Ածխածնի Մոնօքսիդ: քիմիական միացություն

Ածխածինը և թթվածինը կապված են մեկ եռակի կապով, ինչպես ազոտի մոլեկուլը, դրա համար էլ նրանք հատկություններով նման են։ Համաձայն մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդի CO-ի ոչ գրգռված մոլեկուլի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կարելի է արտահայտել σ²_Oσ²_zπ⁴_{x, y}σ²_C. ձևով։ Եռակի կապը առաջացել է σ կապով, որը կազմվել է σ_z էլեկտրոնային զույգի հաշվին, իսկ նույն մակարդակի վրա առաջացած երկու π_{x, y} էլեկտրոնները առաջացնում են երկու π կապերը։ Եռակի կապի շնորհիվ CO-ի մոլեկուլը շատ ամուր է (1069 կՋ/մոլ) և փոքր միջմիջուկային հեռավորություն (d_C≡O=0, 1128 նմ կամ 1, 13 Å)։ Մոլեկուլը թույլ էլեկտրացված է և ունի μ = 0, 04·10−29 Կլ·մ դիպոլ մոմենտ։ Տարբեր փորձերի արդյունքում ապացուցված է, որ բացասական լիցքը տեղակայված և ածխածնի ատոմի վրա C⁻←O⁺։

Ածխածնի մոնօքսիդը անգույն, անհամ, անհոտ գազ է։ Դյուրին բռնկվում է։

Այն ռեակցիաները, որոնցում մասնակցում է ածխածնի մոնօքսիդը հիմնականում պատկանում են միացման և օքսիդա-վերականգման տիպին։ Ածխածնի մոնօքսիդը հիմնականում հանդիսանում է վերականգնիչ։ Ածխածնի մոնօքսիդը սենյակային ջերմաստիճանում քիմիապես քիչ ակտիվ է, այն ակտիվ է տաքացնելիս և լուծույթներում։ Այն վերականգնում է ջրածնից ներքև գտնվող մետաղներին իրենց աղերի լուծույթներից (Au, Pt, Pd, Cu)`

${\displaystyle CO+CuO\rightarrow Cu+CO_{2}\uparrow }$ :

830 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում ${\displaystyle CO}$ -ն ավելի ուժեղ վերականգնիչ է քան ջրածինը, իսկ 830 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում՝ հակառակը։ Դրա համար

${\displaystyle H_{2}O+CO\leftrightarrows CO_{2}+H_{2}}$ 

ռեակցիայի հավասարակշռության կենտրոնը տատանվում է կախված ջերմաստիճանից։ Որոշ բակտերիաներ կարողանում են CO-ի օքսիդացումից ստանալ իրենց համար հարկավոր էներգիան`

${\displaystyle 2CO+O_{2}\rightarrow 2CO_{2}}$  :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է հալոգենների հետ։ Ամենակիրառվող ռեակցիան ֆոսգենի ստացումն է՝

${\displaystyle CO+Cl_{2}{\xrightarrow {120-150C^{o},C}}COCl_{2}}$ :

${\displaystyle F_{2}}$ -ի և ${\displaystyle CO}$ -ի փոխազդեցությունից կարելի է ստանալ ոչ միայն կարբոնիլ ֆտորիդ, այլ նաև պերօքսիդային միացություն ${\displaystyle (FCO)_{2}O_{2}}$ : Այն թթվային միջավայրում փոխազդում է կալիումի յոդիդի հետ՝

${\displaystyle (FCO)_{2}O_{2}+2KI\rightarrow 2KF+I_{2}+2CO_{2}}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է խալկոգենների հետ՝

${\displaystyle CO+S\rightarrow COS}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն վերականգնում է ${\displaystyle SO_{2}}$ -ը `

${\displaystyle 2CO+SO_{2}\rightarrow 2CO_{2}+S}$ 

Անցումային մետաղների հետ առաջացնում է թունավոր միացություններ(կարբոնիլներ)`

${\displaystyle Me+nCO\rightarrow Me(CO)_{n}}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է ալկալիների հալույթների հետ, առաջացնելով համապատասխան մետաղի ֆորմիատ՝

${\displaystyle CO+KOH\rightarrow KCOOH}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է մետաղական կալիումի հետ առաջացնելով կալիումի դիօքսօդիկարբոնատ՝

