Carbonio: caratteristiche degli elementi e proprietà chimiche. Produzione di monossido di carbonio
| monossido di carbonio CO | Anidride carbonica CO2 |
| Ricevuta | |
| CO 2 + C → 2CO (quando riscaldato) 2C + O 2 (carenza) → 2CO | CaCO 3 → CaO + CO 2 (860 o C) CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O C + O 2 (in eccesso) → CO 2 |
| Proprietà fisiche | |
| Il gas è incolore e inodore, leggermente più leggero dell'aria, leggermente solubile in acqua. | Il gas è incolore e inodore, più pesante dell'aria, moderatamente solubile in acqua e capace di sublimazione allo stato solido (“ghiaccio secco”). |
| CO | CO2 |
| Struttura della molecola | |
| C ≡ O (σ + 2π): il secondo legame π si forma trasferendo la coppia elettronica solitaria dell'ossigeno nell'orbitale vacante dell'atomo di carbonio. Molecola polare lineare, capace di interazione donatore-accettore: Ni + 5CO → Ni(CO) 5 – nichel pentacarbonile | O = C = O due doppi legami (σ + π), molecola lineare non polare simmetrica |
| Azione fisiologica | |
| È tossico perché è un bloccante: Hb + CO → Hb. CO – carbossiemoglobina, 210 volte più potente dell’ossiemoglobina Hb. O2. | Partecipa all'atto di inspirazione, poiché attiva il centro respiratorio del cervello. |
| Posto nella classificazione degli ossidi | |
| Ossido che non forma sale Eccezione: CO + NaOH → HCOONa formiato di sodio fuso | Ossido acido CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2 - reazione qualitativa alla CO 2: con acqua di calce si forma un precipitato bianco, dissolvendosi nel gas in eccesso. CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 CO 2 + Na 2 O → Na 2 CO 3 CO 2 + Na 2 SiO 3 + H 2 O → Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓ |
| Attività redox | |
| Forte agente riducente CuO + CO → Cu + CO 2 CO + Cl 2 → COCl 2 (fosgene) | Agente ossidante debole 2Mg + CO 2 → 2MgO + C |
Acido carbonico H 3 CO 3– debole, dibasico, instabile.
СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 - ↔ 2Н + + СО 3 2-
Forma 2 file di sali: carbonati medi (Na 2 CO 3) e bicarbonati acidi (NaHCO 3)
Reazione qualitativa ai sali dell'acido carbonico: sotto l'influenza di acidi forti liberano un gas incolore e inodore:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Transizione reciproca di carbonati e idrocarbonati:
Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → 2NaНСО 3
NaHCO 3 + NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O oppure 2NaHCO 3 (t 0) → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O
Proprietà comuni del sale dei carbonati:
Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3 ↓
Na 2 CO 3 + CaCl 2 → 2NaCl + CaCO 3 ↓
I carbonati solubili vengono idrolizzati dall'anione:
CO 3 2- + HON ↔ HCO 3 - + OH -
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH
Applicazione del carbonio e dei suoi composti:
La CO 2 viene utilizzata come “ghiaccio secco” e si trova nelle acque minerali naturali. CO e coke (C) sono agenti riducenti metallurgici. Il carbone attivo viene utilizzato nelle maschere antigas e nei filtri dell'acqua domestici, in medicina per rimuovere le tossine dal corpo e come catalizzatore di assorbimento. Il carbone viene utilizzato come combustibile.
Na2CO3. 10H 2 O – carbonato di sodio.
NaHCO3 – bicarbonato di sodio.
(NH 4) 2 CO 3 è la base dell'agente lievitante dell'impasto.
COCl 2 – fosgene – un agente di guerra chimica.
K 2 CO 3 – potassio – fertilizzante potassico.
CaCO 3 – gesso, marmo, calcare.
Posizione nel PSHE: Z = 14, 3° periodo, IV gruppo (principale).
Formula elettronica: 1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 Zr 2
Scala dello stato di ossidazione: +4: SiO2, H2SiO3, Na2SiO3
– 4: Mg2Si, SiH4
Trovare in natura: il secondo elemento della crosta terrestre dopo l'ossigeno: SiO 2 - quarzo, sabbia, cristallo di rocca; silicati e alluminosilicati (argille, caolino, mica, feldspato). Le diatomee e le spugne di silicio accumulano silicio.
