Углерод, подготовка к ЕГЭ по химии

Cаморегулируемая организация Некоммерческое Партнерство
«МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫЙ АЛЬЯНС ЭНЕРГОАУДИТОРОВ»

С 4 по 6 сентября 2020 года на борту теплохода «Санкт-Петербург» состоялся VI Всероссийский форум «Энергоэффективная Россия».

Мероприятие ежегодно проходит при поддержке Национального объединения изыскателей и проектировщиков.

С приветственным словом от имени президента НОПРИЗ Михаила Посохина к участникам конференции обратился вице-президент, член Совета НОПРИЗ Азарий Лапидус.

Михаил Посохин пожелал участникам мероприятия успешной работы и выразил уверенность в том, что в резолюции форума будут предложены конкретные способы устранения проблемных вопросов и даны варианты усовершенствования стратегии осуществления политики в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности с учетом сложившейся ситуации в строительной отрасли и тех перспектив жилищного строительства, объемы которых определены указами Президента Российской Федерации.

Заместитель Руководителя Росприроднадзора Марианна Климова приняла участие в работе в работе VI Всероссийского Форума «Энергоэффективная Россия», который проходил с 4 по 6 сентября.

Мероприятие в области энергосбережения и повышения энергоэффективности, объединяющее представителей органов государственной власти и профессиональное сообщество, проводится ежегодно. В этом году ключевыми стали вопросы реализации российского законодательства в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности, развития технического регулирования, проектирования и строительства энергоэффективных зданий, строений и сооружений, проведения энергоэффективного капитального ремонта, энергосервисных мероприятий, профессиональной подготовки и аттестации специалистов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в проектировании и строительстве.

Компания «ПО «Электроприбор», входящая в Концерн «Автоматика» Госкорпорации Ростех, совместно с технологическим партнером ООО «Милур ИС» представила интеллектуальные приборы учета электроэнергии губернатору Пензенской области Ивану Белозерцеву и представителям строительных организаций региона.

По словам губернатора, использование решений «Электроприбора» оптимально для внедрения в многоквартирные и частные дома Пензенской области.

5 сентября в Курске в 5-й раз прошел Всероссийский фестиваль энергосбережения и экологии #ВместеЯрче.

Мероприятие состоялось на площадке перед филиалом РОССЕТИ ЦЕНТР – «Курскэнерго».

В рамках фестиваля уже традиционно прошло посвящение в студенты: будущие электроэнергетики и электротехники Юго-Западного государственного университета и Курского государственного университета получили студенческие билеты.

Фестиваль посетил заместитель губернатора Курской области Алексей Смирнов. Вместе с председателем регионального комитета ЖКХ Алексеем Дедовым первокурсникам вручили символический студенческий билет с пожеланиями отличных отметок.

В рамках Всероссийского фестиваля энергосбережения и экологии #ВместеЯрче-2020 в регионах страны этой осенью пройдет интеллектуально-познавательный командный турнир – ЭнергоКвиз #ВместеЯрче. Главные темы: топливно-энергетический комплекс и энергосбережение.

Участниками квиза станут как дети, так и взрослые, в том числе пройдут внутривузовские, внутришкольные и корпоративные соревнования на муниципальном и региональных уровнях.

Вчера под руководством Первого заместителя председателя правительства России Андрея Белоусова состоялась стратегическая сессия по проработке структуры единого плана по достижению национальных целей развития Российской Федерации на период до 2024 года и на плановый период до 2030 года.

