Carbon monoxide là gì? Cấu trúc của phân tử

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 17:58

Carbon monoxide, còn được gọi là carbon monoxide, có thành phần phân tử rất mạnh, tính chất hóa học trơ và không hòa tan tốt trong nước. Hợp chất này cũng cực kỳ độc hại, khi đi vào hệ hô hấp, nó kết hợp với hemoglobin trong máu và nó sẽ ngừng vận chuyển oxy đến các mô và cơ quan.

Tên hóa học và công thức

Carbon monoxide còn được gọi bằng các tên khác, bao gồm carbon monoxide II. Trong cuộc sống hàng ngày, nó thường được gọi là carbon monoxide. Carbon monoxide này là một chất khí độc, không màu, không vị và không mùi. Công thức hóa học của nó là CO và khối lượng của một phân tử là 28,01 g / mol.

Tác dụng đối với cơ thể

Carbon monoxide kết hợp với hemoglobin để tạo thành carboxyhemoglobin, không có khả năng vận chuyển oxy. Hít phải hơi của nó gây ra tổn thương cho thần kinh trung ương (hệ thần kinh trung ương) vàsự nghẹt thở. Thiếu oxy dẫn đến đau đầu, chóng mặt, giảm nhịp tim và nhịp thở, dẫn đến ngất xỉu và tử vong sau đó.

Khí độc

Carbon monoxide thu được bằng cách đốt cháy một phần các chất có chứa carbon, ví dụ, trong động cơ đốt trong. Hợp chất chứa 1 nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị với 1 nguyên tử oxi. Carbon monoxide có độc tính cao và là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra các vụ ngộ độc gây tử vong trên toàn thế giới. Phơi nhiễm có thể gây tổn thương tim và các cơ quan khác.

Việc sử dụng carbon monoxide là gì?

Mặc dù có độc tính nghiêm trọng, nhưng carbon monoxide lại cực kỳ hữu ích - nhờ công nghệ hiện đại, một số sản phẩm quan trọng được tạo ra từ nó. Carbon monoxide, mặc dù được coi là chất gây ô nhiễm ngày nay, vẫn luôn tồn tại trong tự nhiên, nhưng không phải với số lượng như, ví dụ, carbon dioxide.

Những người tin rằng các hợp chất carbon monoxide không tồn tại trong tự nhiên là sai lầm. CO hòa tan trong đá núi lửa nóng chảy ở áp suất cao trong lớp phủ của Trái đất. Hàm lượng ôxít cacbon trong khí núi lửa thay đổi từ ít hơn 0,01% đến 2%, tùy thuộc vào núi lửa. Vì hợp chất tự nhiên này không phải là một giá trị cố định nên không thể đo chính xác lượng khí thải tự nhiên.

Tính chất hóa học

Carbon monoxide (công thức CO) dùng để chỉ các oxit không tạo muối hoặc không tạo muối. Tuy nhiên, ở +200oС nó phản ứng với natri hydroxit. Trong quá trình hóa học này, natri formate được hình thành:

NaOH + CO=HCOONa (muối axit fomic).

Tính chất của cacbon monoxit dựa trên khả năng khử của nó. Carbon monoxide:

có thể phản ứng với oxi: 2CO + O₂=2CO_2;

có khả năng tương tác với các halogen: CO + Cl₂=COCl_2(phosgene);

có một đặc tính duy nhất để khôi phục kim loại nguyên chất từ oxit của chúng: Fe₂O₃+ 3CO=2Fe + 3CO 2;

tạo thành cacbonyl kim loại: Fe + 5CO=Fe (CO)_5;
Hòa tan hoàn hảo trong cloroform, axit axetic, etanol, amoni hydroxit và benzen.

Cấu trúc của phân tử

Hai nguyên tử, trong thực tế, phân tử cacbon monoxit (CO) bao gồm, liên kết với nhau bằng một liên kết ba. Hai trong số chúng được hình thành bởi sự hợp nhất của các electron p của nguyên tử cacbon với oxy, và thứ ba là do một cơ chế đặc biệt do obitan 2p tự do của cacbon và cặp electron 2p của oxi. Cấu trúc này cung cấp cho phân tử độ bền cao.