Ricevuta: quando riscaldato
1) SiO2 (silice) + 2Mg → 2MgO + Si
2) SiO2 + C → Si + CO2
3) 3SiO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Si
4) SiCl4 + 2Zn → 2ZnCl2 + Si
Formato amorfo il silicio è una polvere marrone. Quando si ricristallizza (evaporazione ad alta temperatura seguita da condensazione) si forma cristallo silicio - cristalli grigi con lucentezza metallica e proprietà semiconduttrici.
Proprietà chimiche:
1) Restaurativo(prevalere):
Si + 2F 2 → SiF 4 (fluoruro di silicio (IV)) – a temperatura ambiente, alla luce
Si + O 2 → SiO 2 (ossido di silicio (IV)) – 600 o C
3Si + 2N 2 → Si 3 N 4 (nitruro di silicio (IV)) – 1000 o C
Si + C → SiC (carburo di silicio (carborundum)) – fusione 2000 o C
Si + 2S → SiS 2 (solfuro di silicio) – 600 o C
Si + 2Cl 2 → SiCl 4 (cloruro di silicio) – 400 o C
Si + 2H 2 O (vapore) → SiO 2 + 2H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2
3Si + 4HNO 3 + 18HF → 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8H 2 O (acido esafluorosilicico)
CON azoto E zolfo concentrato acidi e idrogeno silicio non reagisce .
2) Proprietà ossidative il silicio si manifesta solo nelle reazioni con i metalli:
2Mg + Si → Mg 2 Si (silicidio di magnesio)
Composti del silicio
Silano SiH 4– gas velenoso incolore, si accende spontaneamente nell'aria; ha un carattere neutro.
Mg 2 Si + 4HCl → 2MgCl 2 + SiH 4 (la reazione è difficile con l'acqua, poiché si forma Mg(OH) 2 insolubile)
SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O
Ossido di silicio (IV) SiO 2
Acido silicico H2SiO3: insolubile (precipitato vetroso), il più debole degli acidi minerali.
Ricevuta:
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3 ↓
SiCl 4 + 3H 2 O → H 2 SiO 3 ↓ + 4HCl
SiS 2 + 3H 2 O → H 2 SiO 3 ↓ + 2H 2 S
Proprietà chimiche:
1) Si dissolve negli alcali: H 2 SiO 3 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + 2H 2 O
2) Si decompone quando riscaldato: H 2 SiO 3 → H 2 O + SiO 2
Silicati: solubile solo nei metalli alcalini.
Proprietà comuni del sale:
Na2SiO3 + BaCl2 → 2NaCl + BaSiO3 ↓
Na2SiO3 + Ca(OH)2 → CaSiO3 + 2NaOH
Le soluzioni di silicato hanno un ambiente alcalino a causa dell'idrolisi:
Na2SiO3 + HON ↔ NaHSiO3 + NaOH
Applicazione del silicio e dei suoi composti:
Il carborundum viene utilizzato in odontoiatria per la macinazione delle otturazioni. SiO 2 (quarzo) – negli strumenti ottici e cronometrici. Na 2 SiO 3 è la base della colla per ufficio e del vetro. I composti del silicio sono la base dell'industria della ceramica e del cemento.
Il monossido di carbonio, o monossido di carbonio (CO), è un gas incolore, inodore e insapore. Brucia con una fiamma blu, come l'idrogeno. Per questo motivo, i chimici lo confusero con l'idrogeno nel 1776 quando per la prima volta produssero monossido di carbonio riscaldando l'ossido di zinco con il carbonio. La molecola di questo gas ha un forte triplo legame, come la molecola di azoto. Ecco perché ci sono alcune somiglianze tra loro: i punti di fusione e di ebollizione sono quasi gli stessi. La molecola di monossido di carbonio ha un elevato potenziale di ionizzazione.
Quando il monossido di carbonio si ossida, forma anidride carbonica. Questa reazione rilascia una grande quantità di energia termica. Ecco perché il monossido di carbonio viene utilizzato negli impianti di riscaldamento.
Il monossido di carbonio a basse temperature quasi non reagisce con altre sostanze, ad alte temperature la situazione è diversa. Le reazioni di addizione di varie sostanze organiche avvengono molto rapidamente. Una miscela di CO e ossigeno in determinate proporzioni è molto pericolosa a causa della possibilità di esplosione.
