Распространение угарного газа в помещении. Что такое угарный газ, формула, основные свойства
В борисовской многоэтажке погибли шесть человек. Сначала СМИ говорили о запахе газа, который чувствовали жильцы, потом появилась версия об угарном газе. Пытаемся разобраться с помощью специалистов.
Жильцы хрущевки в Борисове обращались в службу газа еще утром, но утечек выявлено не было. В воздухе, по их словам , находили бутан, но никаких неисправностей не фиксировали.
Сын погибшей пожилой пары обнаружил тела родителей в квартире, тогда и приехали медики, милиция, служба газа. К вечеру обратили внимание, что в одной из квартир, где жила другая семья, не лает собака. Оказалось, те тоже погибли.
Пока нет информации, что на самом деле стало причиной.
КАКОЙ ГАЗ опасен: бытовой или угарный?
Важно понимать: очень опасны и бытовой газ, и угарный. Утечку бытового вы почувствуете , у него сильный специфический запах. Именно для запаха в него добавляют примесь - одорант.
А вот угарный не имеет ни запаха, ни цвета , человек практически не может его почувствовать. Зато есть специальные датчики, которые свободно продаются в магазинах и похожи на пожарные извещатели. Правда, в квартирах их устанавливают довольно редко, в основном в домах частного сектора с печным отоплением или газовым котлом. Датчик может работать автономно практически год от одной батарейки. Но замену элементов питания нужно проводить регулярно.
Бытовой газ, скопившись в помещении, при малейшей искре может спровоцировать взрыв. Угарный опасен при вдыхании: человек теряет сознание и умирает от дефицита кислорода.
ОТКУДА УГАРНЫЙ ГАЗ МОЖЕТ ПОЯВИТЬСЯ В КВАРТИРЕ?
Самая распространенная причина - выделение угарного газа при пожаре. Причем, оказывается, гораздо опаснее могут быть другие вещества, которые выделяются при горении.
В дыму столько химических веществ, что угарный газ становится второстепенной опасностью, - объясняет нам пресс-секретарь МГУ МЧС Виталий Дембовский . - Часто выделяется множество веществ, в том числе из разряда цианидов. Например, синильная кислота, которая выделяется при горении поролонов, способна впитываться прямо через кожу и провоцирует токсические отравления вплоть до смерти.
Возгорание может быть и не в вашей квартире, но угарный газ может поступать через вентиляцию.
Но, даже если возгорания нет, угарный газ может накапливаться в помещении. Часто такие проблемы есть в частных домах, где отопление печное или от газового котла. Рано задвинули заслонку в печи - и в комнате будет накапливаться угарный газ.
В многоквартирных домах он может появиться не только при пожаре. Например, если кто-то решил для подогрева надолго включить конфорки на плите, а вентиляция на кухне не работает. Или если в квартире газовая колонка, а дымоход засорен.
Если в помещении нарушена вентиляция и, к примеру, включена плита, то рано или поздно концентрация угарного газа станет критической, - объясняет Виталий Дембовский. - Приготовление еды на газовой плите - это безопасный процесс. Но никто не готовит часами. А некоторые сознательно закрывают окна и закупоривают вентиляцию, чтобы сохранить тепло в квартире. А ведь вентиляция специально спроектирована, чтобы воздух циркулировал правильно.
ЧЕМ ОПАСЕН УГАРНЫЙ ГАЗ?
Он блокирует гемоглобин в крови. Гемоглобин отвечает за доставку кислорода к тканям и органам, в первую очередь к мозгу.
Вдыхание угарного газа эквивалентно тому, как если бы вы перерезали себе вены, - говорит Виталий Дембовский. - Газ попадает в кровь и проходит полный цикл по нашему организму. Но при выдохе он никуда не денется, он остается. У человека начинается кислородное голодание. И первой на это реагирует центральная нервная система, наш мозг: нарушаются нейронные связи, и мозг начинает слабо отдавать организму команды.
КАК ПОНЯТЬ, ЧТО В ПОМЕЩЕНИИ УГАРНЫЙ ГАЗ?
Поскольку он образуется при горении, одним из признаков может быть запах дыма, даже слабый.
Еще один сигнал - плохое самочувствие: внезапная тошнота, головокружение или нарушение координации. Конечно, такие симптомы могут вызвать и другие недомогания, но вспомнить про угарный газ и сопоставить, например, с долго работающей плитой, проблемами с вентиляцией или дымоходом - нужно.
Но, как нам объяснил Виталий Дембовский, чаще всего отравления угарным газом происходят, когда люди спят. Они не могут ощутить нарушения координации и не просыпаются от слабых ощущений. Поэтому старайтесь проверять все перед сном.
ЧТО ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ ВАМ КАЖЕТСЯ, ЧТО В КОМНАТЕ УГАРНЫЙ ГАЗ?
Сразу же покинуть помещение, выйти на свежий воздух. Если выйти из комнаты никак нельзя, откройте окна. Позвоните пожарным - бригада ваш вызов не проигнорирует и прибудет. Если угарный газ в помещении действительно есть, вам помогут.
КАК ПОМОЧЬ ПРИ УГОРАНИИ?
Первым делом нужно вывести или вынести человека из помещения на свежий воздух. Если есть тошнота или рвота, выносить нужно обязательно в лежачем положении, даже если человек может передвигаться сам. Сразу же вызовите скорую помощь, если этого не сделали раньше.
Если человек не дышит и пульс не прощупывается, нужно начинать искусственное дыхание и наружный массаж сердца. Делать это можно только через платок или марлевую салфетку, чтобы не отравиться самому.
Человека нужно освободить от стесняющей дыхание одежды: снять шарф, расстегнуть воротник и пояс. Устройте пострадавшего в удобном положении и обеспечьте покой. Если есть возможность, можно сделать холодный компресс на лоб и грудь.
Когда человек в сознании, но чувствует себя плохо, можно дать ему кофе или крепкий чай. Если есть под рукой, дайте понюхать на ватке нашатырный спирт.
А ЧТО НАСЧЕТ БЫТОВОГО ГАЗА?
Если вы почувствовали запах, сразу звоните 104 - это единый номер для всей Беларуси. При сильном запахе газа ни в коем случае не пользуйтесь никакими электроприборами: не вставляйте и не вынимайте электроприборы из розеток, не щелкайте выключателем света, оставьте все так, как есть. Открывайте форточку, отключайте все газовые приборы и ждите прибытия аварийной службы.
На сообщения о запахе газа аварийная служба выезжает незамедлительно в течение 5 минут, - говорит начальник службы эксплуатации внутридомовых объектов газопотребления УП «МИНГАЗ» Оксана Яхимчик . -А если какой-то из газовых приборов неисправен - не разжигается горелка на плите или не работает газовая колонка, - можно обратиться на производственный участок. Иногда бывает, что пользователи просто не умеют пользоваться газовыми приборами; обычно это история о пенсионерах: они просто забывают, как правильно пользоваться прибором. Кроме того, при включении газовых приборов необходимо обязательно открывать форточку или фрамугу в режим проветривания. А при включении газового котла или колонки - проверить тягу в дымоходе.
КАК ЕЩЕ ОПРЕДЕЛИТЬ УТЕЧКУ БЫТОВОГО ГАЗА?
