Süsinikmonooksiid: määratlus, struktuur, reaktsioon, roll [TÄIS]
Keemilises valemis on CO (süsinikoksiid) värvitu, maitsetu ja lõhnatu gaas. See koosneb ühest aatomist, mis on kovalentselt seotud ühe hapniku aatomiga. Selles sidemes on hapniku ja süsiniku vahel kaks kovalentset sidet ja üks koordineeriv kovalentne side.
Süsinikmonooksiid tekib süsinikühendite mittetäielikul põlemisel, mis tavaliselt toimub sisepõlemismootorites. Süsinikmonooksiid tekib siis, kui põlemisprotsessis on hapnikupuudus. Süsinikmonooksiid on kergesti süttiv ja tekitab sinist leeki, tekitades süsinikdioksiidi. Vaatamata mürgisusele mängib CO kaasaegses tehnoloogias olulist rolli, olles eelkäijaks paljudele süsinikuühenditele.
Miks on gaasiline vingugaas tervisele kahjulik?
Struktuur
CO-molekuli sideme pikkus on 11128 nm. Ametliku laengu ja elektronegatiivsuse erinevus tühistab üksteise, seega on olemas dipoolmoment väike, negatiivse poolusega süsinikuaatomil, kuigi hapnikul on suurem elektronegatiivsus suur. Põhjuseks on see, et enim hõivatud molekulaarsetel orbitaalidel on suurem energia kui süsiniku p-orbitaalidel, mis tähendab, et süsiniku lähedal on suurem elektronitihedus. Lisaks tekitab süsiniku madalam elektronegatiivsus hajusat elektronpilve, suurendades seeläbi dipoolmomenti. See on põhjus, miks enamik keemilisi reaktsioone, mis aeglustavad vingugaasi, toimuvad süsinikuaatomites, mitte hapniku aatomites.
Keemilised põhireaktsioonid tööstuses, põhikeemias, orgaanilises keemias ja põhiklassis
Tööstuslikuks kasutamiseks
Süsinikmonooksiid on peamine tööstusgaas, millel on puistekemikaalide tootmisel palju eeliseid.
Alkeenide, CO ja H2 hüdroformüülimisega saab toota mitmeid suhteliselt suure mahusaagisega aldehüüde.
Metanool tekib CO hüdrogeenimisel. Sellega seotud reaktsioonis järgneb CO hüdrogeenimisele C-C sideme moodustumine, kuna Fischer-Tropschi protsessis hüdrogeenitakse CO vedelaks süsivesinikkütuseks. See tehnoloogia võimaldab kivisütt muuta bensiiniks.
Koordinatsioonikeemia
Enamik metalle moodustavad süsinikmonooksiidi suhtes kovalentsed koordinatsioonikompleksid. Ainult madalama oksüdatsiooniastmega metallid moodustavad kompleksid süsinikmonooksiidi ligandidega. Selle põhjuseks on piisava elektrontiheduse vajadus, et hõlbustada metalli dxz orbitaali annetamist * CO molekulaarsele orbitaalile. CO-süsinikuaatomi üksik elektronpaar annab elektroni tiheduse ka metallile dx²-y², moodustades sigmasideme. Nikkelkarbonüülis moodustub Ni (CO) 4 süsiniku otsesest segust, mida kasutatakse nikli puhastamise protsessis Mondi protsessis.
Orgaaniline keemia ja peaklassi keemia
Tugeva happe ja vee juuresolekul reageerib süsinikmonooksiid olefiiniga, moodustades karboksüülhappe - protsessi nimetatakse Koch-Haafi reaktsiooniks. Gattermanni-Kochi reaktsioonis muundatakse areen A1C13 ja HC1 juuresolekul bensaldehüüdi derivaadiks. Metallorgaanilised ühendid nagu butüülliitium võivad reageerida CO-ga, kuid seda reaktsiooni kasutatakse harva.
Kuigi CO reageerib nii karbokatsioonide kui ka karbanioonidega, on see metallide katalüsaatori sekkumiseta orgaaniliste ühendite suhtes suhteliselt reageerimatu.
Süsinikmonooksiid atmosfääris
Süsinikmonooksiidi, kuigi seda peetakse saasteaineks, on atmosfääris juba pikka aega olnud vulkaanilise tegevuse kõrvalproduktina. See lahustub vulkaanilises laavas kõrgel rõhul Maa mantlis. Süsinikmonooksiidi sisaldus vulkaanilistes gaasides varieerub vähem kui 0,01% kuni 2% sõltuvalt vulkaanist. Kuna süsinikmonooksiidi looduslikud allikad on aastast aastasse erinevad, on gaasi looduslike heitmete täpset arvutamist väga keeruline.
Kuigi süsinikmonooksiidi peetakse saasteaineks, on see atmosfääris juba pikka aega olnud vulkaanilise aktiivsuse produktina. Lahustumine vulkaanilavas väga kõrgel rõhul Maa mantlis. Vulkaanigaaside süsinikmonooksiidi sisaldus varieerub vähem kui 0,01% kuni 2% sõltuvalt vulkaanist. Seetõttu on looduslikud süsinikmonooksiidi allikad aastati erinevad.
Süsinikmonooksiidil on kaudne kiirgust sundiv toime, suurendades metaani ja troposfääri osooni kontsentratsiooni keemiliste reaktsioonide kaudu teiste atmosfääri koostisosadega (nt hüdroksüülradikaal OH-), mis eemaldab metaani ja osoon. Looduslike protsesside abil atmosfääris oksüdeeritakse süsinikmonooksiid lõpuks süsinikdioksiidiks. Süsinikmonooksiidi kontsentratsioon on atmosfääris lühiajaline.
Roll füsioloogias ja toidus
Süsinikmonooksiidi kasutatakse USA pakkimissüsteemides, mida kasutatakse mõnedes värsketes lihatoodetes, nimelt pühvlis ja sealihas. CO ühendub müoglobiiniga, moodustades kirsipunase värvusega heleda pigmendi karboksümüoglobiini. Karboksümüoglobiin on stabiilsem kui müoglobiini hapnikuga varustatud vorm, oksümüoglobiin, mida saab oksüdeerida pruuniks pigmendiks, metmüoglobiiniks. See stabiilne punane värv püsib kauem, jättes mulje värskusest. Kasutatud CO tase oli vahemikus 0,4% kuni 0,5%.
FDA andis selle tehnoloogia „Üldiselt tunnustatud ohutuks” staatuse esmakordselt 2002. aastal sekundaarpakendisüsteemides kasutamiseks. 2004. aastal lubas FDA esmase pakendamise meetodil kasutada CO, väites, et CO ei varja halbu lõhnu. Kuid see tehnoloogia on USA-s endiselt vastuoluline, kuna on mures, et CO varjab halva toidu lõhna.
Selline on seletus Süsinikmonooksiid: definitsioon, struktuur, reaktsioon ja roll füsioloogias ja toidus Loodetavasti on see kasulik kõigile õpetajahariduse lugejatele. com