Produzione di monossido di carbonio
In condizioni di laboratorio, il monossido di carbonio viene prodotto mediante decomposizione. Si verifica sotto l'influenza dell'acido solforico concentrato caldo o quando lo passa attraverso l'ossido di fosforo. Un altro metodo consiste nel riscaldare una miscela di acido formico e ossalico ad una certa temperatura. La CO2 sviluppata può essere rimossa da questa miscela facendola passare attraverso acqua baritica (una soluzione satura).
Pericolo monossido di carbonio
Il monossido di carbonio è estremamente pericoloso per l'uomo. Provoca gravi avvelenamenti e spesso può causare la morte. Il fatto è che il monossido di carbonio ha la capacità di reagire con l'emoglobina nel sangue, che trasporta l'ossigeno a tutte le cellule del corpo. Come risultato di questa reazione, si forma la carboemoglobina. A causa della mancanza di ossigeno, le cellule soffrono la fame.
Si possono identificare i seguenti sintomi di avvelenamento: nausea, vomito, mal di testa, perdita della visione dei colori, difficoltà respiratoria e altri. Una persona che soffre di avvelenamento da monossido di carbonio deve ricevere il primo soccorso il prima possibile. Per prima cosa devi portarlo fuori all'aria aperta e mettergli un batuffolo di cotone imbevuto di ammoniaca sul naso. Successivamente, strofina il petto della vittima e applica degli elettrodi riscaldanti sulle sue gambe. Si consigliano molti liquidi caldi. Dovresti chiamare un medico immediatamente dopo aver rilevato i sintomi.
Sono noti due ossidi di carbonio: CO e CO 2 .
Monossido di carbonio (II) CO (monossido di carbonio). Nella molecola di questo ossido, l'atomo di carbonio si trova in uno stato non eccitato. A causa di due elettroni p, forma due legami con l'atomo di ossigeno. Il terzo legame è formato da un meccanismo donatore-accettore, dove l'ossigeno è il donatore di una coppia di elettroni, che l'atomo di carbonio accetta nell'orbitale libero 2p.
Monossido di carbonio (II) La CO si forma durante la combustione del carbone in mancanza di ossigeno. Viene prodotto industrialmente facendo passare l'anidride carbonica sul carbone caldo:
CO2+C = 2CO
In condizioni di laboratorio, la CO si ottiene mediante l'azione dell'acido solforico concentrato sull'acido formico quando riscaldato (H 2 SO 4 porta via l'acqua):
HCOOH®H2O+CO
Il monossido di carbonio (II) CO è un gas incolore e inodore. Molto
leggermente solubile in acqua. Velenoso. Contenuto di CO consentito in
locali industriali è di 0,03 mg in 1 litro d'aria. Si trova in quantità potenzialmente letali nei gas di scarico delle automobili. L'effetto velenoso è
che interagisce irreversibilmente con l'emoglobina del sangue,
Di conseguenza, il trasferimento di ossigeno dai polmoni al
Chimicamente la CO è un composto inerte (a basse temperature). Quando la temperatura sale a 200°C ed una pressione di 15 10 5 Pa, il monossido di carbonio reagisce con NaOH formando sale sodico dell'acido formico:
L'ossidazione a CO 2 avviene alla temperatura di 700°C: 2CO + O 2 = 2CO 2
Quando interagiscono con il vapore acqueo, si formano CO 2 e H 2: CO + H 2 O®CO 2 + H 2
La CO è un agente riducente energetico. Riduce molti metalli dai loro ossidi, che viene utilizzato in metallurgia per ottenere metalli dai minerali:
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
In presenza di catalizzatori (platino o carbone attivo) o sotto l'influenza della luce solare diretta, il monossido di carbonio si combina con il cloro per formare un gas estremamente velenoso: il fosgene:
СО+Сl 2 ®СОСl 2
Unica è la capacità del monossido di carbonio (II) di formare composti insoliti (complessi) chiamati carbonili con alcuni metalli a temperature e pressioni elevate:
In condizioni normali, i liquidi sono i carbonili Ni(CO) 4 , Fe(CO) 5 , Ru(CO) 5 , Os(CO) 5 . Tutti gli altri sono sostanze cristalline. I carbonili metallici sono diamagnetici, indicando la presenza di elettroni accoppiati. Tutti sono altamente resistenti a vari prodotti chimici. Indipendenza relativa nell'interpretazione del comportamento s - e gli elettroni p ci permettono di comprendere la peculiarità della struttura elettronica dei complessi carbonilici. Se un metallo, quando si combina con un ligando, mostra bassi valori di valenza, allora nei legami s la carica viene trasferita dal ligando al metallo, e nei legami p, al contrario, dal metallo al ligando. Di conseguenza, l'atomo di metallo entra in uno stato vicino al neutro. Questo è esattamente il modo in cui si comporta la molecola di CO, agendo da accettore in p - connessioni.