Любой человек может по своему желанию установить сигнализатор загазованности. Кстати, в домах и квартирах с газовыми котлами они обязательны.
Сигнализаторы автономные, свободно продаются в магазинах газового оборудования. Устанавливать их нужно не ниже 30 см от потолка: бытовой газ легче воздуха и поднимается вверх. Для установки не нужно каких-то специальных знаний. Работает он примерно как автономный пожарный извещатель. Есть сигнализаторы на батарейках, а есть с питанием от обычной розетки. Правда, если выбрать вариант на батарейках, придется время от времени вспоминать об их замене.
Есть и «народный метод» определения утечки, - рассказывает Оксана Яхимчик - Можно проверить трубы и соединения с помощью мыльной эмульсии: взять воду, мыло, сделать густую пену и обмылить все соединения. Но утечка может быть и где-то по трубе, а мыть трубы по всему дому вряд ли кто-то станет. Главное, не проверять зажиганием спички - это плохая идея. В прошлом году были три таких случая, когда газовую плиту подключали к баллону и проверяли, чиркнув спичкой.
Если есть подозрения - лучше всего вызвать специалистов. У них есть приборы, которые при наличии утечки подают звуковые сигналы и показывают концентрацию в воздухе. Мыло тоже хорошее средство, просто надо знать, как проверять, понимать, как должны надуваться пузырьки. А в целом достаточно и характерного запаха газа - его очень легко почувствовать.
Фото: ibisworld.com, wikimedia.org, behance.net.
Угарный газ (CO) – это бесцветный, очень легкий газ (легче воздуха), не имеющий запаха. А вот «запах угарного газа» чувствуется из-за примесей органических элементов в топливе. Угарный газ дома появляется каждый раз при сжигании дров. Основная причина возникновения угарного газа — недостаточное количество кислорода в области горения.
Возникновение угара
Угарный газ дома возникает при горении углерода из-за недостатка кислорода. Сгорание в печах топлива происходит в несколько этапов:
- Сначала углерод сгорает, выделяя углекислый газ CO2;
- Потом углекислый газ контактирует с раскаленными остатками кокса или угля, создавая угарный газ;
- Затем, угарный газ сгорает (синее пламя) с появлением углекислого газа, который выходит через дымоход.
Без тяги в печи (дымоход забит, нет для горения приточного воздуха, заслонка закрыта преждевременно), угли продолжают тлеть без слабой подачи кислорода, поэтому угарный газ не сгорает и может рассеяться по отапливаемому помещению, оказывая токсичный эффект на организм и отравление (угар).
Факторы отравления угаром
У угарного ядовитого газа нет запаха и цвета, что делает его очень опасным. Причинами отравления угаром могут стать:
- Неисправная работа печки-камина и дымохода (забитый дымоход, трещины в печи).
- Нарушение (закрытие печной заслонки несвоевременно, плохая тяга, недостаточный доступ в топливник свежего воздуха).
- Присутствие человека в самом очаге пожара.
- Техобслуживание автомашины в помещении с низкой вентиляцией.
- Применение некачественного воздуха в аппаратах для дыхания и аквалангах.
- Сон в автомашине с включенным двигателем.
- Применение гриля с низкой вентиляцией.
Сигналы и признаки отравления
При малой концентрации газа могут образоваться первые признаки токсичного воздействия и отравления: слезотечение, головокружение и боль, тошнота и слабость, спутанность сознания, сухой кашель, бывают слуховые и зрительные галлюцинации. Ощутив симптомы отравления, нужно как можно быстрее выйти на свежий воздух.
При большом промежутке времени нахождения в помещении с низкой плотностью угарного газа, возникают симптомы отравления: тахикардия, нарушение дыхания, нарушение координации, сонливость, зрительные галлюцинации, посинение кожи лица и слизистых оболочек, рвота, потеря сознания, могут быть судороги.
При повышенной концентрации — происходит потеря сознания и коматоз с судорогой. Без первой медицинской помощи, пострадавший может умереть от отравления угаром.
Воздействие угарного газа в доме на человеческий организм
Угарный газ заходит через легкие, контактирует в крови с гемоглобином и препятствует передачи кислорода органам и тканям. От кислородного голодания нарушается нервная система и работа головного мозга. Чем выше концентрат угарного газа и больше период нахождения в комнате, тем сильнее отравление и больше вероятности смерти.
После отравления нужно медицинское наблюдение в течение нескольких дней, т. к. часто наблюдаются осложнения. Пострадавших с тяжелым отравлением нужно госпитализировать. Проблемы с нервной системой и легкими возможны даже через недели после происшествия. Любопытно, но на женщин угарный газ влияет меньше, чем на мужчин.
Датчик угарного газа для дома
Отравление или угар можно предотвратить, используя автономный сигнализатор угарного газа или датчик. Если объем угарного газа в жилом или техническом помещении перейдет допустимый уровень, датчик просигнализирует, предупреждая об угрозе. Сигнализаторы выявления угарного газа – это такие электрохимические датчики, разработанные для беспрестанного контроля уровня содержания CO в помещении и реагирующие световыми и звуковыми сигналами на высокий уровень концентрации в воздухе угарного газа.
Когда решите купить для дома сигнализатор угарного газа, обратите внимание на особенности (при внешнем сходстве) приборов: датчик открытого огня и сигнализатор дыма, датчик угарных газов и углекислого газа реагирует на разные элементы в воздухе комнаты. Датчики угарного газа для дома устанавливают на высоте полтора метра от пола (некоторые рекомендуют ставить от потолка на 15–20 см). Аппарат обнаружения углекислого газа ставится около панели приборов или на уровне пола (углекислый газ намного тяжелее чем воздух), а дымовой датчик должен быть на потолке.
Во многих странах применение вышеперечисленных датчиков — обязательное условие, предусмотренное законодательством для обеспечения безопасности и здоровья населения. В Европе – обязателен только дымовой датчик. У нас, установка датчика угарного газа пока что — дело добровольное. Такие датчики в целом недорогой прибор, поэтому лучше не рисковать своей жизнью и купить сигнализатор угарного газа для дома.
Как не отравится угарным газом в доме
Соблюдая правила безопасности, отравление угаром можно предупредить:
— Не используйте приборы, сжигающие топливо, без достаточных навыков, знаний и инструментов.
— Не жгите древесный уголь в комнате с плохой вентиляцией.
— Убедитесь в исправной работе печи, вытяжной и приточной вентиляции и дымохода.
— На дымовых каналах дровяных печей, следует предусмотреть монтаж последовательно 2 плотных задвижек, а на каналах печек, функционирующих на угле или торфе, лишь одной задвижки с отверстием 15 мм.
— Не оставляйте в гараже автомобиль с работающим двигателем.
Датчики, сигнализирующие об увеличении концентрации угарн.газа, могут дополнительно защитить от отравления, но они не должны заменять прочие профилактические работы.
Угарный газ при печном отоплении
Камин или печь с закрытой задвижкой и остатками недогоревшего топлива - источник угарного газа и невидимый отравитель. Предполагая, что топливо полностью сгорело, владельцы печек закрывают заслонку дымохода для сохранности тепла. Тлеющие угольки при недостатке воздуха создают угарный газ, проникающий в помещение через негерметичные зоны печной системы.
