещасні випадки у промисловості або навіть у побуті. В силу особливих отруйних властивостей цієї сполуки звичайна домашня газова колонка може спричинити загибель цілої сім'ї. Прикладів тому – сотні. Але чому так відбувається? Що таке чадний газ насправді? Чим він небезпечний для людини?

Що таке чадний газ, формула, основні властивості

Чадний газ, формулаякого дуже проста і позначає союз атома кисню і вуглецю - CO - одне з найбільш отруйних газоподібних сполук. Але на відміну від багатьох інших небезпечних речовин, які використовуються тільки для вирішення вузьких промислових завдань, хімічне забруднення монооксидом вуглецю може виникнути в ході звичайних хімічних процесів, можливих навіть у побуті.

Втім, перш ніж перейти до того, як відбувається синтез цієї речовини, розглянемо, що таке чадний газзагалом і які його основні фізичні властивості:

• безбарвний газ без смаку та запаху;
• вкрай низькі температури плавлення та кипіння: -205 і -191,5 градусів за Цельсієм відповідно;
• щільність 0,00125 г/куб.
• дуже горючий з високою температуроюгоріння (до 2100 градусів за Цельсієм).

Утворення чадного газу

У побуті чи промисловості утворення чадного газузазвичай відбувається одним з кількох достатньо простих способів, що легко пояснює ризик випадкового синтезу цієї речовини з ризиком для персоналу підприємства чи мешканців будинку, де виникла несправність опалювального обладнання чи порушена техніка безпеки. Розглянемо основні шляхи утворення монооксиду вуглецю:

• горіння вуглецю (вугілля, коксу) або його сполук (бензину та іншого рідкого палива) в умовах нестачі кисню. Як неважко здогадатися, дефіцит свіжого повітря, небезпечний з погляду ризику синтезу чадного газу, легко виникає у двигунах внутрішнього згоряння, побутових колонках з порушеною вентиляцією, промислових та звичайних печах;
• взаємодія звичайного вуглекислого газу із розпеченим вугіллям. Такі процеси відбуваються в печі постійно і повністю оборотні, але, за умови вже згаданої нестачі кисню, при закритій заслінці, чадний газ утворюється в значно більших кількостях, що становить смертельну небезпеку для людей.

Чим небезпечний чадний газ?

У достатній концентрації чадний газ, властивостіякого пояснюють його високу хімічну активність, надзвичайно небезпечний для людського життята здоров'я. Суть такого отруєння насамперед у тому, що молекули цієї сполуки миттєво пов'язують гемоглобін крові і позбавляють його здатності переносити кисень. Таким чином, монооксид вуглецю знижує рівень клітинного дихання із найсерйознішими наслідками для організму.

Відповідаючи на запитання " Чим небезпечний чадний газ?варто згадати і те, що, на відміну від багатьох інших токсичних речовин, людина не відчуває ніякого специфічного запаху, не відчуває неприємних відчуттів і не здатна розпізнати його наявність у повітрі будь-якими іншими способами, не маючи спеціального обладнання. В результаті постраждалий просто не приймає ніяких заходів для того, щоб врятуватися, а коли дія чадного газу (сонливість і втрата свідомості) стає очевидною, може бути вже запізно.

Чадний газ призводить до смерті протягом години при концентрації повітря понад 0,1%. При цьому вихлоп цілком звичайного легкового автомобіля міститься від 1,5 до 3% цієї речовини. І це ще за умови гарного стану двигуна. Це легко пояснює той факт, що отруєння чадним газомчасто виникає саме у гаражах або всередині машини, загерметизованої снігом.

Інші найнебезпечніші випадки, в яких люди отруїлися чадним газом у побуті чи на роботі - це...

• перекриття чи поломка вентиляції опалювальної колонки;
• неписьменне використання дров'яних або вугільних печей;
• на пожежах у закритих приміщеннях;
• поблизу жвавих автомобільних магістралей;
• на промислових підприємствах, де активно використовують монооксид вуглецю.