Quando riscaldati, i carbonili metallici si decompongono in CO e metallo, che viene utilizzato per ottenere metalli di elevata purezza.
Monossido di carbonio (IV) CO2 (diossido di carbonio) Si forma in natura durante la combustione e il decadimento delle sostanze organiche. Contenuto nell'aria (frazione in volume 0,03%), così come in molte sorgenti minerali (Narzan, Borjomi). Rilasciato durante la respirazione di animali e piante.
In laboratorio si può ottenere per azione di acidi diluiti sui carbonati:
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O
Nell'industria si ottiene bruciando il calcare:
CaCO3 = CaO + CO2
Formula strutturale della molecola di CO 2: O=C=O. Ha una forma lineare. Il legame tra carbonio e ossigeno è polare. Tuttavia, a causa della disposizione simmetrica dei legami, la stessa molecola di CO2 non è polare.
In condizioni normali, la CO2 è un gas incolore, 1,5 volte più pesante dell'aria. Solubile in acqua (a 0°C 1,7 l CO 2 in 1 l H 2 O). Non supporta la combustione o la respirazione, ma serve come fonte di nutrimento per le piante verdi. Con un forte raffreddamento, la CO 2 cristallizza sotto forma di una massa bianca simile alla neve che, una volta compressa, evapora molto lentamente, abbassando la temperatura ambiente. Questo spiega il suo utilizzo come “ghiaccio secco”.
Il carbonio forma due ossidi estremamente stabili (CO e CO 2), tre ossidi molto meno stabili (C 3 O 2, C 5 O 2 e C 12 O 9), un certo numero di ossidi instabili o poco studiati (C 2 O, C 2 O 3 ecc.) e ossido di grafite non stechiometrico. Tra gli ossidi elencati, CO e CO 2 svolgono un ruolo speciale.
DEFINIZIONE
Monossido di carbonio In condizioni normali, un gas infiammabile è incolore e inodore.
È piuttosto tossico a causa della sua capacità di formare un complesso con l'emoglobina, che è circa 300 volte più stabile del complesso ossigeno-emoglobina.
DEFINIZIONE
Diossido di carbonio in condizioni normali è un gas incolore, circa 1,5 volte più pesante dell'aria, grazie al quale può essere versato come un liquido da un recipiente all'altro.
La massa di 1 litro di CO 2 in condizioni normali è 1,98 g La solubilità dell'anidride carbonica in acqua è bassa: 1 volume di acqua a 20 o C scioglie 0,88 volumi di CO 2 e a 0 o C - 1,7 volumi.
L'ossidazione diretta del carbonio in mancanza di ossigeno o aria porta alla formazione di CO, con una quantità sufficiente di essi si forma CO 2. Alcune proprietà di questi ossidi sono presentate in tabella. 1.
Tabella 1. Proprietà fisiche degli ossidi di carbonio.
Produzione di monossido di carbonio
La CO pura può essere ottenuta in laboratorio disidratando l'acido formico (HCOOH) con acido solforico concentrato a ~140 °C:
HCOOH = CO+H2O.
In piccole quantità l'anidride carbonica può essere facilmente ottenuta per azione degli acidi sui carbonati:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2.
Su scala industriale, la CO 2 viene prodotta principalmente come sottoprodotto nel processo di sintesi dell'ammoniaca:
CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2;
CO + H2O = CO2 + H2.
Grandi quantità di anidride carbonica vengono prodotte bruciando il calcare:
CaCO3 = CaO + CO2.
Proprietà chimiche del monossido di carbonio
Il monossido di carbonio è chimicamente reattivo alle alte temperature. Risulta essere un forte agente riducente. Reagisce con ossigeno, cloro, zolfo, ammoniaca, alcali, metalli.