Также и в дымоходе, при слабой тяге и без подачи воздуха возникает химический недожог топлива, и в итоге — возникновение и накопление угарного газа дома.
Угарный газ (CO) или окись углерода - бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Так называемый "запах угарного газа" обусловлен примесями органических веществ в топливе. Угарный газ образуется каждый раз при сжигании дровяного топлива. Основная причина образования угарного газа: недостаток кислорода в зоне горения. "Угар" и "угареть" - распространенные названия отравления окисью углерода.Образование угарного газа в печи
Угарный газ образуется при горении углерода в условиях недостатка кислорода. Сгорание топлива в печах идёт в несколько стадий: углерод сгорает с выделением углекислого газа CO 2 (неполное сгорание дымовых газов); затем углекислый газ взаимодействует с раскаленными коксовыми остатками топлива или угля, образуя угарный газ; угарный газ сгорает (синие языки пламени) с образованием углекислого газа, который удаляется через дымоход.
При отсутствии тяги в печи (забит дымоход, преждевременно закрыта заслонка, нет приточного воздуха для горения), угли продолжают тлеть в условиях недостаточной подачи кислорода, угарный газ не сгорает и может распространиться по отапливаемому помещению, вызвав токсичное действие на организм человека и отравление (угар).
Угарный газ CO и углекислый газ CO 2
Процессы образования углекислого газа в угарный газ и обратно, во время горения топлива в печи, происходят непрерывно. Когда топливо почти прогорело, хорошо видно сгорание угарного газа синим пламенем и образование углекислого газа (составная часть дымовых газов). При нормальных условиях горения весь угарный газ сгорает в топливнике печи практически без остатка.
Углекислый газ CO 2 - бесцветный газ со слабым кисловатым запахом. Углекислый газ, как более тяжёлый по сравнению с воздухом, скапливается в углублениях (подвалы, колодцы, штольни, катакомбы, пещеры). При задымлении помещения при обратной тяге в дымоходе, как раз много углекислого газа.
Угарный газ CO - продукт неполного сгорания и сильнейший яд. Отравление углекислым газом оказывает менее токсичное воздействие.
Причины отравления угарным газом
Отсутствие у ядовитого угарного газа цвета и запаха, делают угарный газ особенно опасным. Причиной отравления угарным газом является:
- Нарушение правил эксплуатации печного отопления (несвоевременное закрытие печной заслонки, недостаточный доступ свежего воздуха в топливник, плохая тяга).
- Неисправная работа печи и дымохода (трещины в конструкции печи, забитый дымоход).
- Нахождение человека в очаге пожара.
- Техническое обслуживание автомобиля в гараже или помещении с плохой вентиляцией.
- Сон в автомобиле с включенным двигателем.
- Использование некачественного воздуха в аквалангах и дыхательных аппаратах
- Использование гриля на древесном угле в беседке барбекю с плохой вентиляцией.
Симптомы отравления распознать вначале очень трудно, поэтому Вы можете и не догадываться, что причиной недомогания является угарный газ. Проявление одинаковых симптомов у всех людей, находящихся в одном помещении, позволяет распознать момент отравления угарным газом.
При небольшой концентрации окиси углерода могут появиться первые признаки токсичного действия и отравления: слезоточение, головная боль и головокружение, слабость и тошнота, сухой кашель, спутанность сознания, возможны зрительные и слуховые галлюцинации. Почувствовав симптомы отравления, как можно быстрее покинуть помещение, выйдя на свежий воздух. На открытом пространстве опасность отравления минимальна.
При большом времени нахождения в помещении с небольшой концентрацией угарного газа, наблюдаются симптомы отравления: нарушение дыхания, тахикардия, расстройство координации движений, зрительные галлюцинации, сонливость, посинение слизистых оболочек и кожи лица, рвота, возможны судороги, потеря сознания.
При повышенной концентрации угарного газа в воздухе помещения, возникает потеря сознания и коматозное состояние с судорогами. Без оказания первой медицинской помощи пострадавшему от отравления угарным газом, может наступить смерть.
Влияние угарного газа на организм
Угарный газ поступает через легкие, связывается с гемоглобином в крови пострадавшего и блокирует передачу кислорода тканям и органам. От кислородного голодания нарушается работа нервной системы и головного мозга. Чем выше концентрация угарного газа и больше время нахождения в помещении, тем сильнее отравление и выше вероятность летального исхода.
После отравления необходимо медицинское наблюдение в течении нескольких дней, так как часто наблюдаются осложнения. Больные с тяжёлым отравлением подлежат госпитализации. Проблемы с легкими и нервной системой возможны даже через несколько недель после отравления угарным газом. Интересно но факт: на женщин угарный газ действует меньше, чем на мужчин.
Первая помощь при отравлении
Надо помнить, что во время выведения пострадавшего из помещения с опасной концентрацией угарного газа, в первую очередь необходимо обезопасить себя, во избежание отравления также. Основным "противоядием" при отравлении угарным газом, служит кислород. Первая помощь при отравлении угарным газом:
- Вынести пострадавшего на свежий воздух.
- Устранить поступление угарного газа. Проветрить помещение (открыть окна и двери) и покинуть помещение.
- Если пострадавший в сознании, обеспечить непрерывный доступ свежего воздуха и кратковременное вдыхание нашатырного спирта, растереть тело. Вызвать "скорую помощь".
- Если пострадавший без сознания, необходимо немедленно начать искусственное дыхание до прихода в сознание или до приезда скорой помощи.
- Сообщить врачу скорой помощи, о подозрении в отравлении угарным газом.
Детектор или сигнализатор угарного газа
Отравления или угара легче избежать, используя в доме автономный сигнализатор или датчик угарного газа. Если концентрация угарного газа в жилом доме или техническом помещении превысит допустимый уровень, датчик сигнализирует, предупреждая об опасности. Сигнализаторы обнаружения угарного газа - электрохимические датчики, предназначенные для непрерывного контроля уровня содержания CO в воздухе помещения и реагирующие звуковыми и световыми сигналами на повышенный уровень концентрации угарного газа.
При выборе датчика-сигнализатора, следует обратить внимание на особенности приборов (при внешнем сходстве): дымовые сигнализаторы и датчики открытого огня, датчики угарного газа CO и датчики углекислого газа CO 2 реагируют на разные компоненты в воздухе помещения. Датчики угарного газа монтируются на высоте 1,5 метра от пола (некоторые компании производители рекомендуют 15-20 см от потолка), дымовой датчик должен висеть на потолке, прибор обнаружения углекислого газа CO 2 рекомендован к установке на уровне пола или на уровне панели приборов (углекислый газ тяжелее воздуха).
Во многих странах использование вышеперечисленных датчиков регламентировано законодательством для обеспечения здоровья и безопасности населения. В Европе - обязательное наличие только дымового датчика. Установка в домах с печным отоплением или камином датчика угарного газа у нас является пока делом добровольным. Датчики угарного газа относительно недорогие, хотя измерять деньгами цену человеческой жизни некорректно.
Предупреждение отравления угарным газом
При соблюдении правил безопасности можно избежать отравления угарным газом:
- Не использовать устройства, сжигающие топливо, без достаточных знаний, навыков и инструментов.