Министр экономического развития РФ Максим Решетников, участвовавший в дискуссии, отметил, что «единый план является основным ориентиром, «дорожной картой» достижения национальных целей развития».

ea@sro150.ru
8-925-905-26-73
8 (499) 394-40-61
expert@sro150.ru

СРО энергоаудиторов

  • Новости
  • Новости и объявления СРО
  • О партнерстве
  • Документы СРО
  • Условия вступления и членства в СРО
  • Контроль СРО

Для членов СРО

  • Личный кабинет
  • Образцы документов
  • Энергопаспорт
  • Энергопаспорт здания
  • Методические материалы
  • Вопрос-ответ
  • Калькуляторы

Регистрация в СРО энергопаспорта

  • Размеры взносов и регламент
  • Поиск по реестру энергопаспортов
  • Бланк энергопаспорта, XLS
  • Бланк отчета, DOC
  • Заявление на проведение контроля (экспертизы)
  • Программа энергосбережения

Законодательство

  • Федеральные законы
  • Постановления Правительства
  • Распоряжения Правительства
  • Приказы министерств и ведомств
  • ГОСТы
  • Прочие документы

Новости и объявления СРО

  • 11.08.2020. Минэкономразвития России обновило план мероприятий по повышению энергоэффективности экономики
  • 11.08.2020. 7 августа 2020 г. вступил в силу Приказ Минэнерго России от 02.06.2020 года №438 о признании утратившими силу приказов Минэнерго России от 30 июня 2014 г. № 400 и от 13 января 2016 г. № 6
  • 05.08.2020. Бланк (формат XLS) энергетического паспорта по Приказу Минэкономразвития России от 25.05.2020 г. № 310 подготовлен и размещен на сайте СРО НП «МАЭ» (СРО-Э-150)
  • 28.07.2020. Утверждены приказы Минэкономразвития России, регулирующие энергетические обследования

Реестры СРО

  • Допуск СРО (свидетельства)
  • Реестр СРО-Э России
  • Реестр энергопаспортов
  • Извещения Минэнерго России о регистрации энергопаспортов

Регистрация энергопаспортов

  • 16.01.2019. Предоставление копий энергетических паспортов и отчетов в уполномоченный федеральный орган исполнительной власти
  • 15.01.2019. Регистрация энергопаспортов в Минэнерго России
  • 29.12.2018. Регистрация энергопаспортов в Минэнерго России
  • 25.12.2018. Регистрация энергопаспортов в Минэнерго России

Проверить энергопаспорт

  • приказ №400
  • приказ №182
  • реестр СРО
  • Бланк энергопаспорта в формате XLS
  • Бланк отчета в формате DOC
  • Программа энергосбережения

Методика расчета выбросов парниковых газов (CO²-эквивалента)

Расчет парниковых газов от энергетической деятельности предприятий (сжигание топлива)

В данном разделе приводится методика расчета выбросов парниковых газов от энергетической деятельности, связанной со сжиганием топлива. При проведении инвентаризации выбросов парниковых газов от сжигания топлива с целью производства энергии (электричества и тепла) и для собственных нужд предприятия оцениваются выбросы газов с прямым парниковым эффектом – двуокиси углерода ( СО 2 ), метана ( СН 4 ) и закиси азота ( N 2 O ).

В процессе сжигания топлива большая часть углерода выбрасывается непосредственно в виде CO 2 . Другие газы ( СН 4 и N 2 O ) также оцениваются. Весь высвободившийся углерод рассматривается в качестве выбросов CO 2 . Неокислившийся углерод, остающийся в виде твердых частиц, сажи или золы, исключается из общих показателей выбросов парниковых газов путем умножения на коэффициент 1 окисления углерода в топливе (который показывает долю сгоревшего углерода).

Выбросы двуокиси углерода

Выбросы двуокиси углерода при стационарном сжигании топлива являются результатом высвобождения углерода из топлива в ходе его сгорания и зависят от содержания углерода в топливе. Содержание углерода в топливе является физико-химической характеристикой, присущей каждому конкретному виду топлива и не зависит от процесса или условий сжигания топлива.

Таблица 1 — Приставки и множители

Исходными данными для расчета выбросов служат данные о деятельности предприятия. Данные о деятельности представляют собой сведения о количестве и виде сожженного за год ископаемого топлива, то есть фактическое потребление топлива за год, по которым предприятия ведут учет.