${\displaystyle 2CO+2K\rightarrow K_{2}C_{2}O_{2}}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է ամոնիակի հետ առաջացնելով արդյունաբերության համար շատ կարևոր ցիանաջրածնական թթուն (կապտաթթու)`

${\displaystyle CO+NH_{3}{\xrightarrow {ThO_{2}}}H_{2}O+HCN}$ :

${\displaystyle CO}$ -ն փոխազդում է ջրածնի հետ առաջացնելով սպիրտներ և գծային ալկաններ (Ֆիշեր-Տրոպսի ռեակցիա)։

 

Ֆիզիոլոգիական ազդեցություններ

Շմոլ գազը շատ թունավոր է որովհետև այն չունի գույն, հոտ։ Այն կարող է առաջացնել թունավորում, նույնիսկ մահ։ Թունվորման պատճառը կարբօքսիհեմոգլոբինի առաջացումն է`

${\displaystyle Hem+CO\rightarrow COHem}$ 

որը ավելի կայուն միացություն է, քան օքսիհեմոգլոբինը(OHem)։ Կարբոքսիհեմոգլոբինի առաջացման հետևանքով դադարում է թթվածնի մատակարարումը բջիջներին։ Եթե սենյակի օդում պարունակվում է 0, 1 % շմոլ գազ, ապա ապա այնտեղ գտնվող մարդը կամահանա մոտ մեկ ժամից։

Օգնությունը թունավորման ժամանակ

Կարբոքսիհեմոգլոբինի առաջացումը դարձելի է։

• Տուժածին պետք է տանել մաքուր օդի միջավայր։ Թեթև թունավորման ժամանակ կարելի է ընդամենը կատարել թոքերի հիպերօդափոխում։
• Թոքերի արհեստական օդափոխում։
• Լոբեին կամ կոֆեին մաշկի տակ։
• Ներերակային կարբօքսիլազա։
• Ներմկանային ացիզոլ։

Թունավորման կանխարգելումը

Ակտիվ ածխի կողմից ածխածնի մոնօքսիդը շատ քիչ է կլանվում, դրա համար օգտագործվում են հակագազեր ուրիշ ակտիվ տարրով՝ հիպոկալիտային փամփուշտ։ Հիպոկալիտը կատալիզատոր է, որի վրա տեղի է ունենում CO-ի օսքիդացում մինչև CO₂։

Ածխի այրումից առաջացած ծուխի թունավոր հատկությունը նկարագրել էին դեռ Արիստոտելը և Հալենը։ Ածխածնի մոնոքսիդը առաջին անագամ ստացել է Ժակ դե Լասսոն 1776 թվականին, ցինկի օքսիդի և ածխածնի տաքացումից, սակայն անջատված գազը վառվում էր կապույտ գույնով դրա համար էլ այն խառնեցին ջրածնի հետ։

${\displaystyle ZnO+C\rightarrow CO+Zn}$ 

Գազի բաղադրությունը հայտնաբերել է 1800 թվականին Վիլիամ Կրուկշեինկը։ Գազի թունավոր հատկությունը ուսումնասիրել է Կլոդ Բեռնարը, փորձարկելով շների վրա։ Երկրի մթնոլորտից դուրս CO հայտնաբերել է Մ. Միժոտը 1949 թվականին, ուսումնասիրելով արեգակի ԻԿ սպեկտորը։

Արդյունաբերական եղանակ

 

• Առաջանում է ածխածնի կամ ածխածին պարունակող միացությունների թերայրումից՝

${\displaystyle 2C+O_{2}\rightarrow 2CO}$ 

• Առաջանում է CO₂-ի վերականգնումից (շիկացած ածխով)`

${\displaystyle CO_{2}+C\leftrightarrow 2CO}$ :

Այս ռեակցիան դարձելի է։ Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ռեակցիաի վրա պատկերված է գրաֆիկում։ Այս հավասարակշռությունը կոչվում է Բուդուառաի հավասարակշռություն։

• Ածխածնի մոնօքսիդի խառնուրդները ստանում են ջրային գոլորշիները, օդը (և նման) շիկացած կոքսի վրայով անցկացնելիս։

Լաբորատոր եղանակ

• Ստանում են հեղուկ մրջնաթթվի քայքայումից օգտագործելով ${\displaystyle H_{2}SO_{4}}$  կամ ${\displaystyle P_{2}O_{5}}$ 

${\displaystyle HCOOH{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{t^{o}}}H_{2}O+CO}$ :