- Убедитесь в исправности работе печи, дымохода, приточной и вытяжной вентиляции.
- Не сжигать древесный уголь в помещении с плохой вентиляцией.
- На дымовых каналах печей, работающих на дровах, следует предусматривать установку последовательно двух плотных задвижек, а на каналах печей, работающих на угле или торфе, - одной задвижки с отверстием в ней диаметром 15 мм. (пункт 3.72 СНиП 2.04.05-91*)
- Не оставлять в гараже машину с включённым двигателем.
Угарный газ при эксплуатации печного отопления
Печь или камин с закрытой задвижкой и недогоревшим топливом - источник угарного газа и незаметный отравитель. Считая, что топливо полностью прогорело, владельцы печи закрывают заслонку дымохода для сохранения тепла. Тлеющие угли при недостатке воздуха образуют угарный газ, который проникает в помещение через негерметичные участки печной конструкции.
При слабой тяге в дымоходе и без подачи воздуха имеет место химический недожиг топлива, и как следствие образование и накопление угарного газа. Притока воздуха должно хватить как на поддержание процесса горения, так и на оптимальную тягу в конструкции печи или камина. Герметичные помещения и отсутствие приточного воздуха - проблемы естественной вентиляции и причины плохой тяги в камине.
Для хорошего сгорания топлива в топливник печи следует подавать необходимое количество приточного воздуха, особенно при топке углём. Если в топке камина или печи остались несколько недогоревших головешек, лучше их затушить или дать время полностью прогореть. Когда угли потемнеют и над ними нет огоньков пламени, минут через десять задвижку можно закрыть. Завершить эксплуатацию камина или топку печи следует за 2 часа до сна.
Если печь или камин правильно эксплуатировать и поддерживать в рабочем состоянии, то количество произведённого угарного газа во время сгорания топлива обычно не представляет опасности. Осторожность - залог предотвращения отравления угарным газом.
Copyright © 2009 КАММЕО
У него нет ни цвета, ни запаха. Но он – смертельно опасен.
Эксперты
Сергей Мусселиус
доктор медицинских наук, профессор, врач –токсиколог, преподаватель факультета фундаментальной медиц
Опрос собственников жилья в 6 городах агентством «Ромир-мониторинг» показал:
81% опрошенных - не осознают опасность отравления угарным газом;
60% - не знают, что такое отравление может привести к смерти;
27%- считают, что почувствуют запах угарного газа в случае его утечки;
94%- не имеют датчиков для обнаружения угарного газа;
52% - считают, что при появлении угарного газа достаточно просто проветрить помещение, чтобы не отравиться.
Как образуется угарный газ?
Из школьной программы мы знаем: для горения нужен кислород. Угарный газ образуется, когда кислорода не хватает и углеродсодержащее топливо (дрова, торф, бумага, уголь, брикеты, бензин, природный газ) сгорает не полностью. Отравиться на улице, допустим, у костра, невозможно. Вокруг много кислорода, в результате при горении образуется малотоксичный углекислый газ СО2. И даже если топливо горит плохо или тлеет (угли в мангале), угарный газ мгновенно растворяется в воздухе. Опасный угарный газ СО образуется в помещении при нехватке кислорода (топливо тлеет, но не горит активно). Многие считают, что угарный газ можно ощутить носом, как тот, что горит в конфорках газовых плит. Как известно, его специально «ароматизируют» так называемым меркаптаном, сильнопахнущим веществом, которое добавляют к природному газу в газохранилищах, чтобы по запаху обнаружить утечку. С угарным газом так поступить невозможно - ведь он образуется сам.
ПТИЧКУ ЖАЛКО!
Самым первым индикатором угарного газа были… канарейки. При малейшем повышении концентрации СО они сразу замолкали и валились с жердочки.
Чтобы защитить себя и близких от отравления угарным газом, специалисты советуют держать оборудование исправным, проветривать помощение, не находиться в гараже с закрытыми дверями при работающем двигателе. А еще установить недорогие детекторы угарного газа. Если содержание угарного газа повысится, датчик начнет издавать прерывистые сигналы, если аварийный порог будет нарушен критично - непрерывные.
В чем опасность угарного газа?
Когда угарный газ проникает в легкие, а затем и в кровь, он очень прочно связывается с гемоглабином. При этом образуется так называемый карбоксигемоглобин, токсичное вещество, которое блокирует поступление кислорода в кровь. В результате наступает кислородное голодание: страдают клетки головного мозга, нарастает гипоксия. Самое опасное, что первые признаки отравления сам человек и окружающие обычно принимают за усталость. В последствие появляется
Головная боль и головокружение, одышка. Человек может потерять сознание, у него могут развиться сердечная недостаточность, инфаркт, инсульт по типу ишемического, в тяжелых случаях - кома и смерть. Страдают все органы - сердце, почки, печень, легкие. Расслабляется гладкая мускулатура. В результате человек, даже если понимает, что ему нужно срочно выйти на воздух, не может сделать ни шага из-за мышечной слабости. Расслабляются, теряя упругость, и артерии. Если пострадавший при этом лежит, пережимаются артерии, что окончательно перекрывает доступ крови к органам.
ПОСЛЕ ОТРАВЛЕНИЯ.
При сильном отравлении, даже если человек выжил, он может пребывать в вегетативном состоянии и никогда не восстановиться полностью. В других случаях на восстановление могут уйти недели, месяцы и годы. Если отравление было не очень сильным, его признаки могут проявиться и через 1-6 недель. Примерно треть пострадавших частично теряют память, у них появляются головные боли, нарушаются функции движения, ухудшается характер, ухудшается способность мыслить абстрактно и самокритично. Нарушаются зрение и слух.
Кто в группе риска:
Жители загородных домов, где есть печи, камины, бензо- и дизельводонагреватели. Часто причиной отравления становится плохая тяга из-за неправильной кладки печи или камина, забитого сажей дымохода. В последнее время участились случаи, когда взрослые дети покупают загородные дома родителям, которые до того жили в городе и просто не знают, как правильно топить;
Городские жители, которые приехали на отдых (частый случай - новогодние каникулы!) в арендованные загородные коттеджи и, толком не умея, решают протопить дом. Разжигается печь, в доме становится тепло, уютно. И в этот момент кто-то решает, что все тепло уходит через трубу, поэтому нужно закрыть заслонку печи или камина и окна.
Парочки, уединившиеся в машине в закрытом гараже. Включив автомобильную печку, они поддерживают романтическое настроение алкоголем и воздействие угарного газа обычно принимают за опьянение.Чтобы прийти в себя, решают слегка вздремнуть. Многие не просыпаются;
Автовладельцы, которые чинять машины самостоятельно, при закрытых дверях гаража;
Любители курить в постели. Если заснуть с непотушенной сигаретой, необязательно это приводит к пожару. Начинает тлеть одеяло, ковер, а пламени нет. Если окна закрыты, отравление СО гарантировано;
Владельцы газовых плит. Если в процессе работы горелку задувает, газ начнет сгорать не полностью. Угарный газ может также появиться, если готовить пищу в посуде с очень широким дном. При этом нарушается приток кислорода к горелке и образуется угарный газ. По этой же причине нельзя готовить сразу на всех конфорках или обогревать помещение с помощью газовой плиты. В кухне при горении 3 горелок в течение 2 часов концентрация СО увеличивается в 11 раз!
