Vingugaas, tuntud ka kui süsinikmonooksiid, on väga tugeva molekulaarse koostisega, oma keemiliste omaduste poolest inertne ega lahustu vees hästi. See ühend on ka uskumatult mürgine, kuna hingamisteedesse sattudes ühineb see vere hemoglobiiniga ja lakkab hapniku kandmisest kudedesse ja organitesse.
Keemilised nimetused ja valem
Vingugaasi tuntakse ka teiste nimede all, sealhulgas süsinikmonooksiid II. Igapäevaelus nimetatakse seda tavaliselt süsinikmonooksiidiks. See süsinikmonooksiid on mürgine, värvitu, maitsetu ja lõhnatu gaas. Selle keemiline valem on CO ja ühe molekuli mass on 28,01 g/mol.
Mõju kehale
Süsinikoksiid ühineb hemoglobiiniga, moodustades karboksühemoglobiini, millel puudub hapniku kandevõime. Selle aurude sissehingamine põhjustab kesknärvisüsteemi (kesknärvisüsteemi) kahjustusi jalämbumine. Sellest tulenev hapnikupuudus põhjustab peavalu, peapööritust, südame löögisageduse ja hingamissageduse langust, mis põhjustab minestamist ja järgnevat surma.
Mürgine gaas
Süsinikmonooksiidi saadakse süsinikku sisaldavate ainete osalisel põlemisel, näiteks sisepõlemismootorites. Ühend sisaldab 1 süsinikuaatomit, mis on kovalentselt seotud 1 hapnikuaatomiga. Süsinikoksiid on väga mürgine ja üks levinumaid surmaga lõppevate mürgistuste põhjustajaid kogu maailmas. Kokkupuude võib kahjustada südant ja teisi organeid.
Mis kasu on süsinikmonooksiidist?
Vaatamata oma tõsisele mürgisusele on süsinikmonooksiid äärmiselt kasulik – tänu kaasaegsetele tehnoloogiatele luuakse sellest mitmeid elutähtsaid tooteid. Süsinikmonooksiidi, kuigi seda peetakse tänapäeval saasteaineks, on looduses alati olnud, kuid mitte sellistes kogustes nagu näiteks süsinikdioksiid.
Need, kes usuvad, et vingugaasiühendeid looduses ei eksisteeri, eksivad. CO lahustub sula vulkaanilises kivimis Maa vahevöö kõrge rõhu all. Süsinikoksiidide sisaldus vulkaanilistes gaasides varieerub olenev alt vulkaanist alla 0,01% kuni 2%. Kuna see looduslik ühend ei ole konstantne väärtus, ei ole maagaasi heitkoguseid võimalik täpselt mõõta.
Keemilised omadused
Süsinikmonooksiid (valem CO) viitab mittesoolatele või ükskõiksetele oksiididele. Kuid temperatuuril +200 oС reageerib see naatriumhüdroksiidiga. Selle keemilise protsessi käigus moodustub naatriumformiaat:
NaOH + CO=HCOONa (sipelghappesool).
Süsinikmonooksiidi omadused põhinevad selle redutseerimisvõimel. Süsinikoksiid:
- saab reageerida hapnikuga: 2CO + O2 =2CO2;
- võimeline suhtlema halogeenidega: CO + Cl2 =COCl2 (fosgeen);
- on ainulaadne omadus taastada puhtad metallid nende oksiididest: Fe2O3 + 3CO=2Fe + 3CO2;
- moodustab metallikarbonüüle: Fe + 5CO=Fe(CO)5;
- Lahustub suurepäraselt kloroformis, äädikhappes, etanoolis, ammooniumhüdroksiidis ja benseenis.
Molekuli struktuur
Kaks aatomit, millest tegelikult koosneb süsinikmonooksiidi (CO) molekul, on omavahel seotud kolmiksidemega. Neist kaks moodustuvad süsinikuaatomite p-elektronide ühinemisel hapnikuga ja kolmas on tingitud spetsiaalsest mehhanismist, mis on tingitud süsiniku vabast 2p orbitaalist ja hapniku 2p elektronpaarist. See struktuur tagab molekulile suure tugevuse.
