Oxidy uhlíku: chemie, stupeň 8

Všechno, co nás obklopuje, se skládá ze sloučenin různých chemických prvků. Dýcháme nejen vzduch, ale složitou organickou sloučeninu, která obsahuje kyslík, dusík, vodík, oxid uhličitý a další nezbytné součásti. Vliv mnoha těchto prvků na lidské tělo a zejména na život na Zemi jako celek nebyl dosud plně studován. Za účelem pochopení procesů vzájemného působení prvků, plynů, solí a dalších forem se do kurzu zavádí předmět "Chemie". Stupeň 8 je začátkem výuky chemie podle schváleného všeobecného vzdělávacího programu.

Jedna z nejběžnějších sloučenin nalezených jak v zemské kůře, tak v atmosféře je oxid. Oxid je sloučenina jakéhokoli chemického prvku s atomem kyslíku. Dokonce i zdroj veškerého života na Zemi - vodě, je oxid vodíku. Ale v tomto článku se nejedná o oxidy obecně, ale o jednu z nejběžnějších sloučenin - oxid uhelnatý. Tyto sloučeniny se získají fúzí atomů kyslíku a uhlíku. Tyto sloučeniny mohou obsahovat různé množství atomů uhlíku a kyslíku, nicméně je třeba rozlišit dvě hlavní sloučeniny uhlíku s kyslíkem: oxid uhelnatý a oxid uhličitý.

Chemický vzorec a způsob výroby oxidu uhelnatého

Jaký je jeho vzorec? Oxid uhelnatý je poměrně snadno zapamatovatelný - CO. Molekula oxidu uhelnatého je tvořena trojitou vazbou, a proto má poměrně vysokou vazebnou pevnost a má velmi malou nukleární vzdálenost (0,1128 nm). Energie prasknutí této chemické sloučeniny je 1076 kJ / mol. Trojná vazba vzniká vzhledem k tomu, že uhlíkový prvek má ve své atomové struktuře p-orbitál, který není obsazen elektrony. Tato okolnost vytváří příležitost pro atom uhlíku, aby se stal akceptorem elektronových párů. A atom kyslíku naopak má na jedné z p-orbitálů neoddělené dvojice elektronů, a proto má schopnost elektronového dárce. Když se tyto dva atomy skládají, kromě dvou kovalentních vazeb se objeví i třetí - kovalentní vazba donoru - akceptoru.

Existují různé způsoby, jak získat CO. Jedním z nejjednodušších je přenos oxidu uhličitého na horké uhlí. Za laboratorních podmínek se oxid uhelnatý vyrábí za použití následující reakce: kyselina mravenčí se zahřívá kyselinou sírovou, která odděluje kyselinu mravenčí od vody a oxidu uhelnatého.

CO se také uvolňuje při zahřátí kyseliny šťavelové a kyseliny sírové.

CO fyzikální vlastnosti

Oxid uhelnatý (2) má následující fyzikální vlastnosti - je to bezbarvý plyn, který nemá výrazný zápach. Všechny cizí pachy, které se objevují při úniku oxidu uhelnatého, jsou produkty rozkladu organických nečistot. Je mnohem lehčí než vzduch, extrémně toxický, velmi málo rozpustný ve vodě a vyznačuje se vysokým stupněm hořlavosti.

Nejdůležitější vlastností CO je jeho negativní vliv na lidské tělo. Otrava oxidem uhelnatým může být fatální. Podrobnější informace o účincích oxidu uhelnatého na lidské tělo budou popsány níže.

CO chemických vlastností

Hlavní chemické reakce, při kterých lze použít oxidy uhlíku (2), jsou redoxní reakce i adiční reakce. Redoxní reakce je vyjádřena schopností CO redukovat kov z oxidů jejich smícháním s dalším ohřevem.

Při interakci s kyslíkem vzniká tvorba oxidu uhličitého při uvolnění významného množství tepla. Oxid uhelnatý hoří modravým plamenem. Velmi důležitou funkcí oxidu uhelnatého je jeho interakce s kovy. V důsledku těchto reakcí se vytvářejí karbonylové kovy, z nichž většina jsou krystalické látky. Používají se pro výrobu ultračistých kovů, stejně jako pro aplikaci kovového povlaku. Mimochodem, karbonyly mají dobrou pověst jako katalyzátory chemických reakcí.

Chemický vzorec a způsob výroby oxidu uhličitého

Oxid uhličitý nebo oxid uhličitý má chemický vzorec CO ₂ . Struktura molekuly se poněkud liší od struktury CO. V této formě má uhlík oxidační stav +4. Struktura molekuly je lineární a proto nepolární. Molekula CO ₂ nemá tak silnou pevnost jako CO. Zemská atmosféra obsahuje asi 0,03% oxidu uhličitého o celkovém objemu. Zvýšení tohoto indikátoru ničí ozonovou vrstvu Země. Ve vědě je tento fenomén nazýván skleníkový efekt.