Жители современных квартир, нарушающие перепланировкой естественную тягу. При ремонтах они ставят межкомнатные двери без зазоров снизу, уничтожают воздуховоды, чтобы увеличить площадь кухни, ставят пластиковые окна, которые не пропускают воздух.
ФОРМА ОТРАВЛЕНИЯ ЗАВИСИТ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ УГАРНОГО ГАЗА.
3-я, легкая, степень: СО в воздухе не более 0,08%, содержание карбоксигемоглобина в крови не более 30%. У пострадавшего головная боль, головокружение, тошнота, рвота.
Помощь окружающих: открыть окна и двери, вынести пострадавшего на улицу. Госпитализация не обязательна.
2-я, средняя, степень: СО в воздухе не более 0,32%, содержание карбоксигемоглобина в крови 30-40%. Пострадавший теряет сознание, у него повышается артериальное давление, учащается пульс, возможны галлюцинации.
Помощь окружающих:
Надеть на пострадавшего кислородную маску или противогаз с особым гопкалитовым патроном (повышает защиту от СО).
Подключить пострадавшего к кислородному баллону на 2-3 часа. Госпитализация обязательна.
1-я, тяжелая, степень: СО в воздухе более 1,2%, содержание карбоксигемоглобина в крови 50% - прерывистое дыхание, понижение артериального давления вплоть до коллапса, резкий цианоз (побледнение) слизистых, судороги, кома.
Если концентрация СО очень большая, достаточно 1-2 вдохов, чтобы умереть.
Помощь окружающих: открыть окна и двери, вынести пострадавшего на улицу, вызвать спасателей и врачей.
Оказывается спасателями и медиками: надеть на пострадавшего кислородную маску или противогаз с гопкалитовым патроном (повышает защиту от СО). Подключить пострадавшего к кислородному баллону на 2-3 часа.
Госпитализация обязательна. При доставке в клинику проводится аппаратная вентиляция легких.
Во всех трех случаях пострадавшему дают антидот к угарному газу, который разработан в России. Он снижает интоксикацию, ускоряет выведение СО из организма, снижает потребность в кислороде, способствует повышению устойчивости наиболее чувствительных к гипоксии органов.
Угарный газ, окись углерода (СО) представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, который является немного менее плотным, чем воздух. Он токсичен для гемоглобинных животных (включая человека), если его концентрации выше примерно 35 частей на миллион, хотя он также производится в обычном метаболизме животных в небольших количествах, и, как полагают, имеет некоторые нормальные биологические функции. В атмосфере, он пространственно переменный и быстрораспадающийся, и имеет определенную роль в формировании озона на уровне земли. Окись углерода состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода, связанных тройной связью, которая состоит из двух ковалентных связей, а также одной дативной ковалентной связи. Это самый простой оксид углерода. Он является изоэлектроном с цианидом аниона, нитрозоний катионом и молекулярным азотом. В координационных комплексах, лиганд монооксида углерода называется карбонилом.
История
Аристотель (384-322 до н.э.) впервые описал процесс сжигания углей, который приводит к образованию токсичных паров. В древности существовал способ казни – закрывать преступника в ванной комнате с тлеющими углями. Однако, на тот момент механизм смерти был непонятен. Греческий врач Гален (129-199 гг. н.э.) предположил, что имело место изменение состава воздуха, который причинял человеку вред при вдыхании. В 1776 году французский химик де Лассон произвел СО путем нагревания оксида цинка с коксом, однако ученый пришел к ошибочному выводу, что газообразный продукт был водородом, поскольку он горел синим пламенем. Газ был идентифицирован как соединение, содержащее углерод и кислород, шотландским химиком Уильямом Камберлендом Круикшанком в 1800 году. Его токсичность на собаках была тщательно исследована Клодом Бернаром около 1846 года. Во время Второй мировой войны, газовая смесь, включающая окись углерода, использовалась для поддержания механических транспортных средств, работающих в некоторых частях мира, где было мало бензина и дизельного топлива. Внешний (с некоторыми исключениями) древесный уголь или газогенераторы газа, полученного из древесины, были установлены, и смесь атмосферного азота, окиси углерода и небольших количеств других газов, образующихся при газификации, поступала в газовый смеситель. Газовая смесь, полученная в результате этого процесса, известна как древесный газ. Окись углерода также использовалась в больших масштабах во время Холокоста в некоторых немецких нацистских лагерях смерти, наиболее явно – в газовых фургонах в Хелмно и в программе умерщвления Т4 «эвтаназия».
Источники
Окись углерода образуется в ходе частичного окисления углеродсодержащих соединений; она образуется, когда не хватает кислорода для образования двуокиси углерода (CO2), например, при работе с плитой или двигателем внутреннего сгорания, в замкнутом пространстве. В присутствии кислорода, включая его концентрации в атмосфере, монооксид углерода горит голубым пламенем, производя углекислый газ. Каменноугольный газ, который широко использовался до 1960-х годов для внутреннего освещения, приготовления пищи и нагревания, содержал окись углерода как значительное топливное составляющее. Некоторые процессы в современной технологии, такие как выплавка чугуна, до сих пор производят окись углерода в качестве побочного продукта. Во всем мире наиболее крупными источниками окиси углерода являются естественные источники, из-за фотохимических реакций в тропосфере, которые генерируют около 5 × 1012 кг окиси углерода в год. Другие природные источники СО включают вулканы, лесные пожары и другие формы сгорания. В биологии, окись углерода естественным образом вырабатывается под действием гемоксигеназы 1 и 2 на гем от распада гемоглобина. Этот процесс производит определенное количество карбоксигемоглобина у нормальных людей, даже если они не вдыхают окись углерода. После первого доклада о том, что окись углерода является нормальным нейромедиатором в 1993 году, а также одним из трех газов, которые естественным образом модулируют воспалительные реакции в организме (два других – оксид азота и сероводород), окись углерода получила большое внимание ученых в качестве биологического регулятора. Во многих тканях, все три газа, действуют как противовоспалительные средства, вазодилататоры и промоторы неоваскулярного роста. Продолжаются клинические испытания небольших количеств окиси углерода в качестве лекарственного средства. Тем не менее, чрезмерное количества монооксида углерода вызывает отравление угарным газом.
Молекулярные свойства
Окись углерода имеет молекулярную массу 28,0, что делает его немного легче, чем воздух, чья средняя молекулярная масса составляет 28,8. Согласно закону идеального газа, СО, следовательно, имеет меньшую плотность, чем воздух. Длина связи между атомом углерода и атомом кислорода составляет 112,8 пм. Эта длина связи согласуется с тройной связью, как в молекулярном азоте (N2), который имеет аналогичную длину связи и почти такую же молекулярную массу. Двойные связи углерод-кислород значительно длиннее, например, 120,8 м у формальдегида. Точка кипения (82 К) и температура плавления (68 K) очень похожи на N2 (77 К и 63 К, соответственно). Энергия диссоциации связи 1072 кДж / моль сильнее, чем у N2 (942 кДж / моль) и представляет собой наиболее сильную из известных химическую связь. Основное состояние электрона окиси углерода является синглетным , так как здесь нет неспаренных электронов.