CO + NaOH = Na(HCOO) (t = 120 - 130 oC, p);
CO + H 2 = CH 4 + H 2 O (t = 150 - 200 o C, cat. Ni);
CO + 2H 2 = CH 3 OH (t = 250 - 300 oC, cat. CuO/Cr 2 O 3);
2CO + O 2 = 2CO 2 (cat. MnO 2 /CuO);
CO + Cl 2 = CCl 2 O(t = 125 - 150 oC, kat. C);
4CO + Ni = (t = 50 - 100 oC);
5CO + Fe = (t = 100 - 200 oC, p).
L'anidride carbonica presenta proprietà acide: reagisce con gli alcali e l'ammoniaca idrato. Ridotto da metalli attivi, idrogeno, carbonio.
CO2 + NaOH diluito = NaHCO3;
CO2 + 2NaOH conc = Na2CO3 + H2O;
CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + H2O;
CO2 + BaCO3 + H2O = Ba(HCO3)2;
CO2 + NH3×H2O = NH4HCO3;
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 o C, cat. Cu 2 O);
CO2 + C = 2CO (t > 1000 oC);
CO2+2Mg = C+2MgO;
2CO2 + 5Ca = CaC2 + 4CaO (t = 500 oC);
2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2.
Applicazioni del monossido di carbonio
Il monossido di carbonio è ampiamente utilizzato come combustibile sotto forma di gas generatore o gas d'acqua e si forma anche quando molti metalli vengono separati dai loro ossidi mediante riduzione con carbone. Il gas produttore viene prodotto facendo passare l'aria attraverso il carbone caldo. Contiene circa il 25% di CO, il 4% di CO2 e il 70% di N2 con tracce di H2 e CH4 62.
L'uso dell'anidride carbonica è spesso dovuto alle sue proprietà fisiche. Viene utilizzato come agente refrigerante, per gasare le bevande, nella produzione di plastica leggera (espansa) e anche come gas per creare un'atmosfera inerte.
Esempi di risoluzione dei problemi
ESEMPIO 1
ESEMPIO 2
| Esercizio | Determina quante volte il monossido di carbonio (IV)CO 2 è più pesante dell'aria. |
| Soluzione | Il rapporto tra la massa di un dato gas e la massa di un altro gas preso nello stesso volume, alla stessa temperatura e alla stessa pressione è chiamato densità relativa del primo gas rispetto al secondo. Questo valore mostra quante volte il primo gas è più pesante o più leggero del secondo gas. Si considera che il peso molecolare relativo dell'aria sia 29 (tenendo conto del contenuto di azoto, ossigeno e altri gas nell'aria). Va notato che il concetto di "massa molecolare relativa dell'aria" viene utilizzato in modo condizionale, poiché l'aria è una miscela di gas. D aria (CO 2) = M r (CO 2) / M r (aria); D aria (CO 2) = 44 / 29 = 1.517. M r (CO 2) = A r (C) + 2×A r (O) = 12 + 2× 16 = 12 + 32 = 44. |
| Risposta | Il monossido di carbonio (IV)CO 2 è 1.517 volte più pesante dell'aria. |
Tutto ciò che ci circonda è costituito da composti di vari elementi chimici. Respiriamo non solo aria, ma un composto organico complesso contenente ossigeno, azoto, idrogeno, anidride carbonica e altri componenti necessari. L'influenza di molti di questi elementi sul corpo umano in particolare e sulla vita sulla Terra in generale non è stata ancora completamente studiata. Per comprendere i processi di interazione di elementi, gas, sali e altre formazioni tra loro, nel corso scolastico è stata introdotta la materia "Chimica". L'ottavo anno è l'inizio delle lezioni di chimica secondo il programma di istruzione generale approvato.
Uno dei composti più comuni presenti sia nella crosta terrestre che nell'atmosfera è l'ossido. Un ossido è un composto di qualsiasi elemento chimico con un atomo di ossigeno. Anche la fonte di tutta la vita sulla Terra, l'acqua, è l'ossido di idrogeno. Ma in questo articolo non parleremo degli ossidi in generale, ma di uno dei composti più comuni: il monossido di carbonio. Questi composti si ottengono unendo atomi di ossigeno e carbonio. Questi composti possono contenere quantità variabili di atomi di carbonio e ossigeno, ma esistono due composti principali di carbonio e ossigeno: monossido di carbonio e anidride carbonica.