Կարելի է նաև մրջնաթթուն մշակել քլորսուլֆիտային թթվով`

${\displaystyle HCOOH+ClSO_{3}H\rightarrow H_{2}SO_{4}+HCl+CO\uparrow }$ 

• Օքսալաթթվի և կոնցենտրիկ ծծմբական թթվի տաքացումից՝

${\displaystyle H_{2}C_{2}O_{4}{\xrightarrow[{H_{2}SO_{4}}]{t^{o}}}H_{2}O+CO\uparrow +CO_{2}\uparrow }$ 

• Կարմիր արյան աղի և կոնցենտրիկ ծծմբական թթվի տաքացումից՝

${\displaystyle K_{4}[Fe(CN)_{6}]+6H_{2}SO_{4}+6H_{2}O{\xrightarrow {t^{o}}}2K_{2}SO_{4}+FeSO_{4}+3(NH_{4})_{2}SO_{4}+6CO\uparrow }$ :

• Ցինկի կարբոնատը մագնեզիումով վերականգնելիս՝

${\displaystyle Mg+ZnCO_{3}{\xrightarrow {t^{o}}}MgO+ZnO+CO\uparrow }$ :

${\displaystyle CO}$ -ի որակական բաղադրությունը կարելի է հայտնաբերել պալադիումի քլորիդի լուծույթով։ Այն սկսում է սևանալ։ Դա ռեակցիայի արդյունքում նստող պալադիումն է։

${\displaystyle PdCl_{2}+CO+H_{2}O\rightarrow Pd\downarrow +CO_{2}+2HCl}$  :

Այս ռեակցիան իրականացնելու համար պետք է 1 գրամ պալադիումի քլորիդը լուծել 1 լիտր ջրում։ Քանակական բաղադրությունը ստանալու համար օգտվում են յոդոմետրիկ եղանակից՝

${\displaystyle 5CO+I_{2}O_{5}\rightarrow I_{2}\downarrow +5CO_{2}}$  :

• ${\displaystyle CO}$ -ն հանդիսանում է միջանկյալ նյութ, որը մցնում են ջրածնի հետ ռեակցիայի մեջ խոշոր արդյունաբերական նպատակներով՝ սպիրտների և չճյուղավորված ածխաջրածինների ստացման համար։
• ${\displaystyle CO}$ -ն օգտագործում են կենդանիների, թռչունների և ձկների միսը մշակելու համար։ Այն տալիս է նրանց թարմ մսի գույն առանց համը փոխելու (տեխնալոգիաէ en:Clear smoke կամ en:Tasteless smoke)։
• Այն հանդիսանում է գեներատորային գազի հիմնական բաղադրամասը, որը օգտագործվում է գազագեներատորային մեքենաներում։
• Ավտոմեքենաների արտանետած գազի մեջ գտնվող ${\displaystyle CO}$ -ն օգտագործվել է որպես թունանյութ երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ՝ ֆաշիստների կողմից։
• Օգտագործվում է գազային խցիկներում։
• Օգտագործվել է Գազենվագեններում։

 

Տարբերում են ${\displaystyle CO}$ -ի առաջացման երկու ձև՝

• Բնական
• Անթրոպոգեն (մարդու գործունությունից առաջացած)

Նորմալ պայմաններում, երկրի վրա ${\displaystyle CO}$  առաջանում է օրգանական միացությունների ոչ լրիվ անաէրոբ քայքայումից և կենսազանգվածի այրումից, հիմնականում անտառների այրումից։ Հողում ${\displaystyle CO}$  առաջանում է ինչպես բնական, այնպես էլ ոչ բնական ճանապարհներով։ Փորձնականորեն ապացուցված է, որ ${\displaystyle CO}$  հողում առաջանում է ֆենոլային միացությունների շնորհիվ, որոնք պարունակում են ${\displaystyle OCH_{3}}$  կամ ${\displaystyle OH}$  խմբեր՝ պարա կամ օրթո իզոմերների ձևով։ Մթնոլորտում ${\displaystyle CO}$ -ն հանդիսանում է շղթայական ռեակցիաների արդյունք, որոնցում մասնակցում են մեթան և այլ ածխաջրածիններ (առաջին հերթին իզոպրեն)։

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. 5-е изд., испр. - М.: Высш. шк.; 2003
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. Стр. 495-497, 511-513
• Химия: Справ. из./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Перс. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000
• Баратов А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочное издание: в 2-х книгах; Книга 2. - М.: Химия, 1990 - 384с.