Для расчетов используются следующие физические единицы измерения массы или объема топлива: для твердого и жидкого топлива — тонны, для газообразного топлива — тысячи кубических метров. Для перевода физических единиц в общие энергетические единицы – джоули (Дж), мегаджоули (МДж), гигаджоули (ГДж) или тераджоули (ТДж) (Таблица 1) — используется низшее теплотворное значение (теплота сгорания, или теплотворное нетто-значение — ТНЗ ) каждой категории топлива.

Оценка выбросов диоксида углерода при сжигания топлива установками

Каждое топливо имеет определенные химико-физические характеристики, которые воздействуют на горение, такие, как значение ТНЗ , и содержание углерода. Содержание углерода в топливе может определяться в лаборатории на предприятии, что позволяет рассчитать собственный коэффициент выбросов двуокиси углерода и получить более точное значение выбросов. Использование собственных коэффициентов выбросов предпочтительнее усредненных коэффициентов, указанных в методике.

Расчет выбросов СО 2 при сжигании топлива разбивается на следующие шаги:

1) фактически потребленное количество каждого вида топлива по каждой установке в натуральных единицах (т, м 3 ) для соответствующего вида продукции умножается на коэффициент его теплосодержания ТНЗ (ТДж/т, м 3 );

2) полученное произведение (расход топлива в энергетических единицах — ТДж) умножается на коэффициент выбросы углерода (т C/ТДж);

3) полученное произведение корректируется на неполное сгорание топлива – умножается на коэффициент окисления углерода (отношение СО 2 : СО);

Читайте также:  Мазь от геморроя охлаждающая

4) пересчет выбросов углерода в выбросы СО 2 – путем умножения откорректированного углерода на 44/12.

Расчет выбросов СО 2 для каждого вида топлива для отдельных источников (установок для сжигания) производится по формуле:

Е = М х К 1 х ТНЗ х К 2 х 44/12

Е — годовой выброс СО 2 в весовых единицах (тонн/год);

М — фактическое потребление топлива за год (тонн/год);

К 1 — коэффициент окисления углерода в топливе (показывает долю сгоревшего углерода), таблица 2;

ТНЗ — теплотворное нетто-значение (Дж/тонн), таблица 3;

К 2 — коэффициент выбросов углерода (тонн/Дж), таблица 3;

44/12 — коэффициент пересчета углерода в углекислый газ (молекулярные веса соответственно: углерод — 12 г/моль, О 2 = 2 х 16 = 32 г/моль, СО 2 = 44 г/моль).

Определение фактического потребления топлива производится на основании учетных данных предприятия о потреблении различных видов топлива.

При сжигании топлива не весь содержащийся в нем углерод окисляется до СО 2 . Учет неполного сгорания топлива производится с помощью коэффициента окисления углерода К 1 . Средние значения К 1 представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Коэффициенты окисления углерода (K 1 )

Вид топлива Коэффициент окисления углерода ( К 1 )
Уголь 0,98
Нефть и нефтепродукты 0,99
Газ 0,995

Для перевода потребленного количества топлива в энергетические единицы его масса умножается на его теплотворное нетто-значение ( ТНЗ ). Для получения эмиссий углерода полученное количество потребленного топлива умножается на коэффициент выбросы углерода. Значения ТНЗ и коэффициентов выбросы углерода для видов топлива приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Коэффициенты низших теплотворных нетто-значений (ТНЗ) и коэффициенты выбросов углерода (К 2 ) для видов топлива

Оценка выбросов парниковых газов от сжигания топлива автомобильным транспортом

Автомобильный транспорт производит значительное количество выбросов ПГ, таких, как диоксид углерода (CO 2 ), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). По методологии МГЭИК автомобильный транспорт, как один из источников эмиссий ПГ, входит в модуль «Энергетическая деятельность», так как выбросы ПГ от автотранспорта связаны со сжиганием топлива. При оценке выбросов ПГ можно использовать национальные факторы эмиссий или факторы эмиссий ПГ по умолчанию, предложенные в Справочном руководстве МГЭИК.

Расчеты выбросов от транспортных средств основаны на данных об общем потреблении топлива. Удельная теплота сгорания и коэффициенты выбросов для каждого типа топлива были частично рассчитаны с учетом специфики используемого топлива.