Oxid uhličitý lze získat různými způsoby. V průmyslu se vytváří v důsledku spalování kouřových plynů. To může být vedlejší produkt v procesu výroby alkoholu. Může se získat v procesu rozkladu vzduchu do hlavních složek, jako je dusík, kyslík, argon a další. V laboratorních podmínkách lze v procesu spalování vápence získat oxid uhelnatý (4) a doma může být oxid uhličitý extrahován reakcí kyseliny citrónové a sody. Mimochodem, to bylo tak, že sýtené nápoje byly vyrobeny na samém začátku jejich výroby.

Fyzikální vlastnosti CO ₂

Oxid uhličitý je bezbarvá plynná látka bez charakteristického silného zápachu. Vzhledem k vysoké oxidační rychlosti má tento plyn mírně kyselou chuť. Tento výrobek nepodporuje proces spalování, protože je sám o sobě důsledkem hoření. Při zvýšené koncentraci oxidu uhličitého člověk ztrácí schopnost dýchat, což je fatální. Další podrobnosti o účincích oxidu uhličitého na lidské tělo budou popsány níže. CO _{2 je} mnohem těžší než vzduch a dokonale rozpustný ve vodě, dokonce i při pokojové teplotě.

Jedna z nejzajímavějších vlastností oxidu uhličitého je to, že nemá za normálního atmosférického tlaku kapalný stav agregace. Avšak pokud se na konstrukci vystavení oxidu uhličitému působí na teplotu -56,6 ° C a tlak asi 519 kPa, pak se změní na bezbarvou kapalinu.

Při výrazném poklesu teploty je plyn v takzvaném "suchém ledu" a odpařuje se při teplotě vyšší než -78 ^° C.

Chemické vlastnosti CO ₂

Chemické vlastnosti oxidu uhelnatého (4), jehož vzorec je CO ₂ , jsou typické oxid kyseliny a má všechny své vlastnosti.

1. Při interakci s vodou se vytváří kyselina uhličitá, která má slabou kyselost a nízkou stabilitu v roztoku.

2. Při interakci s alkalickými látkami vytváří oxid uhličitý odpovídající sůl a vodu.

3. Během interakce s oxidy aktivního kovu podporuje tvorbu solí.

4. Nepodporuje proces hoření. Pouze určité aktivní kovy, jako je lithium, draslík, sodík, mohou tento proces aktivovat.

Vliv oxidu uhelnatého na lidské tělo

Vraťme se k hlavnímu problému všech plynů - vlivu na lidské tělo. Oxid uhelnatý patří do skupiny extrémně nebezpečných plynů. Pro člověka a zvířata je to extrémně silná jedovatá látka, která při požití vážně postihuje krev, nervový systém těla a svalů (včetně srdce).

Oxid uhelnatý ve vzduchu nelze rozpoznat, protože tento plyn nemá zřetelný zápach. To je to, co je nebezpečný. Jakmile se v lidském těle prochází plicemi, oxid uhelnatý aktivuje jeho destruktivní aktivitu v krvi a začne interagovat s hemoglobinem stokrát rychleji než kyslík. Výsledkem je velmi odolná sloučenina nazvaná karboxyhemoglobin. Zabraňuje přivádění kyslíku z plic do svalů, což vede ke svalovému hladovění tkání. Zvláště vážně postižený tímto mozkem.

Vzhledem k neschopnosti rozpoznat otravu oxidem uhelnatým smyslem pro vůni byste měli znát některé z hlavních příznaků, ke kterým dochází v raných fázích:

• závratě doprovázené bolesti hlavy;
• tinnitus a blikání před očima;
• búšení srdce a dušnost;
• zčervenání obličeje.

V budoucnu se oběť otravy projevuje silnou slabostí, někdy i zvracením. V závažných případech otravy jsou možné nedobrovolné záchvaty, spolu s další ztrátou vědomí a kómatu. Pokud pacientovi není včas poskytnuta odpovídající lékařská péče, pak je možná smrt.

Vliv oxidu uhličitého na lidské tělo

Oxidy uhlíku s kyselinou +4 patří do sekce dusivých plynů. Jinými slovy, oxid uhličitý není toxická látka, ale může významně ovlivnit tok kyslíku do těla. Když se hladina oxidu uhličitého zvedne na 3-4%, člověk se stává vážně slabým a začíná spát. Když hladina stoupne na 10%, začnou se objevovat vážná bolesti hlavy, závratě, porucha sluchu a někdy dochází ke ztrátě vědomí. Pokud koncentrace oxidu uhličitého stoupne na úroveň 20%, dojde k úmrtí z hladomoru kyslíku.

