главная > справочник > химическая энциклопедия:

Углерода оксид

Углерода оксид (монооксид углерода. угарный газ) СО, мол.м. 28,01; газ без цвета и запаха. Связь в молекуле СО тройная, длина связи 0,113 HM, энергия диссоциации 1071,78 кДж/моль, 0,4·10^-30 Кл·м. T. пл. -205,02 ⁰C, т. кип. -191,50 ⁰C; t_крит -140,2 ⁰C, р_крит 3,48 МПа; плотн. 1,25 г/дм³ (0 ⁰C); 29,14 Дж/(моль·К); DH_пл 0,8373 кДж/моль и DH_возг 7,3581 кДж/моль при -205,02 ⁰C и 0,015 МПа, DH_исп 6,0342 кДж/моль (-191,50 ⁰C, 0,1 МПа), DH⁰_обр -110,53 кДж/моль, DH_crop -283,0 кДж/моль; 197,55 Дж/(моль·К). Твердый СО кристаллизуется в кубич. решетке (а = 0,563 HM, z = 4, пространств. группа Р2₁3); ниже -211,59 ⁰C существует гексаген, модификация, DH перехода 631,6 Дж/моль. Р-римость в воде при 0,1 МПа, мл в 100 мл: 3,3 (0 ⁰C), 2,32 (20 ⁰C). Раств. в этаноле (20,4 мл в 100 мл при 0,25 ⁰C, 0,1 МПа), бензоле. CH₂Cl₂, соляной и уксусной кислотах. Углерода оксид - несолеобразующий оксид. При повыш. температурах он реагирует с щелочами.

СО + NaOH HCOONa

Однако в образующихся формиатах и СО природа хим. связи различна, и оксид углерода нельзя считать ангидридом HCOOH. Эту реакцию, а также реакции

Ca(OH)₂ + СО CaCO₃ + H₂, CaC₂ + 3CO CaCO₃ + 4С

иногда применяют для удаления СО из техн. газов, напр, при получении чистого H₂ из синтез-газа. У. о. в присутствии разл. катализаторов при повыш. температуре реагирует с NH₃, давая разные продукты. Так, в присутствии Pt образуется цианат аммония NH₄NCO, изомеризующийся в мочевину.

СО + 2NH₃ H₂ + NH₄NCO CO(NH₂)₂

В присут. дегидратирующих катализаторов получают NH₄CN:

СО + 2NH₃ NH₄CN + H₂O

Углерода оксид - сильный восстановитель. Восстановление оксид.в металлов до металлов с помощью СО имеет большое значение в металлургии. Углерода оксид склонен к реакциям присоединения. С Cl₂ (в присут. катализатора или под действием света) образует фосген COCl₂, с S (при нагр.) - COS, с металлами - карбо-нилы металлов М_х(СО)_у. У. о. образует комплексные соед. с некоторыми солями. Одни из них [OsCl₂(CO)₃, PtCl₂(CO) и др.] м. б. получены в твердом состоянии, другие [AgSO₄(CO), CuCl(CO) и др.] устойчивы только в растворе. В присут. катализаторов, содержащих Pd или Pt, углерода оксид полностью окисляется до CO₂, что используется для удаления СО из выхлопных газов автомобилей.

Весьма разнообразны продукты взаимод. СО и H₂, состав которых зависит от температуры, давления и катализатора. Так м. б. синтезированы метан и др. углеводороды парафинового ряда (см. Фишера - Транша синтез), спирты. альдегиды. кетоны. орг. кислоты. Особенно важно в промышленности получение метанола.

Углерода оксид в составе горючих газов получают газификацией твердых топлив.

С + 0,5O₂ СО

С + CO₂ 2CO C + H₂O СО+ H₂

газификацией нефтяных остатков:

CH₄+ 0,5O₂ СО+ 2H₂ CH₄+ H₂O СО+3H₂

При использовании в качестве окислителя парокислородной смеси образуется синтез-газ. В лаборатории углерода оксид удобно получать дегидратацией HCOOH конц. H₂SO₄ или P₂O₅: HCOOH СО+ H₂O

Углерода оксид - высококалорийное топливо. одно из осн. исходных веществ в орг. синтезе (при получении спиртов, альдегидов, кетонов, углеводородов, карбоновых кислот и др.), восстановитель в металлургии (напр., при выплавке чугуна и стали).

Естеств. уровень СО в атмосфере 0,01-0,9 мг/м³. В атмосферу СО попадает в составе вулканич. и болотных газов, в результате лесных и степных пожаров, выделения микроорганизмами, растениями, животными и человеком и др. Из поверхностных слоев океана в год выделяется 220·10⁶ т СО в результате фоторазложения красных, синезеленых и др. водорослей, продуктов жизнедеятельности планктона. В результате деятельности человека в атмосферу ежегодно поступает (350-600)·10⁶ т СО, более половины этого кол-ва (56-62%) приходится на долю автотранспорта, причем содержание СО в выхлопных газах может достигать 12%. Для их очистки от СО на автомобилях устанавливают катализаторы дожигания. Углерода оксид выделяется в атмосферу в результате неисправности газопроводов и газоаппаратуры, неполного сгорания топлива, в металлургич. процессах (при выплавке 1 млн. т стали выбрасывается в атмосферу 320-400 т СО), в хим. промышленности (установки крекинга, производство формалина, углеводородов, NH₃ и др.). Высока концентрация СО в угольных шахтах, на углеподающих трассах; угольная пыль содержит 0,1-3,9% СО. В выхлопных газах дизельных двигателей тепловозов содержится 70-93 мг/м³ СО, морских судов - до 70-80 мг/м³, в значит, кол-ве СО содержится в выбросах самолетов.

Углерода оксид - яд. Он соединяется с гемоглобином и миоглобином, нарушая тканевое дыхание и вызывая кислородное голодание тканей, особенно клеток центр, нервной системы. ПДК СО (мг/м³): в воздухе рабочей зоны - 20,0 в течение рабочего дня, 50,0 - 60 мин, 100,0 - 30 мин, 200,0 - 15 мин; в атм. воздухе макс, разовая 5,0, среднесуточная 3,0. KПB в смеси с воздухом 12,5-74,2%; смесь CO:O₂ = 2:1 (по объему) взрывается при зажигании.

Хранят СО в баллонах красного цвета. © Я.А. Калашников.