Formula chimica e metodo per produrre il monossido di carbonio
Qual è la sua formula? Il monossido di carbonio è abbastanza facile da ricordare: CO. La molecola di monossido di carbonio è formata da un triplo legame, quindi ha una forza di legame abbastanza elevata e ha una distanza internucleare molto piccola (0,1128 nm). L'energia di rottura di questo composto chimico è 1076 kJ/mol. Un triplo legame si verifica perché l'elemento carbonio ha un orbitale p nella sua struttura atomica che non è occupato da elettroni. Questa circostanza crea l'opportunità per l'atomo di carbonio di diventare un accettore di una coppia di elettroni. L'atomo di ossigeno, al contrario, ha una coppia di elettroni non condivisa in uno degli orbitali p, il che significa che ha capacità di donazione di elettroni. Quando questi due atomi si uniscono, oltre ai due legami covalenti, ne appare un terzo: un legame covalente donatore-accettore.
Esistono vari modi per produrre CO. Uno dei più semplici è il passaggio dell'anidride carbonica sul carbone caldo. In laboratorio, il monossido di carbonio viene prodotto utilizzando la seguente reazione: l'acido formico viene riscaldato con acido solforico, che separa l'acido formico in acqua e monossido di carbonio.
La CO viene rilasciata anche quando vengono riscaldati l'acido ossalico e solforico.
Proprietà fisiche della CO
Il monossido di carbonio (2) ha le seguenti proprietà fisiche: è un gas incolore senza odore pronunciato. Tutti gli odori estranei che compaiono durante una perdita di monossido di carbonio sono prodotti della decomposizione delle impurità organiche. È molto più leggero dell'aria, estremamente tossico, scarsamente solubile in acqua e altamente infiammabile.
La proprietà più importante della CO è il suo effetto negativo sul corpo umano. L’avvelenamento da monossido di carbonio può essere fatale. Gli effetti del monossido di carbonio sul corpo umano saranno discussi più dettagliatamente di seguito.
Proprietà chimiche della CO
Le principali reazioni chimiche in cui possono essere utilizzati gli ossidi di carbonio (2) sono le reazioni redox e le reazioni di addizione. La reazione redox si esprime nella capacità della CO di ridurre il metallo dagli ossidi mescolandoli con ulteriore riscaldamento.
Quando si interagisce con l'ossigeno, si forma anidride carbonica e viene rilasciata una quantità significativa di calore. Il monossido di carbonio brucia con una fiamma bluastra. Una funzione molto importante del monossido di carbonio è la sua interazione con i metalli. Come risultato di tali reazioni si formano carbonili metallici, la stragrande maggioranza dei quali sono sostanze cristalline. Sono utilizzati per la produzione di metalli ultrapuri e per l'applicazione di rivestimenti metallici. A proposito, i carbonili si sono dimostrati efficaci catalizzatori per reazioni chimiche.
Formula chimica e metodo di produzione dell'anidride carbonica
L'anidride carbonica, o biossido di carbonio, ha la formula chimica CO 2 . La struttura della molecola è leggermente diversa da quella della CO. In questa formazione, il carbonio ha uno stato di ossidazione pari a +4. La struttura della molecola è lineare, il che significa che non è polare. La molecola di CO2 non è forte come la CO. L'atmosfera terrestre contiene circa lo 0,03% di anidride carbonica sul volume totale. Un aumento di questo indicatore distrugge lo strato di ozono della Terra. Nella scienza, questo fenomeno è chiamato effetto serra.
L'anidride carbonica può essere ottenuta in vari modi. Nell'industria, si forma a seguito della combustione dei gas di combustione. Potrebbe essere un sottoprodotto del processo di produzione dell'alcol. Può essere ottenuto attraverso il processo di decomposizione dell'aria nei suoi componenti principali, come azoto, ossigeno, argon e altri. In condizioni di laboratorio, il monossido di carbonio (4) può essere ottenuto bruciando il calcare e, a casa, l'anidride carbonica può essere prodotta utilizzando la reazione tra acido citrico e bicarbonato di sodio. A proposito, questo è esattamente il modo in cui venivano prodotte le bevande gassate all'inizio della loro produzione.
