Оксид углерода(II), или
угарный газ, СО был открыт английским химиком Джозефом Пристли в 1799 г. Это
бесцветный газ без вкуса и запаха, он малорастворим в воде (3,5 мл в 100 мл
воды при 0 °С), имеет низкие температуры плавления (-205 °С) и кипения (-192
°С).
В атмосферу Земли угарный газ попадает при неполном
сгорании органических веществ, при извержении вулканов, а также в результате
жизнедеятельности некоторых низших растений (водорослей). Естественный уровень
СО в воздухе составляет 0,01—0,9 мг/м3. Угарный газ очень ядовит. В
организме человека и высших животных он активно реагирует с комплексным соединением железа — гемом крови (связанным
с белком глобином), нарушая функции переноса и потребления кислорода тканями.
Помимо этого, он вступает в необратимое взаимодействие с некоторыми
ферментами, участвующими в энергетическом обмене клетки. При концентрации
угарного газа в помещении 880 мг/м3 смерть наступает через несколько
часов, а при 10 г/м3 — практически мгновенно. Предельно допустимое
содержание угарного газа в воздухе — 20 мг/м3. Первыми признаками
отравления СО (при концентрации 6—30 мг/м3) являются снижение
чувствительности зрения и слуха, головная боль, изменение частоты сердечных
сокращений. Если человек отравился угарным газом, его надо вывести на свежий
воздух, сделать ему искусственное дыхание, в лёгких случаях отравления — дать
крепкого чаю или кофе.
Пламя горящего угарного газа — красивого
сине-фиолетового цвета. Его легко наблюдать самому. Для этого надо зажечь
спичку. Нижняя часть пламени светящаяся — этот цвет придают ему раскалённые
частицы углерода (продукта неполного сгорания древесины). Сверху пламя окружено
сине-фиолетовой каймой. Это горит образующийся при окислении древесины угарный
газ.
Большие количества оксида углерода (II) поступают в атмосферу в результате
деятельности человека. Так, автомобиль в среднем за год выбрасывает в воздух
около 530 кг СО. При сжигании в двигателе внутреннего сгорания 1 л бензина
выброс угарного газа колеблется от 1 50 до 800 г. На автострадах России
средняя концентрация СО составляет 6—57 мг/м3, т. е. превышает
порог отравления. Угарный газ накапливается в плохо проветриваемых дворах
перед домами, расположенными вблизи автострад, в подвалах и гаражах. В последние
годы на автодорогах организованы специальные пункты по контролю содержания
угарного газа и других продуктов неполного сгорания топлива (СО-СН-контроль).
При комнатной температуре угарный газ довольно инертен.
Он не взаимодействует с водой и растворами щелочей, т. е. является
несолеобразующим оксидом, однако при нагревании вступает в реакцию с твёрдыми
щелочами: СО+КОН=НСООК (формиат калия, соль муравьиной кислоты); СО+Са(ОН)2=СаСО3+Н2.
Эти реакции применяют для выделения водорода из синтез-газа (СО+3Н2),
образующегося при взаимодействии метана с перегретым водяным паром.
Интересным свойством угарного газа является его
способность образовывать соединения с переходными металлами — карбонилы,
например: Ni+4СО®70°CNi(CO)4.
Оксид углерода(II) —
прекрасный восстановитель. При нагревании он окисляется кислородом воздуха:
2СО+О2=2СО2. Эту реакцию возможно осуществить и при
комнатной температуре, используя катализатор — платину или палладий. Такие
катализаторы устанавливают на автомобилях для уменьшения выброса СО в
атмосферу.
При реакции СО с хлором образуется очень ядовитый газ
фосген (tкип=7,6
°С): СО+Cl2=COCl2. Раньше его применяли в качестве
боевого отравляющего вещества, а сейчас используют в производстве синтетических
полимеров полиуретанов.
Угарный газ используют при выплавке чугуна и стали для
восстановления железа из оксидов, он находит широкое применение и в
органическом синтезе. При взаимодействии смеси оксида углерола(II) с водородом в зависимости от
условий (температуры, давления) образуются различные продукты — спирты,
карбонильные соединения, карбоновые кислоты. Особенно большое значение имеет
реакция синтеза метанола: СО+2Н2=CH3OH,
являющегося одним из основных продуктов органического синтеза. Угарный газ
используют для синтеза фосгена, муравьиной кислоты, в качестве
высококалорийного топлива.
В промышленности угарный газ получают газификацией
твёрдого топлива (кокса) — взаимодействием его с кислородом и перегретым
водяным паром: С+О2«СО2;
СО2+С«2СО и
С+Н2О«СО+Н2.
В лаборатории для получения угарного газа производят обезвоживание
органических кислот — муравьиной и щавелевой, действуя на них
концентрированной серной кислотой:
|