Где взять угарный газ и Монооксид углерода

Запрос «CO» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Моноокси́д углеро́да (оксид углерода(II), о́кись углеро́да, уга́рный газ, химическая формула — CO) — химическое соединение, представляющее собой несолеобразующий оксид углерода, состоящий из одного атома кислорода и углерода.

При стандартных условиях, монооксид углерода — это бесцветный токсичный газ без вкуса и запаха, легче воздуха.

При содержании 0,08 % СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2 % сознание теряется после двух—трёх вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.

Часто отмечаются тяжёлые осложнения:

• Нарушение мозгового кровообращения,
• Субарахноидальные кровоизлияния,
• Полиневриты,
• Явления отёка мозга,
• Нарушение зрения,
• Нарушение слуха,
• Возможно развитие инфаркта миокарда,
• Часто наблюдаются кожно-трофические расстройства (пузыри, местные отёки с набуханием и последующим некрозом), миоглобинурийный нефроз,
• При длительной коме постоянно отмечается тяжёлая пневмония.

Алгоритм оказания неотложной помощи в очаге поражения

Алгоритм оказания неотложной помощи вне зоны поражения

1. С пострадавшего снимают противогаз и освобождают его от стесняющей дыхание одежды.
2. Пострадавшему дают кислород и согревают. К современным методам лечения относится кислородотерапия в барокамере.
3. Поскольку ультрафиолетовые лучи ускоряют распад карбоксигемоглобина, пострадавшего целесообразно облучать кварцевой лампой. 
4. По показаниям проводят искусственное дыхание с помощью ручных дыхательных приборов.
5. При сердечной недостаточности показано введение 1 мл кордиамина, а также 1 мл 10%-го раствора кофеина подкожно.
6. Пострадавшего немедленно эвакуируют в ближайшее лечебное учреждение.

Отравление окисью углерода часто осложняется развитием воспалительных процессов дыхательных путей и лёгких (бронхиты, пневмонии), поэтому с профилактической целью назначаются антибиотики. 

• при пожарах;
• на производстве, где угарный газ используется для синтеза ряда органических веществ (ацетон, метиловый спирт, фенол и т. д.);
• в газифицированных помещениях, в которых эксплуатируется газоиспользующее оборудование (плиты, проточные водонагреватели, теплогенераторы с открытой камерой сгорания) в условиях недостаточного воздухообмена, например, при нарушении тяги в дымоходах и/или вентиляционных каналах либо недостатке приточного воздуха для горения газа;
• в гаражах при плохой вентиляции^[3][4][5], в других непроветриваемых или слабо проветриваемых помещениях, туннелях, так как в выхлопе автомобиля содержится до 1—3 % СО по нормативам и свыше 10 % при плохой регулировке карбюраторного мотора;
• при длительном нахождении на оживлённой дороге или рядом с ней. На крупных автострадах средняя концентрация СО превышает порог отравления;^[6]
• в домашних условиях при утечке природного газа и при несвоевременно закрытых печных заслонках в помещениях с печным отоплением (дома, бани);
• при использовании некачественного воздуха в дыхательных аппаратах;
• при курении кальяна (очень большой процент людей испытывает головные боли, головокружение, тошноту, сонливость после курения кальяна, что обусловлено отравлением монооксидом углерода, образованным при недостатке поступления кислорода в кальянный аппарат).

Образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода:

  (тепловой эффект этой реакции 220 кДж),

Также образуется при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:

  (ΔH = 172 кДж, ΔS = 176 Дж/К)

Реакция восстановления диоксида углерода обратимая, влияние температуры на состояние равновесия этой реакции приведено на графике. Протекание реакции вправо обеспечивает энтропийный фактор, а влево — энтальпийный. При температуре ниже 400 °C равновесие практически полностью сдвинуто влево, а при температуре выше 1000 °C вправо (в сторону образования CO). При низких температурах скорость этой реакции очень мала, поэтому оксид углерода(II) при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара.

Смеси оксида углерода(II) с другими веществами получают при пропускании воздуха, водяного пара и т. п. сквозь слой раскалённого кокса, каменного или бурого угля и т. п. (см. генераторный газ, водяной газ, смешанный газ, синтез-газ).

Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты либо пропускание газообразной муравьиной кислоты над P₂O₅. Схема реакции:

Можно также обработать муравьиную кислоту хлорсульфоновой. Эта реакция идёт уже при обычной температуре по схеме:

Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот. Реакция идёт по уравнению:

Нагревание смеси гексацианоферрата(II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:

Восстановлением из карбоната цинка магнием при нагревании:

Оксид углерода — токсичное вещество. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» оксид углерода является токсичным малоопасным веществом по степени воздействия на организм, 4-го класса опасности.

TLV (предельная пороговая концентрация, США) — 25 ppm; TWA (среднесменная концентрация, США; ACGIH 1994—1995) — 29 мг/м³; MAC (максимальная допустимая концентрация, США): 30 ppm; 33 мг/м³. ПДК_р.з. по ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» составляет 20 мг/м³ (около 0,0017 %).