Proprietà fisiche della CO2
L'anidride carbonica è una sostanza gassosa incolore senza un caratteristico odore pungente. A causa dell'elevato numero di ossidazione, questo gas ha un sapore leggermente acido. Questo prodotto non supporta il processo di combustione poiché è esso stesso il risultato della combustione. Con l'aumento delle concentrazioni di anidride carbonica, una persona perde la capacità di respirare, il che porta alla morte. Gli effetti dell'anidride carbonica sul corpo umano saranno discussi più dettagliatamente di seguito. La CO2 è molto più pesante dell'aria ed è altamente solubile in acqua anche a temperatura ambiente.
Una delle proprietà più interessanti dell'anidride carbonica è che non ha uno stato liquido alla normale pressione atmosferica. Tuttavia, se la struttura dell'anidride carbonica viene esposta ad una temperatura di -56,6 °C e ad una pressione di circa 519 kPa, si trasforma in un liquido incolore.
Quando la temperatura scende notevolmente, il gas si trova nello stato del cosiddetto “ghiaccio secco” ed evapora ad una temperatura superiore a -78°C.
Proprietà chimiche della CO2
Dal punto di vista delle sue proprietà chimiche, il monossido di carbonio (4), la cui formula è CO 2, è un tipico ossido acido e possiede tutte le sue proprietà.
1. Quando si interagisce con l'acqua, si forma acido carbonico, che ha una debole acidità e una bassa stabilità nelle soluzioni.
2. Quando interagisce con gli alcali, l'anidride carbonica forma il sale e l'acqua corrispondenti.
3. Durante l'interazione con ossidi metallici attivi, favorisce la formazione di sali.
4. Non supporta il processo di combustione. Solo alcuni metalli attivi, come litio, potassio e sodio, possono attivare questo processo.
L'effetto del monossido di carbonio sul corpo umano
Torniamo al problema principale di tutti i gas: l'effetto sul corpo umano. Il monossido di carbonio appartiene al gruppo dei gas estremamente pericolosi per la vita. Per l'uomo e gli animali è una sostanza tossica estremamente forte che, se ingerita, colpisce gravemente il sangue, il sistema nervoso del corpo e i muscoli (compreso il cuore).
Il monossido di carbonio presente nell'aria non può essere riconosciuto poiché questo gas non ha alcun odore distinto. Proprio per questo è pericoloso. Entrando nel corpo umano attraverso i polmoni, il monossido di carbonio attiva la sua attività distruttiva nel sangue e inizia a interagire con l'emoglobina centinaia di volte più velocemente dell'ossigeno. Di conseguenza, appare un composto molto stabile chiamato carbossiemoglobina. Interferisce con il trasporto di ossigeno dai polmoni ai muscoli, il che porta alla fame del tessuto muscolare. Il cervello ne è particolarmente colpito.
A causa dell'incapacità di riconoscere l'avvelenamento da monossido di carbonio attraverso l'olfatto, dovresti essere consapevole di alcuni segni fondamentali che compaiono nelle fasi iniziali:
- vertigini accompagnate da mal di testa;
- ronzio nelle orecchie e tremolio davanti agli occhi;
- palpitazioni e mancanza di respiro;
- arrossamento del viso.
Successivamente, la vittima dell'avvelenamento sviluppa una grave debolezza, a volte vomito. Nei casi gravi di avvelenamento sono possibili convulsioni involontarie, accompagnate da ulteriore perdita di coscienza e coma. Se al paziente non vengono fornite cure mediche adeguate in modo tempestivo, la morte è possibile.
L'effetto dell'anidride carbonica sul corpo umano
Gli ossidi di carbonio con acidità +4 appartengono alla categoria dei gas asfissianti. In altre parole, l’anidride carbonica non è una sostanza tossica, ma può influenzare in modo significativo il flusso di ossigeno nel corpo. Quando il livello di anidride carbonica aumenta al 3-4%, una persona diventa seriamente debole e inizia a sentirsi sonnolenta. Quando il livello aumenta al 10%, iniziano a svilupparsi forti mal di testa, vertigini, perdita dell'udito e talvolta si verifica perdita di coscienza. Se la concentrazione di anidride carbonica sale al livello del 20%, la morte avviene per carenza di ossigeno.
Il trattamento per l'avvelenamento da anidride carbonica è molto semplice: consentire alla vittima l'accesso all'aria pulita e, se necessario, eseguire la respirazione artificiale. Come ultima risorsa, è necessario collegare la vittima a un ventilatore.
Dalle descrizioni dell'influenza di questi due ossidi di carbonio sul corpo, possiamo concludere che il monossido di carbonio rappresenta ancora un grande pericolo per l'uomo con la sua elevata tossicità e l'effetto mirato sul corpo dall'interno.
