Окись углерода: определение, структура, реакция, роль [FULL]
По химической формуле CO (окись углерода) - это газ без цвета, вкуса и запаха. Он состоит из одного атома, ковалентно связанного с одним атомом кислорода. В этой связи есть две ковалентные связи и одна координирующая ковалентная связь между кислородом и углеродом.
Окись углерода образуется в результате неполного сгорания соединений углерода, обычно происходящего в двигателях внутреннего сгорания. Окись углерода образуется при недостатке кислорода в процессе сгорания. Окись углерода легко воспламеняется и образует голубое пламя с выделением двуокиси углерода. Несмотря на свою токсичность, CO играет важную роль в современных технологиях, являясь предшественником многих углеродных соединений.
Почему угарный газ вреден для здоровья?
Состав
Молекула CO имеет длину связи 0,1128 нм. Разница в формальном заряде и электроотрицательности нейтрализует друг друга, поэтому существует дипольный момент, равный маленький с отрицательным полюсом на атоме углерода, хотя кислород имеет более высокую электроотрицательность большой. Причина в том, что наиболее занятые молекулярные орбитали имеют более высокую энергию, чем р-орбитали углерода, а это означает, что у углерода более высокая плотность электронов. Кроме того, более низкая электроотрицательность углерода создает диффузное электронное облако, тем самым увеличивая дипольный момент. Это причина того, что большинство химических реакций, замедляющих образование оксида углерода, происходят в атомах углерода, а не в атомах кислорода.
Основные химические реакции в промышленности, основной химии, органической химии и классической химии
Промышленное использование
Окись углерода является основным промышленным газом, который имеет много преимуществ при производстве сыпучих химикатов.
Ряд альдегидов с относительно высокими объемными выходами можно получить гидроформилированием алкенов, CO и H2.
Метанол получают путем гидрирования CO. В родственной реакции за гидрированием CO следует образование связи C-C, как в процессе Фишера-Тропша, CO гидрируется до жидкого углеводородного топлива. Эта технология позволяет превращать уголь в бензин.
Координационная химия
Большинство металлов образуют координационные комплексы, ковалентные по отношению к монооксиду углерода. Только металлы, имеющие более низкую степень окисления, образуют комплексы с лигандами монооксида углерода. Это связано с необходимостью достаточной электронной плотности для облегчения передачи металлической dxz-орбитали на молекулярную орбиталь * CO. Неподеленная пара электронов на атоме углерода CO также передает электронную плотность металлу dx²-y², образуя сигма-связь. В карбониле никеля Ni (CO) 4 образуется из прямой комбинации углерода, используемого в процессе рафинирования никеля в процессе Монда.
Органическая химия и химия основного класса
В присутствии сильной кислоты и воды окись углерода вступает в реакцию с олефином с образованием карбоновой кислоты. Этот процесс известен как реакция Коха-Хафа. В реакции Гаттерманна-Коха арен превращается в производное бензальдегида в присутствии A1C13 и HCl. Металлоорганические соединения, такие как бутиллитий, могут реагировать с CO, но эта реакция используется редко.
Хотя CO реагирует как с карбокатионами, так и с карбанионами, он относительно не реагирует с органическими соединениями без вмешательства металлического катализатора.
Окись углерода в атмосфере
Окись углерода, хотя и считается загрязняющим веществом, долгое время существовала в атмосфере как побочный продукт вулканической активности. Он растворяется в вулканической лаве при высоком давлении в мантии Земли. Содержание окиси углерода в вулканических газах колеблется от менее 0,01% до 2% в зависимости от вулкана. Поскольку природные источники окиси углерода меняются из года в год, очень сложно точно рассчитать естественные выбросы газа.
Окись углерода, хотя и считается загрязняющим веществом, долгое время существовала в атмосфере как продукт вулканической активности. Растворяется в вулканической лаве при очень высоком давлении в мантии Земли. Содержание окиси углерода в вулканических газах колеблется от менее 0,01% до 2% в зависимости от вулкана. Поэтому природные источники окиси углерода меняются из года в год.
Окись углерода оказывает косвенное радиационное воздействие за счет увеличения концентрации метана и тропосферного озона. через химические реакции с другими составляющими атмосферы (например, гидроксильный радикал ОН-), который фактически удаляет метан и озон. В результате естественных процессов в атмосфере окись углерода в конечном итоге окисляется до двуокиси углерода. Концентрации окиси углерода в атмосфере непродолжительны.
Роль в физиологии и питании
Окись углерода используется в упаковочных системах в Соединенных Штатах, используется в некоторых свежих мясных продуктах, а именно в буйволах и свинине. CO соединяется с миоглобином с образованием карбоксимиоглобина, яркого пигмента вишнево-красного цвета. Карбоксимиоглобин более стабилен, чем кислородсодержащая форма миоглобина, оксимиоглобин, который может окисляться до коричневого пигмента метмиоглобина. Этот устойчивый красный цвет держится дольше, создавая впечатление свежести. Используемые уровни CO варьировались от 0,4% до 0,5%.
Технология была впервые присвоена FDA статусом «Общепризнанной безопасной» в 2002 году для использования в системах вторичной упаковки. В 2004 году FDA разрешило использование CO в качестве метода первичной упаковки, заявив, что CO не маскирует неприятные запахи. Однако эта технология все еще вызывает споры в Соединенных Штатах из-за опасений, что CO будет маскировать неприятные запахи пищи.
Таково объяснение Окись углерода: определение, структура, реакция и роль в физиологии и пище Надеюсь, это будет полезно для всех читателей журнала «Педагогическое образование». ком