Методика расчета выбросов от сжигания топлива от автомобильного транспорта подразделяется на две части: оценка эмиссий двуокиси углерода и оценка эмиссий других газов. Оценка выбросов CO 2 лучше всего рассчитывается на основе количества и типа сгораемого топлива и содержания углерода в нем. Количество окисленного углерода практически не варьирует в зависимости от применяемой технологии сжигания топлива. Оценка выбросов других газов с парниковым эффектом более сложна, так как зависит от типа автомобиля, топлива, характеристик эксплуатации транспортного средства, типа технологии контроля за выхлопными газами.

Оценка выбросов диоксида углерода от сжигания топлива автомобильным транспортом

Расчет выбросов диоксида углерода от сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания рекомендуется проводить на основе учета видов топлива и типов двигателя. Выбросы углекислого газа по этому методу оцениваются следующим образом. Сначала оценивается потребление каждого вида топлива по типам транспорта (легковой, грузовой, автобусы, спецмашины). Затем оцениваются общие выбросы СO 2 путем умножения количества потребленного топлива на фактор выбросы для каждого типа топлива и типа транспорта по формуле:

Е = М х К 1 х ТНЗ х К 2 х 44/12

Е — годовой выброс СО 2 в весовых единицах (тонн/год);

М — фактическое потребление вида топлива за год (тонн/год);

К 1 — коэффициент окисления углерода в топливе (показывает долю сгоревшего углерода), таблица 4;

ТНЗ — теплотворное нетто-значение (Дж/тонн), таблица 4;

К 2 — коэффициент выбросов углерода (тонн С/Дж), таблица 4;

44/12 – коэффициент для пересчета выбросов углерода С в двуокись углерода СО 2 .

Для оценки выбросов диоксида углерода от автотранспортного сектора для используемых видов топлива (бензин, дизельное топливо, сжиженный нефтяной газ, сжатый природный газ) были рассчитаны региональные коэффициенты пересчета сожженного топлива в выбросы СО 2 (теплотворные нетто-значения, коэффициенты выбросы углерода, фракция окисленного углерода). Расчеты коэффициентов для пересчета, представленные в таблице 3.4, были проведены по составу топлива и их физическим характеристикам на основе следующих источников данных: данные ГОСТов различных видов топлива; справочные данные; данные, полученные от некоторых нефтяных и газовых месторождений.

Таблица 4 — Коэффициенты для пересчета сожженного топлива в выбросы СО 2 для автотранспорта

Коэффициенты для расчета выбросов СО 2 при сжигании ископаемого топлива

Выбросы СО 2 от сжигания топлива — не только главная составляющая всех антропогенных выбросов парниковых газов, но и их наиболее точно известная часть. Во всех странах сжигание топлива — предмет строгой статистической отчетности. При этом выбросы СО 2 при сжигании угля, газа, нефтепродуктов и торфа зависят, прежде всего, от количества использованного топлива. Энергетическая эффективность сжигания топлива очень важна для энергетики и транспорта, но на выбросы СО 2 влияет слабо. Главное именно то, сколько топлива было сожжено. Здесь мы не рассматриваем энергетику стран. Однако в качестве справочной информации для заполнения энергетического паспорта и Приложения 7 «Сведения по выбросам СО 2 -эквивалента при использовании энергетических ресурсов за отчетный (базовый) год» полезно привести коэффициенты пересчета — данные о том, сколько СО 2 поступает в атмосферу при сжигании тонны того или иного топлива.

Таблица 5 — Коэффициенты для расчета выбросов СО 2 при сжигании ископаемого топлива

1,5 т СО 2 /т, одна тонна торфа дает в

Источник: Национальный доклад РФ о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990– 2010 гг. М., 2012.

Закись углерода

Молекула CO, так же, как и изоэлектронная ей молекула азота, имеет тройную связь. Так как эти молекулы сходны по строению, 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:, причём третья связь образована по донорно-акцепторному механизму, где углерод является акцептором электронной пары, а кислород — донором.