Một chút lịch sử

Ngay cả Aristotle từ thời Hy Lạp cổ đại đã mô tả khói độc được tạo ra khi đốt than. Cơ chế của cái chết chính nó không được biết đến.là. Tuy nhiên, một trong những phương pháp hành quyết cổ xưa là nhốt phạm nhân trong phòng xông hơi ướt, nơi có than cháy âm ỉ. Bác sĩ người Hy Lạp Galen gợi ý rằng một số thay đổi nhất định xảy ra trong thành phần không khí gây hại khi hít phải.

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, khí carbon monoxide được sử dụng làm nhiên liệu cho các phương tiện cơ giới ở những nơi trên thế giới khan hiếm xăng và dầu diesel. Máy phát điện bằng than hoặc củi bên ngoài (với một số ngoại lệ) đã được lắp đặt, và một hỗn hợp nitơ khí quyển, carbon monoxide và một lượng nhỏ các khí khác được đưa vào máy trộn khí. Đó là cái gọi là khí gỗ.

Quá trình oxy hóa carbon monoxide

Carbon monoxide được hình thành do quá trình oxy hóa một phần các hợp chất chứa carbon. CO được tạo ra khi không có đủ oxy để tạo ra carbon dioxide (CO_{2), chẳng hạn như khi lò hoặc động cơ đốt trong đang chạy trong không gian kín. Nếu oxy có mặt, cũng như một số nồng độ khác trong khí quyển, carbon monoxide cháy, phát ra ánh sáng xanh, tạo ra carbon dioxide, được gọi là carbon dioxide.}

Khí than, được sử dụng rộng rãi cho đến những năm 1960 để chiếu sáng nội thất, nấu nướng và sưởi ấm, có CO là thành phần nhiên liệu chính. Một số quy trình trong công nghệ hiện đại, chẳng hạn như nấu chảy sắt, vẫn tạo ra carbon monoxide trongnhư một sản phẩm phụ. Bản thân hợp chất CO bị oxy hóa thành CO_{2ở nhiệt độ phòng.}

CO có tồn tại trong tự nhiên không?

Carbon monoxide có tồn tại trong tự nhiên không? Một trong những nguồn tự nhiên của nó là các phản ứng quang hóa xảy ra trong tầng đối lưu. Các quá trình này dự kiến có thể tạo ra khoảng 5 × 1012kg chất e; hàng năm. Các nguồn khác, như đã đề cập ở trên, bao gồm núi lửa, cháy rừng và các hình thức đốt cháy khác.

Tính chất phân tử

Carbon monoxide có khối lượng mol phân tử là 28,0, nên nó hơi đặc hơn không khí. Độ dài liên kết giữa hai nguyên tử là 112,8 micromet. Điều này đủ gần để cung cấp một trong những liên kết hóa học mạnh nhất. Cả hai nguyên tố trong hợp chất CO đều có khoảng 10 electron ở một lớp vỏ hóa trị.

Theo quy luật, một liên kết đôi xảy ra trong các hợp chất cacbonyl hữu cơ. Đặc điểm đặc trưng của phân tử CO là nảy sinh liên kết ba bền giữa các nguyên tử có 6 electron chung ở 3 obitan phân tử liên kết. Bởi vì 4 trong số các electron được chia sẻ đến từ oxy và chỉ 2 từ cacbon, một quỹ đạo liên kết bị chiếm bởi hai electron từ O_{2, tạo thành liên kết lưỡng cực hoặc lưỡng cực. Điều này gây ra sự phân cực C ← O của phân tử với điện tích "-" nhỏ trên cacbon và điện tích "+" nhỏ trên oxy.}

Hai obitan liên kết còn lại chiếm một hạt tích điện từ cacbon vàmột từ oxy. Phân tử không đối xứng: oxy có mật độ electron cao hơn carbon và cũng mang điện tích dương nhẹ so với carbon âm.

Nhận

Trong công nghiệp, việc thu nhận carbon monoxide CO được thực hiện bằng cách đun nóng carbon dioxide hoặc hơi nước với than mà không tiếp cận với không khí:

CO_{2+ C=2CO;}

H₂O + C=CO + H_2.