L'anidride carbonica non è così insidiosa ed è meno dannosa per l'uomo, motivo per cui le persone utilizzano attivamente questa sostanza anche nell'industria alimentare.
L'uso degli ossidi di carbonio nell'industria e il loro impatto su vari aspetti della vita
Gli ossidi di carbonio hanno un'applicazione molto ampia in vari campi dell'attività umana e il loro spettro è estremamente ricco. Pertanto, il monossido di carbonio è ampiamente utilizzato nella metallurgia nel processo di fusione della ghisa. La CO2 ha guadagnato ampia popolarità come materiale per la conservazione refrigerata degli alimenti. Questo ossido viene utilizzato per lavorare carne e pesce per conferire loro un aspetto fresco e non alterarne il gusto. È importante non dimenticare la tossicità di questo gas e ricordare che la dose consentita non deve superare i 200 mg per 1 kg di prodotto. Recentemente la CO è stata sempre più utilizzata nell’industria automobilistica come carburante per veicoli a gas.
L'anidride carbonica non è tossica, quindi il suo campo di applicazione è molto diffuso nell'industria alimentare, dove viene utilizzata come conservante o agente lievitante. La CO 2 viene utilizzata anche nella produzione di acque minerali e gassate. Nella sua forma solida ("ghiaccio secco"), viene spesso utilizzato nei congelatori per mantenere una temperatura costantemente bassa in una stanza o in un elettrodomestico.
Molto popolari sono diventati gli estintori ad anidride carbonica, la cui schiuma isola completamente il fuoco dall'ossigeno e impedisce al fuoco di divampare. Di conseguenza, un altro campo di applicazione è la sicurezza antincendio. Anche i cilindri delle pistole ad aria compressa sono caricati di anidride carbonica. E, naturalmente, quasi ognuno di noi ha letto in cosa consiste un deodorante per ambienti. Sì, uno dei componenti è l'anidride carbonica.
Come possiamo vedere, a causa della sua minima tossicità, l'anidride carbonica è sempre più comune nella vita quotidiana umana, mentre il monossido di carbonio ha trovato applicazione nell'industria pesante.
Esistono altri composti del carbonio con ossigeno; fortunatamente, la formula del carbonio e dell'ossigeno consente l'uso di diverse varianti di composti con diversi numeri di atomi di carbonio e ossigeno. Numerosi ossidi possono variare da C 2 O 2 a C 32 O 8. E per descriverli ciascuno ci vorrà più di una pagina.
Ossidi di carbonio in natura
Entrambi i tipi di ossidi di carbonio qui discussi sono presenti nel mondo naturale in un modo o nell'altro. Pertanto, il monossido di carbonio può essere un prodotto della combustione forestale o il risultato dell'attività umana (gas di scarico e rifiuti pericolosi delle imprese industriali).
Anche l'anidride carbonica, che già conosciamo, fa parte della complessa composizione dell'aria. Il suo contenuto è di circa lo 0,03% del volume totale. Quando questo indicatore aumenta, si verifica il cosiddetto "effetto serra", di cui gli scienziati moderni temono così tanto.
L'anidride carbonica viene rilasciata dagli animali e dall'uomo attraverso l'espirazione. È la principale fonte di un elemento utile per le piante come il carbonio, motivo per cui molti scienziati si stanno impegnando al massimo, sottolineando l'inaccettabilità della deforestazione su larga scala. Se le piante smettessero di assorbire l'anidride carbonica, la percentuale del suo contenuto nell'aria potrebbe aumentare fino a livelli critici per la vita umana.
Apparentemente, molte persone al potere hanno dimenticato il materiale trattato nel libro di testo “Chimica generale. 8th grade”, altrimenti il problema della deforestazione in molte parti del mondo riceverebbe un’attenzione più seria. Ciò vale, tra l'altro, anche per il problema del monossido di carbonio nell'ambiente. La quantità di rifiuti umani e la percentuale di emissioni di questo materiale insolitamente tossico nell'ambiente crescono di giorno in giorno. E non è un dato di fatto che il destino del mondo descritto nel meraviglioso cartone animato “Wally” non si ripeterà, quando l'umanità dovette lasciare la Terra, inquinata fino alle fondamenta, e andare su altri mondi in cerca di una vita migliore. vita.