Léčba otravy oxidem uhličitým je velmi jednoduchá - poskytnout oběť přístup k čistému vzduchu, pokud je to nutné, umělé dýchání. V extrémních případech musíte obeť připojit k ventilátoru.

Z popisu vlivu těchto dvou oxidů uhlíku na tělo můžeme usoudit, že oxid uhelnatý s vysokou toxicitou a směrovými účinky na tělo zevnitř stále představuje velké nebezpečí pro lidi.

Oxid uhličitý se v takových zracích nijak nelíbí a je méně škodlivý pro lidi, proto je tato látka, kterou osoba aktivně používá i v potravinářském průmyslu.

Používání oxidů uhlíku v průmyslu a jejich dopad na různé aspekty života

Oxidy uhlíku jsou velmi rozšířené v různých oborech. lidské činnosti a jejich rozsah je mimořádně bohatý. Proto se oxid uhelnatý používá s mohutností a hlavním v metalurgii při procesu tavení železa. CO získal širokou popularitu jako materiál pro skladování potravin v chlazeném stavu. Tento oxid se používá k zpracování masa a ryb, které jim dodávají čerstvý vzhled a nemění chuť. Je důležité nezapomínat na toxicitu tohoto plynu a pamatovat na to, že přípustná dávka by neměla překročit 200 mg na 1 kg výrobku. CO se nedávno stále více využíval v automobilovém průmyslu jako palivo pro automobily na plyn.

Oxid uhličitý je netoxický, takže rozsah jeho použití je široce rozšířen v potravinářském průmyslu, kde se používá jako konzervační nebo práškový prostředek na pečení. CO ₂ se také používá při výrobě minerální a sýrové vody. V tuhém stavu ("suchý led") se často používá v mrazících zařízeních k udržení stabilní nízké teploty v místnosti nebo zařízení.

Hasicí přístroje na bázi oxidu uhličitého se staly velmi oblíbenými, jejichž pěna zcela izoluje oheň od kyslíku a neumožňuje vzplanutí požáru. Proto je další aplikací požární bezpečnost. Válce v pneumatických pistolích jsou také naplněny oxidem uhličitým. A samozřejmě, téměř každý z nás čte, co se osvěžovač vzduchu pro pokoje skládá. Ano, jedním ze složek je oxid uhličitý.

Jak vidíme, díky své minimální toxicitě je oxid uhličitý stále častější v každodenním životě člověka, zatímco oxid uhelnatý se nachází v těžkém průmyslu.

Existují další sloučeniny uhlíku s kyslíkem, výhodou vzorce uhlíku a kyslíku je použití různých variant sloučenin s různým počtem atomů uhlíku a kyslíku. Množství oxidů se může lišit od C ₂ O ₂ do C ₃₂ O ₈ . A abyste popsali každou z nich, budete potřebovat více než jednu stránku.

Oxidy uhlíku v přírodě

Oba druhy oxidu uhličitého, které se zde uvádějí, jsou v přírodním prostředí nějaké. Takže oxid uhelnatý může být produktem spalování lesů nebo výsledkem lidské činnosti (výfukové plyny a nebezpečný odpad průmyslových podniků).

Oxid uhličitý, který je již znám, je také součástí komplexního složení vzduchu. Jeho obsah v něm je asi 0,03% z celkového počtu. S nárůstem tohoto ukazatele vzniká takzvaný "skleníkový efekt", který se moderní vědci tak bojí. Oxid uhličitý je vydáván zvířaty a lidmi prostřednictvím výdechu. Je to hlavní zdroj takového užitečného prvku pro rostliny jako uhlík, což je důvod, proč se mnoho vědců dostává na místo, což naznačuje nepřípustnost rozsáhlého těžby dřeva. Pokud rostliny přestanou absorbovat oxid uhličitý, procento jeho obsahu ve vzduchu se může stát kritickým pro ukazatele lidské činnosti.

Zdá se, že mnoho úřadů zapomnělo na materiál učebnice "Obecná chemie. Stupeň 8, jinak by se otázka odlesňování v mnoha částech světa dostala vážnější pozornosti. Toto mimochodem se také týká problému přítomnosti oxidu uhelnatého v životním prostředí. Množství lidského odpadu a procento emisí tohoto extrémně toxického materiálu do životního prostředí se každým dnem zvyšuje. A není to fakt, že osud světa, popsaný v nádherném kresleném seriálu "Wally", kdy lidstvo muselo opustit Zem zakotvenou k jeho základům a jít do jiných světů při hledání lepšího života, se už nestane.