Natuke ajalugu
Isegi Aristoteles Vana-Kreekast kirjeldas söe põletamisel tekkivaid mürgiseid aure. Surma mehhanism ise pole teada.oli. Üks iidseid hukkamismeetodeid oli aga kurjategija lukustamine leiliruumi, kus olid hõõguvad söed. Kreeka arst Galen tegi ettepaneku, et õhu koostises toimuvad teatud muutused, mis põhjustavad sissehingamisel kahju.
Teise maailmasõja ajal kasutati süsinikmonooksiidi mootorsõidukite kütusena maailma osades, kus bensiini ja diislikütust oli vähe. Paigaldati välised (mõnede eranditega) söe- või puidugaasi generaatorid ning gaasisegistisse juhiti õhulämmastiku, vingugaasi ja vähesel määral muude gaaside segu. See oli nn puidugaas.
Süsinikmonooksiidi oksüdatsioon
Süsinikmonooksiid tekib süsinikku sisaldavate ühendite osalisel oksüdeerumisel. CO tekib siis, kui süsinikdioksiidi tootmiseks pole piisav alt hapnikku (CO2), näiteks kui ahi või sisepõlemismootor töötab kinnises ruumis. Kui sees on hapnik, aga ka teatud muud atmosfäärikontsentratsioonid, põleb süsinikmonooksiid, kiirgab sinist valgust, tekitades süsinikdioksiidi ehk süsinikdioksiidi.
Söegaas, mida kasutati laialdaselt kuni 1960. aastateni sisevalgustuse, toiduvalmistamise ja kütmise jaoks, oli süsinikdioksiidi peamine kütusekomponent. Mõned kaasaegse tehnoloogia protsessid, näiteks raua sulatamine, toodavad endiselt süsinikmonooksiidikõrvalsaadusena. CO ühend ise oksüdeeritakse toatemperatuuril CO2.
Kas CO on looduses olemas?
Kas vingugaasi leidub looduses? Üks selle looduslikke allikaid on troposfääris toimuvad fotokeemilised reaktsioonid. Eeldatavasti suudavad need protsessid toota umbes 5×1012 kg ainet e; aastas. Muud allikad, nagu eespool mainitud, hõlmavad vulkaane, metsatulekahjusid ja muid põlemisviise.
Molekulaarsed omadused
Vingugaasi molaarmass on 28,0, mistõttu see on õhust veidi vähem tihe. Kahe aatomi vahelise sideme pikkus on 112,8 mikromeetrit. See on piisav alt lähedal, et luua üks tugevamaid keemilisi sidemeid. Mõlemal CO-ühendi elemendil on ühes valentskihis umbes 10 elektroni.
Reeglina esineb kaksikside orgaanilistes karbonüülühendites. CO molekuli iseloomulik tunnus on see, et 6 ühise elektroniga aatomite vahel tekib 3 seotud molekulaarorbitaalil tugev kolmikside. Kuna 4 jagatud elektroni pärinevad hapnikust ja ainult 2 süsinikust, hõivavad ühe seotud orbitaali kaks elektroni O2, moodustades datiiv- või dipoolsideme. See põhjustab molekuli C ← O polarisatsiooni väikese "-" laenguga süsinikul ja väikese "+" laenguga hapnikul.
Ülejäänud kaks seotud orbitaali hõivavad ühe laetud osakese süsinikust jaüks hapnikust. Molekul on asümmeetriline: hapnikul on suurem elektrontihedus kui süsinikul ja see on ka negatiivse süsinikuga võrreldes veidi positiivselt laetud.
Võta vastu
Tööstuses saadakse süsinikmonooksiidi CO saamine süsinikdioksiidi või veeauru kuumutamisel söega ilma õhu juurdepääsuta:
CO2 + C=2CO;
H2O + C=CO + H2.
Viimast saadud segu nimetatakse ka veeks või sünteesgaasiks. Laboris süsinikmonooksiid II kokkupuutel orgaaniliste hapetega kontsentreeritud väävelhappega, mis toimib dehüdreeriva ainena:
HCOOH=CO + H2O;
N2C2O4=CO2 + H2O.