Согласно методу молекулярных орбиталей электронная конфигурация невозбуждённой молекулы CO σ 2 Oσ 2 zπ 4 x, yσ 2 C. Тройная связь образована σ—связью, образованной за счёт σz электронной пары, а электроны дважды вырожденного уровня πx, y соответствуют двум σ—связям. Электроны на несвязывающих σC—орбитали и σO—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, или 256 ккал/моль, что больше, чем у любых других двухатомных молекул) и имеет малое межъядерное расстояние (dC≡O=0,1128 нм или 1,13Å).

Молекула слабо поляризована, электрический момент её диполя μ = 0,04·10 -29 Кл·м (направление дипольного момента O — →C + ). Ионизационный потенциал 14,0 в, силовая константа связи k = 18,6.

История открытия

Монооксид углерода был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776 при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем. То, что в состав этого газа входит углерод и кислород, выяснил в 1800 английский химик Вильям Крукшэнк. Моноксид углерода вне атмосферы Земли впервые был обнаружен бельгийским ученым М. Мижотом (M. Migeotte) в 1949 году по наличию основной колебательно-вращательной полосы в ИК спектре Солнца.

Монооксид углерода в атмосфере Земли

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. Монооксид углерода образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение монооксида углерода 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 монооксид углерода 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 % монооксида углерода. В настоящее время в коммунальной сфере этот газ вытеснен гораздо менее токсичным природным газом (низшие представители гомологического ряда алканов — пропан и др.)

Поступление CO от природных и антропогенных источников примерно одинаково.

Монооксид углерода в атмосфере находится в быстром круговороте: среднее время его пребывания составляет около 0,1 года, окисляясь гидроксилом до диоксида углерода.

Получение

Промышленный способ

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

2. или при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:

Эта реакция часто происходит при печной топке, когда слишком рано закрывают печную заслонку (пока окончательно не прогорели угли). Образующийся при этом монооксид углерода, вследствие своей ядовитости, вызывает физиологические расстройства («угар») и даже смерть (см. ниже), отсюда и одно из тривиальных названий — «угарный газ». Картина протекающих в печи реакций приведена на схеме.

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 монооксид углерода при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара.

3. Смеси монооксида углерода 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).

Лабораторный способ

1. Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты, либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P2O5. Схема реакции:

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

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

Выделяющийся совместно с CO диоксид углерода можно удалить, пропустив смесь через баритовую воду.

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

Физиологическое действие, токсичность

Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаками отравления служат головная боль, головокружение и потеря сознания. Токсическое действие монооксида углерода основано на том, что он связывается с гемоглобином крови прочнее, чем кислород (при этом образуется карбоксигемоглобин), таким образом, блокируя процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. Предельно допустимая концентрация монооксида углерода в воздухе промышленных предприятий составляет 0,02 мг/л. Концентрация более 0,1 % — смертельна. В выхлопе бензинового автомобиля допускается до 1,5-3 %.

Опытами на молодых крысах выяснено, что 0,02-процентная концентрация CO в воздухе замедляет их рост и снижает активность по сравнению с контрольной группой. Интересно то, что крысы, живущие в атмосфере с повышенным содержанием CO, предпочитали воде и раствору глюкозы спиртовой раствор в качестве питья (в отличие от контрольной группы, особи в которой предпочитали воду).

Помощь при отравлении монооксидом углерода: пострадавшего следует вынести на свежий воздух, полезно также кратковременное вдыхание паров нашатырного спирта.

TLV (предельная пороговая концентрация, США): 25 ПДКр.з. по Гигиеническим нормативам ГН 2.2.5.1313—03 составляет 20 мг/м³

Защита от монооксида углерода

CO очень слабо поглощается активированным углём обычных фильтрующих противогазов, поэтому для защиты от него применяется специальный фильтрующий элемент (он может также подключаться дополнительно к основному) — гопкалитовый патрон. Гопкалит представляет собой катализатор, способствующий окислению CO в CO2 при нормальных температурах. Недостатком использования гопкалита является то, что при его применении приходится вдыхать нагретый в результате реакции воздух.