Связующий и дипольный момент
Углерод и кислород вместе имеют, в общей сложности, 10 электронов в валентной оболочке. Следуя правилу октета для углерода и кислорода, два атома образуют тройную связь, с шестью общими электронами в трех связывающих молекулярных орбиталях, а не обычную двойную связь, как у органических карбонильных соединений. Так как четыре из общих электронов поступают из атома кислорода и только два из углерода, одна связующая орбиталь занята двумя электронами из атомов кислорода, образуя дативную или дипольную связь. Это приводит к C ← O поляризации молекулы, с небольшим отрицательным зарядом на углероде и небольшим положительным зарядом на кислороде. Две других связывающих орбитали занимают каждая один электрон из углерода и один из кислорода, образуя (полярные) ковалентные связи с обратной C → O поляризацией, так как кислород является более электроотрицательным, чем углерод. В свободной окиси углерода, чистый отрицательный заряд δ- остается в конце углерода, и молекула имеет небольшой дипольный момент 0,122 D. Таким образом, молекула асимметрична: кислород имеет больше плотности электронов, чем углерод, а также небольшой положительный заряд, по сравнению с углеродом, который является отрицательным. В противоположность этому, изоэлектронная молекула диазота не имеет дипольного момента. Если окись углерода действует в качестве лиганда, полярность диполя может меняться с чистым отрицательным зарядом на конце кислорода, в зависимости от структуры координационного комплекса.
Полярность связи и состояние окисления
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что, несмотря на большую электроотрицательность кислорода, дипольный момент исходит из более отрицательного конца углерода к более положительному концу кислорода. Эти три связи представляют собой фактически полярные ковалентные связи, которые сильно поляризованы. Рассчитанная поляризация к атому кислорода составляет 71% для σ-связи и 77% для обоих π -связей. Степень окисления углерода в окись углерода в каждой из этих структур составляет +2. Она рассчитывается так: все связующие электроны считаются принадлежащими к более электроотрицательным атомам кислорода. Только два несвязывающих электрона на углероде относятся к углероду. При таком подсчете, углерод имеет только два валентных электрона в молекуле по сравнению с четырьмя в свободном атоме.
Биологические и физиологические свойства
Токсичность
Отравление угарным газом является наиболее распространенным типом смертельного отравления воздуха во многих странах. Окись углерода представляет собой бесцветное вещество, не имеющее запаха и вкуса, но очень токсичное. Оно соединяется с гемоглобином с получением карбоксигемоглобина, который «узурпирует» участок в гемоглобине, который обычно переносит кислород, но неэффективен для доставки кислорода к тканям организма. Столь низкие концентрации, как 667 частей на миллион, могут вызвать преобразования до 50% гемоглобина в организме в карбоксигемоглобин. 50% уровень карбоксигемоглобина может привести к судорогам, коме и смерти. В Соединенных Штатах, Министерство труда ограничивает долгосрочные уровни воздействия окиси углерода на рабочем месте до 50 частей на миллион. В течение короткого периода времени, поглощение окиси углерода является накопительным, так как период его полувыведения составляет около 5 часов на свежем воздухе. Наиболее распространенные симптомы отравления угарным газом могут быть похожи на другие виды отравлений и инфекций, и включают такие симптомы, как головная боль, тошнота, рвота, головокружение, усталость и чувство слабости. Пострадавшие семьи часто считают, что они являются жертвами пищевого отравления. Младенцы могут быть раздражительными и плохо питаться. Неврологические симптомы включают спутанность сознания, дезориентацию, нарушение зрения, обмороки (потерю сознания) и судороги. Некоторые описания отравления угарным газом включают геморрагию сетчатки глаза, а также аномальный вишнево-красный оттенок крови. В большинстве клинических диагнозов, эти признаки наблюдаются редко. Одна из трудностей, связанных с полезностью этого «вишневого» эффекта, связана с тем, что она корректирует, или маскирует, в обратном случае нездоровый внешний вид, так как главный эффект удаления венозного гемоглобина связан с тем, что задушенный человек кажется более нормальным, или мертвый человек кажется живым, подобно эффекту красных красителей в составе для бальзамирования. Такой эффект окрашивания в бескислородной CO-отравленной ткани связан с коммерческим использованием монооксида углерода при окрашивании мяса. Оксид углерода также связывается с другими молекулами, такими как миоглобин и митохондриальная цитохромоксидаза. Воздействие окиси углерода может привести к значительному повреждению сердца и центральной нервной системы, особенно в бледном шаре, часто это связано с длительными хроническими патологическими состояниями. Окись углерода может иметь серьезные неблагоприятные последствия для плода беременной женщины.
Нормальная физиология человека
Окись углерода вырабатывается естественным образом в организме человека в качестве сигнальной молекулы. Таким образом, окись углерода может иметь физиологическую роль в организме в качестве нейротрансмиттера или релаксанта кровеносных сосудов. Из-за роли окиси углерода в организме, нарушения в её метаболизме связаны с различными заболеваниями, в том числе нейродегенерацией, гипертонией, сердечной недостаточностью и воспалениями.
CO функционирует в качестве эндогенной сигнальной молекулы.
СО модулирует функции сердечно-сосудистой системы
CO ингибирует агрегацию и адгезию тромбоцитов
CO может играть определенную роль в качестве потенциального терапевтического средства
Микробиология
Окись углерода является питательной средой для метаногенных архей, строительным блоком для ацетилкофермента А. Это тема для новой области биоорганометаллической химии. Экстремофильные микроорганизмы могут, таким образом, метаболизировать окись углерода в таких местах, как тепловые жерла вулканов. У бактерий, окись углерода производится путем восстановления двуокиси углерода ферментом дегидрогеназы монооксида углерода, Fe-Ni-S-содержащего белка. CooA представляет собой рецепторный белок окиси углерода. Сфера его биологической активности до сих пор неизвестна. Он может быть частью сигнального пути у бактерий и архей. Его распространенность у млекопитающих не установлена.
Распространенность
Окись углерода встречается в различных природных и искусственных средах.
Окись углерода присутствует в небольших количествах в атмосфере, главным образом, как продукт вулканической активности, но также является продуктом естественных и техногенных пожаров (например, лесные пожары, сжигание растительных остатков, а также сжигание сахарного тростника). Сжигание ископаемого топлива также способствует образованию окиси углерода. Окись углерода встречается в растворенном виде в расплавленных вулканических породах при высоких давлениях в мантии Земли. Поскольку природные источники окиси углерода переменны, чрезвычайно трудно точно измерить природные выбросы газа. Окись углерода является быстрораспадающимся парниковым газом, а также проявляет косвенное радиационное воздействие путем повышения концентрации метана и тропосферного озона в результате химических реакций с другими компонентами атмосферы (например, гидроксильный радикал, ОН), что, в противном случае, разрушило бы их. В результате естественных процессов в атмосфере, он, в конечном счете, окисляется до двуокиси углерода. Окись углерода является одновременно недолговечной в атмосфере (сохраняется в среднем около двух месяцев) и имеет пространственно переменную концентрацию. В атмосфере Венеры, окись углерода создается в результате фотодиссоциации двуокиси углерода электромагнитным излучением с длиной волны короче 169 нм. Из-за своей длительной жизнеспособности в средней тропосфере, окись углерода также используется в качестве трассера транспорта для струй вредных веществ.