Peamised sümptomid ja abi CO-mürgistuse korral
Kas süsinikmonooksiid põhjustab mürgistust? Jah, ja väga tugev. Süsinikmonooksiidi mürgistus on maailmas kõige levinum juhtum. Levinumad sümptomid:
- nõrktunne;
- iiveldus;
- pearinglus;
- väsimus;
- ärritavus;
- halb isu;
- peavalu;
- desorientatsioon;
- nägemispuue;
- okse;
- minestamine;
- krambid.
Selle mürgise gaasiga kokkupuude võib põhjustada märkimisväärset kahju, mis võib sageli põhjustada pikaajalisi kroonilisi haigusi. Vingugaas on võimelinepõhjustada tõsist kahju raseda naise lootele. Näiteks pärast tulekahju ohvritele tuleb anda viivitamatult abi. kiiresti tuleb kutsuda kiirabi, võimaldada juurdepääs värske õhu kätte, eemaldada hingamist piiravad riided, rahulik, soe. Rasket mürgistust ravitakse reeglina ainult arstide järelevalve all, haiglas.
Rakendus
Süsinikoksiid, nagu juba mainitud, on mürgine ja ohtlik, kuid see on üks põhilisi ühendeid, mida tänapäeva tööstuses kasutatakse orgaanilise sünteesi jaoks. CO-d kasutatakse puhaste metallide, karbonüülide, fosgeeni, süsiniksulfiidi, metüülalkoholi, formamiidi, aromaatsete aldehüüdide ja sipelghappe tootmiseks. Seda ainet kasutatakse ka kütusena. Vaatamata mürgisusele ja mürgisusele kasutatakse seda sageli keemiatööstuses erinevate ainete toorainena.
Süsinikoksiid ja süsinikdioksiid: mis vahet on?
Süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi (CO ja CO2) aetakse sageli omavahel segi. Mõlemad gaasid on lõhnatud ja värvitud ning mõlemad mõjutavad negatiivselt südame-veresoonkonna süsteemi. Mõlemad gaasid võivad siseneda kehasse sissehingamise, naha ja silmade kaudu. Nendel ühenditel on elusorganismiga kokkupuutel mitmeid levinud sümptomeid – peavalud, pearinglus, krambid ja hallutsinatsioonid. Enamikul inimestel on raske vahet teha ja nad ei mõista, et auto heitgaasid eraldavad nii CO kui ka CO2. Siseruumides võib nende gaaside kontsentratsiooni suurenemine olla ohtlik nendega kokkupuutuva inimese tervisele ja ohutusele.mõju. Mis vahet sellel on?
Kõrgete kontsentratsioonide korral võivad mõlemad lõppeda surmaga. Erinevus seisneb selles, et CO2 on tavaline maagaas, mida on vaja kogu taime- ja loomaelu jaoks. CO ei ole levinud. See on hapnikuvaba kütuse põlemise kõrvalsaadus. Kriitiline keemiline erinevus seisneb selles, et CO2 sisaldab ühte süsinikuaatomit ja kahte hapnikuaatomit, samas kui CO-s on ainult üks. Süsinikdioksiid on mittesüttiv, samas kui monooksiid süttib tõenäolisem alt.
Süsinikdioksiid esineb atmosfääris looduslikult: inimesed ja loomad hingavad sisse hapnikku ja hingavad välja süsihappegaasi, mis tähendab, et elusolendid taluvad seda väikestes kogustes. See gaas on vajalik ka taimede fotosünteesi läbiviimiseks. Süsinikmonooksiidi atmosfääris aga looduslikult ei esine ja see võib isegi madala kontsentratsiooni korral põhjustada terviseprobleeme. Mõlema gaasi tihedus on samuti erinev. Süsinikdioksiid on õhust raskem ja tihedam, samas kui vingugaas on veidi kergem. Seda funktsiooni tuleks arvestada sobivate andurite paigaldamisel kodudesse.