Свойства

Монооксид углерода представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.

Свойства монооксида углерода

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG −137,14 кДж/моль (г) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S 197,54 Дж/моль·K (г) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp 29,11 Дж/моль·K (г) (при 298 К)
Энтальпия плавления ΔHпл 0,838 кДж/моль
Энтальпия кипения ΔHкип 6,04 кДж/моль
Критическая температура tкрит −140,23°C
Критическое давление Pкрит 3,499 МПа
Критическая плотность ρкрит 0,301 г/см 3

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

При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах (так, в растворах он восстанавливает соли Au, Pt, Pd и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO2↑. Это широко используется в пирометаллургии. На реакции CO в растворе с хлоридом палладия основан способ качественного обнаружения CO, см. ниже).

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°С смещено вправо, выше 830°C влево.

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

Монооксид углерода горит синим пламенем (температура начала реакции 700°C) на воздухе:

Температура горения CO может достигать 2100°C, она является цепной, причём инициаторами служат небольшие количества водородсодержащих соединений (вода, аммиак, сероводород и др.)

Благодаря такой хорошей теплотворной способности, CO является компонентом разных технических газовых смесей (см., например генераторный газ), используемых, в том числе, для отопления.

Монооксид углерода 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 реакцииям 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 (подробнее см. галогенпроизводные угольной кислоты).

Реакцией CO с F2, кроме карбонилфторида 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:

Монооксид углерода реагирует с халькогенами. С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:

Получены также аналогичные селеноксид COSe и теллуроксид COTe.

C переходными металлами образует очень летучие, горючие и ядовитые соединения — карбонилы, такие как Cr(CO)6, Ni(CO)4, Mn2CO10, Co2(CO)9 и др.

Как указано выше, монооксид углерода незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот. Однако с расплавами щелочей вступает в реакцию:

Интересна реакция монооксида углерода с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия:

2K + 2CO → K + O — —C2—O — K +

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

Определение монооксида углерода

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 грамма хлорида палладия на литр воды.

Количественное определение монооксида углерода основано на иодометрической реакции:

Применение

  • Моноксид углерода применяется для обработки мяса животных и рыбы, придает им ярко красный цвет и вид свежести, не изменяя вкуса (en:Clear smoke или en:Tasteless smoke технология). Допустимая концентрация CO равна 200 мг/кг мяса.
  • Инсульт (ОНМК) — новые методы лечения.

См. также

  • Водяной газ
  • Выхлопные газы
  • Генераторный газ
  • Диоксид углерода
  • Диоксид триуглерода
  • Синтез-газ
  • Смешанный газ
  • Отравление угарным газом
  • Сигареты

Литература

  • Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. 5-е изд., испр. — М.: Высш. шк.; 2003 ISBN 5-06-003363-5
  • 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 ISBN 5-7245-0360-3 (рус.)

Ссылки

  • Международная карта химической безопасности для монооксида углерода

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Окись кобальта
  • Окись фтора

Смотреть что такое «Окись углерода» в других словарях:

Окись углерода — см. Оксид углерода … Российская энциклопедия по охране труда

ОКИСЬ УГЛЕРОДА — (carbon monoxide) бесцветный, практически без запаха, очень ядовитый газ. При попадании в организм он связывается с гемоглобином, содержащимся в эритроцитах крови, с образованием карбоксигемоглобина, имеющего ярко красную окраску. Это соединение… … Толковый словарь по медицине

окись углерода — anglies monoksidas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Bespalvės, bekvapės nuodingosios dujos, kurios susidaro trūkstant deguonies degimo metu. Virimo temperatūra 192 °C. Apsinuodijimo požymiai: lengvai apsinuodijus –… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

окись углерода — anglies monoksidas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nevisiško degimo produktas – bespalvės, beskonės, bekvapės nuodingos dujos (CO). Į atmosferą patenka su kūryklų dujomis, automobilių deginiais (juose anglies monoksido yra… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