В выхлопе бензинового автомобиля допускается до 1,5—3,0 % (допустимая концентрация сильно различается в зависимости от страны/применяемых стандартов; 3 % — много даже для старого карбюраторного автомобиля без каталитического нейтрализатора).

По классификации ООН оксид углерода(II) относится к классу опасности 2,3, вторичная опасность по классификации ООН равна 2,1.

Помощь при отравлении оксидом углерода(II)

• пострадавшего следует вынести на свежий воздух. При отравлении лёгкой степени достаточно гипервентиляции лёгких кислородом;
• искусственная вентиляция лёгких, О₂-терапия, в том числе в барокамере;
• ацизол, хромосмон, метиленовый синий внутривенно.

Защита от оксида углерода(II)

Эндогенный монооксид углерода

Эндогенный угарный газ образуется в организме благодаря окисляющему действию фермента гемоксигеназы на гем, являющийся продуктом разрушения гемоглобина и миоглобина, а также других гемосодержащих белков. Этот процесс вызывает образование в крови человека небольшого количества карбоксигемоглобина, даже если человек не курит и дышит не атмосферным воздухом (всегда содержащим небольшие количества экзогенного угарного газа), а чистым кислородом или смесью азота с кислородом.

• он является одной из важных эндогенных сигнальных молекул;
• он модулирует функции ЦНС и сердечно-сосудистой системы;
• он ингибирует агрегацию тромбоцитов и их адгезию к стенкам сосудов;
• влияние на обмен эндогенного угарного газа в будущем может быть одной из важных терапевтических стратегий при ряде заболеваний.

• Международная карта химической безопасности для монооксида углерода (ICSC 0023, апрель 2007) (англ.)

Молекула CO имеет тройную связь, как и молекула азота N₂. Так как эти молекулы сходны по строению (изоэлектронны, двухатомны, имеют близкую молярную массу), то и свойства их также схожи — очень низкие температуры плавления и кипения, близкие значения стандартных энтропий и т. п.

В рамках метода валентных связей строение молекулы CO можно описать формулой :C≡O:.

Согласно методу молекулярных орбиталей, электронная конфигурация невозбуждённой молекулы CO σσπ σ. Тройная связь образована -связью, образованной за счёт электронной пары, а электроны дважды вырожденного уровня соответствуют двум -связям. Электроны на несвязывающих -орбитали и -орбитали соответствуют двум электронным парам, одна из которых локализована у атома углерода, другая — у атома кислорода.

Благодаря наличию тройной связи молекула CO весьма прочна (энергия диссоциации 1069 кДж/моль (256 ккал/моль), что больше, чем у любых других двухатомных молекул) и имеет малое межъядерное расстояние (=0,1128 нм).

Оксид углерода(II) представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.

Основными типами химических реакций, в которых участвует оксид углерода(II), являются реакции присоединения и окислительно-восстановительные реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства.

Окисление СО в растворе часто идёт с заметной скоростью лишь в присутствии катализатора. При подборе последнего основную роль играет природа окислителя. Так, KMnO₄ быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра, K₂Cr₂O₇ — в присутствии солей ртути, KClO₃ — в присутствии OsO₄. В общем, по своим восстановительным свойствам СО похож на молекулярный водород.

Ниже 830 °C более сильным восстановителем является CO, — выше — водород. Поэтому равновесие реакции   до 830 °C смещено вправо, выше 830 °C — влево.

Интересно, что существуют бактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию.

  (°₂₉₈ = −257 кДж, °₂₉₈ = −86 Дж/K).

Оксид углерода(II) реагирует с галогенами. Наибольшее практическое применение получила реакция с хлором:

Реакция экзотермическая, её тепловой эффект 113 кДж, в присутствии катализатора (активированный уголь) она идёт уже при комнатной температуре. В результате реакции образуется фосген — вещество, получившее широкое распространение в разных отраслях химии (а также как боевое отравляющее вещество). По аналогичным реакциям могут быть получены COF₂ (карбонилфторид) и COBr₂ (карбонилбромид). Карбонилиодид не получен. Экзотермичность реакций быстро снижается от F к I (для реакций с F₂ тепловой эффект 481 кДж, с Br₂ — 4 кДж). Можно также получать и смешанные производные, например COFCl (см. галогенпроизводные угольной кислоты).

Реакцией CO с F₂, кроме карбонилфторида COF₂, можно получить перекисное соединение (FCO)₂O₂. Его характеристики: температура плавления −42 °C, кипения +16 °C, обладает характерным запахом (похожим на запах озона), при нагревании выше 200 °C разлагается со взрывом (продукты реакции CO₂, O₂ и COF₂), в кислой среде реагирует с иодидом калия по уравнению:

Оксид углерода(II) реагирует с халькогенами. С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:

  (°₂₉₈ = −229 кДж, °₂₉₈ = −134 Дж/K).

Получены также аналогичные селеноксид углерода COSe и теллуроксид углерода COTe.