Hỗn hợp tạo thành cuối cùng còn được gọi là nước hoặc khí tổng hợp. Trong phòng thí nghiệm, cacbon monoxit II bằng cách cho axit hữu cơ tiếp xúc với axit sunfuric đặc, chất này hoạt động như một chất khử nước:

HCOOH=CO + H_2O;

N₂C₂O₄=CO_{2 + H}2_O.

Các triệu chứng chính và trợ giúp khi ngộ độc CO

Carbon monoxide có gây ngộ độc không? Có, và rất mạnh. Ngộ độc khí carbon monoxide là tình trạng phổ biến nhất trên toàn thế giới. Các triệu chứng phổ biến nhất:

cảm thấy yếu;
buồn nôn;
chóng mặt;
mệt mỏi;
khó chịu;
kém ăn;
nhức đầu;
mất phương hướng;
khiếm thị;
nôn;
ngất;
co giật.

Tiếp xúc với khí độc này có thể gây ra thiệt hại đáng kể, thường dẫn đến các tình trạng mãn tính lâu dài. Carbon monoxide có khả nănggây nguy hại nghiêm trọng cho thai nhi của phụ nữ mang thai. Các nạn nhân, ví dụ, sau khi hỏa hoạn, cần được hỗ trợ ngay lập tức. Cần khẩn cấp gọi xe cấp cứu, tiếp cận với không khí trong lành, cởi bỏ quần áo hạn chế hô hấp, bình tĩnh, giữ ấm. Theo quy định, ngộ độc nghiêm trọng chỉ được điều trị dưới sự giám sát của bác sĩ trong bệnh viện.

Đơn

Carbon monoxide, như đã đề cập, rất độc và nguy hiểm, nhưng nó là một trong những hợp chất cơ bản được sử dụng trong công nghiệp hiện đại để tổng hợp hữu cơ. CO được dùng để sản xuất kim loại nguyên chất, cacbonyl, phosgene, cacbon sunfua, rượu metylic, fomanđehit, anđehit thơm và axit fomic. Chất này cũng được sử dụng làm nhiên liệu. Mặc dù độc tính và độc hại của nó, nó thường được sử dụng làm nguyên liệu cho các chất khác nhau trong ngành công nghiệp hóa chất.

Carbon monoxide và carbon dioxide: sự khác biệt là gì?

Carbon monoxide và carbon dioxide (CO và CO₂) thường bị nhầm lẫn với nhau. Cả hai loại khí này đều không mùi, không màu và đều ảnh hưởng tiêu cực đến hệ tim mạch. Cả hai loại khí này đều có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, da và mắt. Những hợp chất này khi tiếp xúc với cơ thể sống sẽ có một số triệu chứng phổ biến - nhức đầu, chóng mặt, co giật và ảo giác. Hầu hết mọi người đều gặp khó khăn trong việc phân biệt và không nhận ra rằng khói xe thải ra cả CO và CO_{2. Trong nhà, sự gia tăng nồng độ của các khí này có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe và sự an toàn của người tiếp xúc với chúng.va chạm. Sự khác biệt là gì?}

Ở nồng độ cao, cả hai đều có thể gây tử vong. Sự khác biệt là CO₂là khí thiên nhiên phổ biến cần thiết cho tất cả đời sống động thực vật. CO không phổ biến. Nó là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy nhiên liệu không có oxy. Sự khác biệt quan trọng về mặt hóa học là CO_{2chứa một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử oxy, trong khi CO chỉ có một nguyên tử. Carbon dioxide không bắt lửa, trong khi monoxide dễ bắt lửa hơn.}

Carbon dioxide xuất hiện tự nhiên trong khí quyển: con người và động vật hít thở khí oxy và thở ra carbon dioxide, có nghĩa là chúng sinh có thể chịu được một lượng nhỏ của nó. Khí này cũng cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật. Tuy nhiên, carbon monoxide không xuất hiện tự nhiên trong khí quyển và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe ngay cả ở nồng độ thấp. Khối lượng riêng của cả hai chất khí cũng khác nhau. Carbon dioxide nặng hơn và đặc hơn không khí, trong khi carbon monoxide nhẹ hơn một chút. Tính năng này cần được tính đến khi lắp đặt các cảm biến thích hợp trong nhà.