Загрязнение городов
Окись углерода является временным загрязняющим веществом в атмосфере в некоторых городских районах, главным образом, из выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания (в том числе транспортных средств, портативных и резервных генераторов, газонокосилок, моечных машин и т.д.), а также от неполного сгорания различных других видов топлива (включая дрова, уголь, древесный уголь, нефть, парафин, пропан, природный газ и мусор). Большие загрязнения CO могут наблюдаться из космоса над городами.
Роль в формировании приземного озона
Окись углерода, наряду с альдегидами, является частью серии циклов химических реакций, которые образуют фотохимический смог. Он вступает в реакцию с гидроксильным радикалом ( ОН) с получением радикального интермедиата HOCO, который быстро передает радикальный водород О2 с образованием перекисного радикала (НО2 ) и диоксида углерода (CO2). Перекисной радикал затем вступает в реакцию с оксидом азота (NO) с образованием диоксида азота (NO2) и гидроксильного радикала. NO 2 дает O (3P) через фотолиз, тем самым образуя O3 после реакции с O2. Так как гидроксильный радикал образуется в процессе образования NO2, баланс последовательности химических реакций, начиная с окиси углерода, приводит к образованию озона: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Где hν относится к фотону света, поглощаемому молекулой NO2 в последовательности) Хотя создание NO2 является важным шагом, приводящим к образованию озона низкого уровня, это также увеличивает количество озона другим, несколько взаимоисключающим, образом, за счет уменьшения количества NO, которое доступно для реакции с озоном.
Загрязнение воздуха внутри помещений
В закрытых средах, концентрация окиси углерода может легко увеличиться до летального уровня. В среднем, в Соединенных Штатах ежегодно от неавтомобильных потребительских товаров, производящих окись углерода, умирает 170 человек. Тем не менее, в соответствии с данными Департамента здравоохранения Флориды, «ежегодно более 500 американцев умирают от случайного воздействия окиси углерода и еще тысячи человек в США требуют неотложной медицинской помощи при несмертельном отравлении угарным газом». Эти продукты включают в себя неисправные топливные приборы сжигания, такие как печи, кухонные плиты, водонагреватели и газовые и керосиновые комнатные обогреватели; оборудование с механическим приводом, такое как портативные генераторы; камины; и древесный уголь, который сжигается в домах и других закрытых помещениях. Американская ассоциация центров контроля отравлений (AAPCC) сообщила о 15769 случаях отравления угарным газом, которые привели к 39 смертям в 2007 году. В 2005 году, CPSC сообщила о 94 смертях, связанных с отравлением моноксидом углерода от генератора. Сорок семь из этих смертей имели место во время перебоев в подаче электроэнергии из-за суровых погодных условий, в том числе, из-за урагана Катрина. Тем не менее, люди умирают от отравления угарным газом, производимым непродовольственными товарами, такими как автомобили, оставленные работающими в гаражах, прилегающих к дому. Центры по контролю и профилактике заболеваний сообщают, что ежегодно несколько тысяч человек обращаются в больницу скорой помощи при отравлении угарным газом.
Наличие в крови
Окись углерода поглощается через дыхание и попадает в кровоток через газообмен в легких. Она также производится в ходе метаболизма гемоглобина и поступает в кровь из тканей, и, таким образом, присутствует во всех нормальных тканях, даже если она не попадает в организм при дыхании. Нормальные уровни окиси углерода, циркулирующие в крови, составляют от 0% до 3%, и выше у курильщиков. Уровни окиси углерода нельзя оценить с помощью физического осмотра. Лабораторные испытания требуют наличия образца крови (артериальной или венозной) и лабораторного анализа на СО-оксиметр. Кроме того, неинвазивный карбоксигемоглобин (SPCO) с импульсной СО-оксиметрией является более эффективным по сравнению с инвазивными методами.
Астрофизика
За пределами Земли, окись углерода является второй наиболее распространенной молекулой в межзвездной среде, после молекулярного водорода. Из-за своей асимметрии, молекула окиси углерода производит гораздо более яркие спектральные линии, чем молекула водорода, благодаря чему СО гораздо легче обнаружить. Межзвёздный CO был впервые обнаружен с помощью радиотелескопов в 1970 году. В настоящее время он является наиболее часто используемым индикатором молекулярного газа в межзвездной среде галактик, а молекулярный водород может быть обнаружен только с помощью ультрафиолетового света, что требует наличия космических телескопов. Наблюдения за окисью углерода обеспечивают большую часть информации о молекулярных облаках, в которых образуется большинство звезд. Beta Pictoris, вторая по яркости звезда в созвездии Pictor, демонстрирует избыток инфракрасного излучения по сравнению с нормальными звездами ее типа, что обусловлено большим количеством пыли и газа (в том числе окиси углерода) вблизи звезды.
Производство
Было разработано множество методов для производства окиси углерода.
Промышленное производство
Основным промышленным источником CO является генераторный газ, смесь, содержащая, в основном, окись углерода и азот, образовавшийся при сгорании углерода в воздухе при высокой температуре, когда имеется избыток углерода. В печи, воздух пропускают через слой кокса. Первоначально произведенный СО2 уравновешивается с оставшимся горячим углем с получением СО. Реакция СО2 с углеродом с получением CO описывается как реакция Будуара. При температуре выше 800°C, CO является преобладающим продуктом:
СО2 + С → 2 CO (ΔH = 170 кДж / моль)
Другой источник «водяной газ», смесь водорода и монооксида углерода, полученного с помощью эндотермической реакции пара и углерода:
H2O + C → Н2 + СО (ΔH = +131 кДж / моль)
Другие подобные «синтетические газы» могут быть получены из природного газа и других видов топлива. Оксид углерода также является побочным продуктом восстановления руд оксида металла с углеродом:
MO + C → M + CO
Окись углерода также получают путем прямого окисления углерода в ограниченном количестве кислорода или воздуха.
2C (s) + O 2 → 2СО (g)
Поскольку СО представляет собой газ, восстановительный процесс может управляться путем нагревания, используя положительную (благоприятную) энтропию реакции. Диаграмма Эллингама показывает, что образованию СО отдается предпочтение по сравнению с СО2 при высоких температурах.