Оксид углерода(II) незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот. Однако реагирует с расплавами щелочей с образованием соответствующих формиатов:

Интересна реакция оксида углерода(II) с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия:

Реакцией с аммиаком при высоких температурах можно получить важное для промышленности соединение — циановодород HCN. Реакция идёт в присутствии катализатора (диоксид тория ThO₂) по уравнению:

Важнейшим свойством оксида углерода(II) является его способность реагировать с водородом с образованием органических соединений (процесс синтеза Фишера — Тропша):

  спирты + линейные алканы.

Этот процесс является источником производства таких важнейших промышленных продуктов как метанол, синтетическое дизельное топливо, многоатомные спирты, масла и смазки.

Различают природные и антропогенные источники поступления в атмосферу Земли. В естественных условиях, на поверхности Земли, CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров. Оксид углерода(II) образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение оксида углерода(II) за счёт обычных в почвах фенольных соединений, содержащих группы OCH₃ или OH в орто- или пара-положениях по отношению к первой гидроксильной группе.

Общий баланс продуцирования небиологического CO и его окисления микроорганизмами зависит от конкретных экологических условий, в первую очередь от влажности и значения pH. Например, из аридных почв оксид углерода(II) выделяется непосредственно в атмосферу, создавая таким образом локальные максимумы концентрации этого газа.

В атмосфере СО является продуктом цепочек реакций с участием метана и других углеводородов (в первую очередь, изопрена).

Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха (подается недостаточное количество кислорода для окисления CO в CO₂). В прошлом значительную долю антропогенного поступления CO в атмосферу обеспечивал светильный газ, использовавшийся для освещения помещений в XIX веке. По составу он примерно соответствовал водяному газу, то есть содержал до 45 % оксида углерода(II). В коммунальной сфере не применяется в виду наличия значительно более дешёвого и энергоэффективного аналога — природного газа.

Поступление CO от природных и антропогенных источников примерно одинаково.

Качественно можно определить наличие CO по потемнению растворов хлорида палладия (или пропитанной этим раствором бумаги). Потеменение связано с выделением мелкодисперсного металлического палладия по схеме:

Эта реакция очень чувствительная. Стандартный раствор: 1 грамм хлорида палладия на литр воды.

Количественное определение оксида углерода(II) основано на иодометрической реакции:

• Оксид углерода(II) является промежуточным реагентом, используемым в реакциях с водородом в важнейших промышленных процессах для получения органических спиртов и неразветвлённых углеводородов.
• Оксид углерода(II) применяется для обработки мяса животных и рыбы, придаёт им ярко-красный цвет и вид свежести, не изменяя вкуса (технологии и ). Допустимая концентрация CO равна 200 мг/кг мяса.
• Оксид углерода(II) является основным компонентом генераторного газа, использовавшегося в качестве топлива в газогенераторных автомобилях.
• Угарный газ от выхлопа двигателей применялся нацистами в годы Второй мировой войны для массового умерщвления людей путём отравления (газовая камера, газенваген).

Окись углерода — это газ, который образуется в качестве продукта неполного сгорания углерода из органических веществ, таких как масло, нефть и её производные, древесина, природный и промышленный газ, взрывчатые вещества, уголь или кокс. В процессе сгорания избыток углерода способствует образованию CO, и, если кислорода больше, полностью окисляется, образуется углекислый газ (СО₂). Окись углерода может образовываться всякий раз, когда пламя касается поверхности, температура которой ниже температуры воспламенения газовой части этого пламени.

• Работы осуществлять в хорошо проветриваемых помещениях.
• Проверять открытие заслонок при использовании в домах печей и каминов.
• Знание и соблюдение техники безопасности при работе с бытовыми газовыми приборами. Нельзя использовать газовую плиту для обогрева помещений.

Токсичность дыма, выделяющегося при горении угля, была описана ещё Аристотелем и Галеном.

Оксид углерода(II) был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 году при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем.

• https://www.cdc.gov/co/faqs.htm Архивная копия от 5 июля 2017 на Wayback Machine
• https://www.cdc.gov/disasters/co_guidance.html Архивная копия от 30 сентября 2018 на Wayback Machine
• https://www.nhs.uk/conditions/carbon-monoxide-poisoning/ Архивная копия от 27 сентября 2018 на Wayback Machine
• https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/carbon-monoxide/symptoms-causes/syc-20370642 Архивная копия от 12 декабря 2021 на Wayback Machine
• https://emedicine.medscape.com/article/819987-overview Архивная копия от 27 июля 2018 на Wayback Machine
• Отравление угарным газом. Клинические рекомендации.

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. 5-е изд., испр. — М.: «Высшая школа», 2003. — ISBN 5-06-003363-5.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. — М.: «Химия», 1973. — Сс. 495—497, 511—513.
• В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др. Химия: Справ. Пер. с. с нем. 2-е изд., стереотип. — М.: «Химия», 2000. — ISBN 5-7245-0360-3.
• Баратов А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочное издание: в 2-х книгах. Книга 2. — М.: Химия, 1990. — 384 с.