окись углерода — (син. угарный газ) газ без цвета и запаха, образующийся при неполном сгорании органических соединений; обладает сильным токсическим действием, обусловленным способностью вытеснять кислород из оксигемоглобина, образуя карбоксигемоглобин … Большой медицинский словарь

Окись углерода — (угарный газ) см. Углерод … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Окись углерода — – газ без цвета, запаха образуется при неполном сгорании органических соединений; вытесняет кислород из оксигемоглобина, образуя карбоксигемоглобин; угарный газ … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

окись углерода — угарный газ … Cловарь химических синонимов I

Окись Углерода (Carbon Monoxide) — бесцветный, практически без запаха, очень ядовитый газ. При попадании в организм он связывается с гемоглобином, содержащимся в эритроцитах крови, с образованием карбоксигемоглобина, имеющего ярко красную окраску. Это соединение является химически … Медицинские термины

ОКИСЬ — ОКИСЬ, окиси, жен. (хим.). Промежуточная степень окисления вещества в отличие от закиси низшей, и перекиси высшей степени окисления. Окись углерода (угарный чад). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Взаимодействие газовой атмосферы со сталью при нагреве

Диффузионный процесс взаимодействия между кислородом воздуха и содержащими кислород компонентами газовой атмо­сферы, с одной стороны, и железом, а также легирующими элементами, с другой стороны, называют окислением стали. Газами, которые не только окисляют, но и обезуглероживают поверхность стали, являются углекислый газ (СО2) и водяной пар (H2O).

Железо с кислородом образуют ряд химических соединений: FeO — закись железа, Fe3O4 — окись-закись железа, Fe2O3 — окись железа. При температурах ниже 570°C образование за­киси железа исключено. При окислении железа выше 570°C образуются окислы Fe2O3, Fe3O4, FeO. Слой окалины растет вследствие диффузии железа и легирующих элементов к по­верхности металла и встречной диффузии кислорода во вну­тренние слои металла.

Основными реакциями взаимодействия газов со сталью являются:

2Fe + О2 = 2FeO (1)
3Fe + 2О2 = Fe3O4 (2)
4Fe + ЗО2 = 2Fe2O3 (3)

возможны также реакции:

Взаимодействие водяного пара с железом при температурах ниже 570°С протекает по реакциям:

при температурах выше 570°С — по реакции (6) и дополнительно по реакциям:

Взаимодействие двуокиси углерода с железом при темпе­ратурах ниже 570°С протекает по реакциям:

при температурах выше 570°С — по реакции (10) и дополни­тельно по реакциям:

СО2 + 3FeO Fe3O4 + СО (12)
СО2 + Fe FeO + СО (13)

Реакция взаимодействия железа с водяным паром (H2О) сопровождается выделением тепла, т.е. является экзотермиче­ской. Реакция взаимодействия двуокиси углерода с железом сопровождается поглощением тепла, т.е. является эндотерми­ческой.

На рисунке 1 приведены теоретические кривые равновесия реак­ций окисления — восстановления железа с двуокисью и окисью углерода и водяным паром и водородом.

Кривые 1 и 2 (рисунок 1) представлены так, что в левой части от кривых расположены области восстановления железа, а в правой части — области окисления железа.

Окислительная способность двуокиси углерода с понижением температуры уменьшается, а с повышением температуры увеличивается (рисунок 1, кривая 1). При температуре ниже 500°C двуокись углерода не может окислять железо. Константа равновесия, представляющая отношение парциальных давлений двуокиси углерода к окиси углерода, изменяется от 0.27 до единицы при снижении температуры газовой атмосферы с 1300 до 500°С. Окислительная способность водяных паров с пони­жением температуры увеличивается, а с повышением темпера­туры уменьшается (рисунок 1, кривая 2). Константа равновесия, представляющая отношение парциальных давлений водяного пара к водороду, при снижении температуры с 1300 до 370°C изменяется от 0.85 до 0.07.

