Сокращение CO — углеродная окись¶
CO (углеродная окись, монооксид углерода, угарный газ) — химическое соединение углерода и кислорода с формулой CO, представляющее собой бесцветный, горючий и токсичный газ без запаха. Относится к классу оксидов углерода; является простейшим оксидом углерода и одним из важнейших промежуточных продуктов окисления углеводородов. Молярная масса — 28,01 г/моль, температура кипения — −191,5 °C, температура плавления — −205,1 °C. В природе образуется при неполном сгорании органического топлива и является одним из основных загрязнителей атмосферы.
¶Химические свойства
Молекула CO имеет линейную структую и полярную связь с дипольным моментом 0,112 Д. Связь углерод–кислород обладает тройным характером, что придаёт молекуле значительную прочность — энергию диссоциации около 1072 кДж/моль, что выше, чем у молекулы N₂. Электронная конфигурация CO делает его сильным σ-донором и π-акцептором, благодаря чему он образует прочные карбонильные комплексы с металлами — так называемые карбонилы (Fe(CO)₅, Ni(CO)₄, Cr(CO)₆).
Основные химические свойства:
- Горение в кислороде с образованием CO₂ (пламя голубого цвета);
- Восстановление металлов из оксидов (например, Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂);
- Реакция с водяным паром при 400–600 °C в присутствии катализаторов (реакция водяного газа) с образованием CO₂ и водорода;
- Образование комплексов с металлами переходных рядов.
¶Получение
В промышленности монооксид углерода получают несколькими способами:
- Пиролиз природного газа — частичное окисление метана кислородом воздуха.
- Реакция водяного газа — взаимодействие водяного пара с раскалённым коксом или природным газом.
- Конверсия синтез-газа — промышленный метод, при котором смесь CO и H₂ (синтез-газ) получают из углеводородного сырья.
Основным потребителем CO является производство метанола, синтеза Фишера–Тропша (жидкое топливо из угля и газа), а также восстановление железной руды в металлургии.
¶Токсичность
CO — сильный яд, связывающийся с гемоглобином крови с образованием карбоксигемоглобина (HbCO). Сродство гемоглобина к CO примерно в 200–250 раз выше, чем к кислороду, поэтому даже небольшие концентрации газа блокируют перенос кислорода тканям. Симптомы отравления — головная боль, головокружение, тошнота, нарушение координации; при высоких концентрациях — потеря сознания и смерть. Пороговый объём CO в воздухе рабочей зоны по российским нормативам — 20 мг/м³.
CO не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому обнаружить его без специальных приборов невозможно. В связи с этим в жилых помещениях с газовым отоплением и в автомобилях устанавливаются датчики угарного газа.
¶Роль в атмосфере
В атмосфере монооксид углерода является промежуточным продуктом окисления метана и других углеводородов. Основной природный источник — окисление метана гидроксильными радикалами (OH). Антропогенные выбросы CO связаны с транспортом, промышленностью и сжиганием биомассы. В тропосфере CO участвует в цепных реакциях, влияя на концентрацию озона и гидроксильных радикалов, а в стратосфере — на уровень озона. Время жизни молекулы CO в атмосфере — от нескольких месяцев до двух лет.
¶Применение
- Металлургия — восстановление железа из руды в доменных печах;
- Химическая промышленность — синтез метанола, уксусной кислоты, синтетических топлив;
- Газоанализ — использование в качестве компонента калибровочных газов;
- Лабораторные исследования — как лиганд в координационной химии.
¶Интересные факты
- Монооксид углерода был впервые описан в XVI веке: швейцарский алхимик Парацельс связал его с «угарным газом».
- CO входит в состав кометных атмосфер и был обнаружен в межзвёздной среде.
- В организме человека монооксид углерода вырабатывается в небольших количествах как сигнальная молекула (газотрансмиттер), участвуя в регуляции сосудистого тонуса.
Источники:
- Химическая энциклопедия / Под ред. И. Л. Кнунянца. — М.: Большая Российская энциклопедия.
- Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: Академия.
- Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского. — Л.: Химия.
- СНиП и ГОСТ по предельно допустимым концентрациям вредных веществ в воздухе рабочей зоны.