Подготовка в лаборатории
Окись углерода удобно получать в лаборатории путем дегидратации муравьиной кислоты или щавелевой кислоты, например, с помощью концентрированной серной кислоты. Еще одним способом является нагревание однородной смеси порошкообразного металлического цинка и карбоната кальция, который высвобождает CO и оставляет оксид цинка и оксид кальция:
Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
Нитрат серебра и иодоформ также дают окись углерода:
CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI
Координационная химия
Большинство металлов образуют координационные комплексы, содержащие ковалентно присоединенную окись углерода. Только металлы в низших степенях окисления будут соединяться с лигандами окиси углерода. Это связано с тем, что необходима достаточная плотность электронов, чтобы облегчить обратное пожертвование от металлической DXZ-орбитали, к π * молекулярной орбитали из СО. Неподеленная пара на атоме углерода в СО также жертвует электронную плотность в dx²-y² на металле для формирования сигма-связи. Это пожертвование электрона также проявляется цис-эффектом, или лабилизацией СО лигандов в цис-положении. Карбонил никеля, например, образуется путем прямого сочетания окиси углерода и металлического никеля:
Ni + 4 CO → Ni (CO) 4 (1 бар, 55 ° C)
По этой причине, никель в трубке или ее части не должен вступать в длительный контакт с окисью углерода. Карбонил никеля легко разлагается обратно до Ni и СО при контакте с горячими поверхностями, и этот метод используется для промышленной очистки никеля в процессе Монда. В карбониле никеля и других карбонилах, электронная пара на углероде взаимодействует с металлом; окись углерода жертвует электронную пару металлу. В таких ситуациях, окись углерода называется карбонильным лигандом. Одним из наиболее важных карбонил металлов является пентакарбонил железа, Fe (CO) 5. Многие комплексы металл-CO получают путем декарбонилирования органических растворителей, а не из СО. Например, трихлорид иридия и трифенилфосфин реагируют в кипящем 2-метоксиэтаноле или ДМФ, с получением IrCl (CO) (PPh3) 2. Карбонилы металлов в координационной химии обычно изучаются с помощью инфракрасной спектроскопии.
Органическая химия и химия основных групп элементов
В присутствии сильных кислот и воды, окись углерода вступает в реакцию с алкенами с образованием карбоновых кислот в процессе, известном как реакции Коха-Хаафа. В реакции Гаттермана-Коха, арены преобразуются в бензальдегидные производные в присутствии AlCl3 и HCl. Литийорганические соединения (например, бутиллитий) вступают в реакцию с окисью углерода, но эти реакции мало научно применимы. Несмотря на то, что CO реагирует с карбокатионами и карбанионами, он относительно нереакционноспособен к органическим соединениям без вмешательства металлических катализаторов. С реагентами из основной группы, СО проходит несколько примечательных реакций. Хлорирование СО является промышленным процессом, приводящим к образованию важного соединения фосгена. С бораном, СО образует аддукт, H3BCO, который является изоэлектронным с катионом ацилия +. СО вступает в реакцию с натрием, создавая продукты, полученные из связи С-С. Соединения циклогексагегексон или триквиноил (C6O6) и циклопентанепентон или лейконовая кислота (C5O5), которые до сих пор получали лишь в следовых количествах, можно рассматривать как полимеры окиси углерода. При давлении более 5 ГПа, окись углерода превращается в твердый полимер углерода и кислорода. Это метастабильное вещество при атмосферном давлении, но оно является мощным взрывчатым веществом.
Использование
Химическая промышленность
Окись углерода представляет собой промышленный газ, который имеет множество применений в производстве сыпучих химических веществ. Большие количества альдегидов получают путем реакции гидроформилирования алкенов, окиси углерода и Н2. Гидроформилирование в процессе Шелла дает возможность создавать предшественники моющих средств. Фосген, пригодный для получения изоцианатов, поликарбонатов и полиуретанов, производится путем пропускания очищенного монооксида углерода и газообразного хлора через слой пористого активированного угля, который служит в качестве катализатора. Мировое производство этого соединения в 1989 году оценивалось в 2,74 млн тонн.
CO + Cl2 → COCl2
Метанол получают путем гидрогенизации окиси углерода. В родственной реакции, гидрирование окиси углерода связано с образованием связи С-С, как в процессе Фишера-Тропша, где окись углерода гидрогенизируется до жидких углеводородных топлив. Эта технология позволяет преобразовывать уголь или биомассы в дизельное топливо. В процессе Монсанто, окись углерода и метанол реагируют в присутствии катализатора на основе родия и однородной иодистоводородной кислоты с образованием уксусной кислоты. Этот процесс отвечает за большую часть промышленного производства уксусной кислоты. В промышленных масштабах, чистая окись углерода используется для очистки никеля в процессе Монда.
Окраска мяса
Окись углерода используется в модифицированных атмосферных системах упаковки в США, в основном, при упаковке свежих мясных продуктов, таких как говядина, свинина и рыба, чтобы сохранять их свежий внешний вид. Окись углерода соединяется с миоглобином с образованием карбоксимиоглобина, ярко-вишнево-красного пигмента. Карбоксимиоглобин является более стабильным, чем окисленная форма миоглобина, оксимиоглобин, который может окислиться до коричневого пигмента метмиоглобина. Этот стабильный красный цвет может сохраняться гораздо дольше, чем обычное упакованное мясо. Типичные уровни окиси углерода, используемые в установках, использующих этот процесс, составляют от 0,4% до 0,5%. Эта технология впервые признана «в целом безопасной» (GRAS) Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 2002 году для использования в качестве вторичной упаковочной системы, и не требует маркировки. В 2004 году FDA одобрило CO в качестве основного метода упаковки, заявив, что CO не скрывает запаха порчи. Несмотря на это постановление, остается спорным вопрос о том, маскирует ли этот метод порчу продуктов. В 2007 году, в Палате представителей США был предложен законопроект, предлагающий называть модифицированный процесс упаковки с использованием окиси углерода цветовой добавкой, но законопроект не был принят. Такой процесс упаковки запрещен во многих других странах, включая Японию, Сингапур и страны Европейского Союза.
Медицина
В биологии, окись углерода естественным образом вырабатывается под действием гемоксигеназы 1 и 2 на гем от распада гемоглобина. Этот процесс производит определенное количество карбоксигемоглобина у нормальных людей, даже если они не вдыхают окись углерода. После первого доклада о том, что окись углерода является нормальным нейромедиатором в 1993 году, а также одним из трех газов, которые естественным образом модулируют воспалительные реакции в организме (два других – оксид азота и сероводород), окись углерода получила большое клиническое внимание как биологический регулятор. Во многих тканях, все три газа, как известно, действуют как противовоспалительные средства, вазодилататоры и усилители неоваскулярного роста. Тем не менее, эти вопросы являются сложными, поскольку неоваскулярный рост не всегда полезен, так как он играет определенную роль в росте опухоли, а также в развитии влажной макулодистрофии, заболевания, риск которого увеличивается от 4 до 6 раз при курении (главный источник окиси углерода в крови, в несколько раз больше, чем естественное производство). Существует теория, что в некоторых синапсах нервных клеток, когда откладываются долгосрочные воспоминания, принимающая клетка вырабатывает окись углерода, которая обратно передается к передающей камере, заставляющей её передаваться более легко в будущем. Некоторые такие нервные клетки, как было показано, содержат гуанилатциклазу, фермент, который активируется окисью углерода. Во многих лабораториях по всему миру были проведены исследования с участием монооксида углерода относительно его противовоспалительных и цитопротекторных свойств. Эти свойства могут быть использованы для предотвращения развития ряда патологических состояний, в том числе, ишемического реперфузионного повреждения, отторжения трансплантата, атеросклероза, тяжелого сепсиса, тяжелой малярии или аутоиммунных заболеваний. Были проведены клинические испытания с участием людей, однако их результаты еще не были выпущены.