В сложной газовой атмосфере имеющей в своем составе окись углерода, двуокись углерода, водород и водяной пар, протекают реакции:

CO + Н2 C + Н2О (14)
СО + Н2О СО2 + Н2 (15)

Для безокислительного нагрева необходимо иметь отношение газов-окислителей в защитной атмосфере (в объемных процентах) во всём интервале рабочих температур в соответствии с кривыми равновесия, представлен­ными на рисунке 1.

Большое влияние на степень окисления железа оказывает присутствие в контролируемой атмосфере сернистых соединений SO2 и H2S. Если содержание SO2 в контролируемой атмосфере увеличивается от 0.1 до 0.5%, то окислительная способность этой атмосферы увеличивается примерно в 3 раза. SO2 и H2S понижают точку плавления окалины железа, вследствие чего оплавляющаяся окалина обнажает все новые слои металла, что сильно увеличивает потери металла. Необходимо тщательно очищать контролируемые атмосферы от SO2 и H2S и не допускать их остаточного содержания в газе свыше 0.005%.

Помимо окисления, стальные детали могут науглероживаться или обезуглероживаться. Обезуглероживание стали — это диф­фузионный процесс взаимодействия кислорода воздуха или кислородсодержащих компонентов газовой среды с углеродом стали, приводящий к частичному или полному удалению угле­рода из поверхностных слоев стали.

Диффузионный процесс, при котором поверхностные слои стали насыщаются углеродом, является науглероживанием или цементацией. Этот процесс протекает в три этапа:

При цементации имеют место следующие реакции:

При насыщении углеродом у-твердого раствора железа — аустенита сверх предела растворимости протекают реакции с образованием карбида железа — цементита:

3Fe + 2CO Fe3C + CO2 (18)
3Fe+ СН4 Fe3C + 2Н2 (19)
3Fe + СО + Н2 Fe3C + Н2О (20)

Одновременно в газовой атмосфере могут протекать реакции с образованием углерода (сажи).

На рисунке 2 показаны типичные теоретические равновесные кривые реакции (18) для углеродистых сталей с различным содержанием углерода.

Если известны температура нагрева стали и заданная концентрация углерода, то по кривым равновесия можно найти соответствующую точку на оси ординат, по которой определяется константа равновесия и вычислить процентное содержание окиси и двуокиси углерода в равновесной га­зовой атмосфере.

При анализе взаимодейст­вия по реакции (19) необходимо учитывать, что диффузия углерода в железо, при взаи­модействии метана с железом, протекает активнее, чем окиси углерода с железом по реакции (18). Активность метана по сравнению с активностью окиси углерода при взаимодействии их с железом в темпе­ратурном интервале от 800 до 1100°С возрастает в 8 — 400 раз (таблица 1).

Кроме этого, условия равновесия между газовой фазой и сталью сильно изменяются при различной степени насыщения углеродом аустенита стали. При постоянном значении констан­ты равновесия обезуглероживающая способность атмосферы СО — СО2 увеличивается с повышением температуры, науглероживание железа при этих условиях уменьшается (см. рисунок 2).

Сравнительная степень активности углерода, выделяющегося из окиси углерода и метана при диффузии в железо

Ссылка на основную публикацию
У малыша режутся зубки Возраст и первые признаки — Здоровье ребенка
Режутся зубки – что следует знать молодой маме Рождение малыша - счастье для любой семьи. Первая улыбка, первый шаг всегда...
Туберкулез — причины, симптомы, диагностика и лечение
Причины заражения туберкулезом Туберкулёз – это инфекционное поражение организма человека опасной бактерией, называемой палочкой Коха. Болезнь туберкулёз может протекать длительное...
Туберкулез – что это за болезнь, и как ее предупредить
Дезинфекция после больного туберкулеза Туберкулез – легочная болезнь с тысячелетней историей, описание которой можно встретить в трудах Гиппократа и Авиценны....
У меня постоянно болит влагалище
Пульсация во влагалище На протяжении всей своей жизни женщине приходится испытывать самые различные ощущения, связанные с работой половых органов. Некоторые...
Adblock detector