Что такое окись углерода. Химическая формула и способ получения угарного газа
Окись углерода, или угарный газ (CO) - газ без цвета, запаха и вкуса. Горит синим пламенем, как водород. Из-за этого в 1776 году химики перепутали его с водородом, когда впервые получили угарный газ путем нагревания оксида цинка с углеродом. Молекула этого газа имеет сильную тройную связь, подобно молекуле азота. Вот почему обнаруживается некоторое сходство между ними: температуры плавления и кипения практически одинаковы. Молекула окиси углерода обладает высоким значением потенциала ионизации.
Окисляясь, угарный газ образует углекислый газ. При этой реакции выделяется большое количество тепловой энергии. Вот почему окись углерода применяется в отопительных системах.
Угарный газ при низких температурах почти не вступает в реакции с другими веществами, в случае высоких температур дело обстоит иначе. Очень быстро проходят реакции присоединения различных органических веществ. Смесь CO и кислорода в определенных соотношениях весьма опасна из-за возможности ее взрыва.
Получение окиси углерода
В лабораторных условиях окись углерода получают путем разложения . Оно происходит под влиянием горячей концентрированной серной кислоты, либо при пропускании ее через оксид фосфора. Еще один способ заключается в том, что смесь муравьиной и щавелевой кислот нагревают до определенной температуры. Выделяющийся CO можно удалить из этой смеси, пропустив ее через баритовую воду (насыщенный раствор ).
Опасность угарного газа
Угарный газ чрезвычайно опасен для человека. Он вызывает сильное отравление, нередко может стать причиной смерти. Все дело в том, что окись углерода обладает способностью реагировать с гемоглобином крови, выполняющим перенос кислорода всем клеткам тела. В результате такой реакции образуется карбогемоглобин. Из-за недостатка кислорода клетки испытывают голодание.
Можно выделить следующие симптомы отравления: тошнота, рвота, головная боль, потеря цветоощущения, расстройство дыхания и другие. Человеку, отравившемуся угарным газом, необходимо как можно скорее оказать первую помощь. Сначала его нужно вытащить на свежий воздух и приставить к носу ватку, смоченную в нашатырном спирте. Далее растереть грудь пострадавшего и приложить к его ногам грелки. Рекомендуется обильное теплое питье. Нужно сразу же после обнаружения симптомов вызвать врача.
Оксид углерода (II) (угарный газ , окись углерода , монооксид углерода ) - бесцветный ядовитый газ (при нормальных условиях) без вкуса и запаха. Химическая формула - CO. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени: от 12,5 до 74 % (по объёму) .
Строение молекулы
Молекула CO имеет тройную связь, как и молекула азота N 2 . Так как эти молекулы сходны по строению (изоэлектронны, двухатомны, имеют близкую молярную массу), то и свойства их также схожи - очень низкие температуры плавления и кипения, близкие значения стандартных энтропий и т. п.
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 (d C≡O =0,1128 нм или 1,13Å).
Молекула слабо поляризована, электрический момент её диполя μ = 0,04·10 −29 Кл·м. Многочисленные исследования показали, что отрицательный заряд в молекуле CO сосредоточен на атоме углерода C − ←O + (направление дипольного момента в молекуле противоположно предполагавшемуся ранее). Ионизационный потенциал 14,0 в, силовая константа связи k = 18,6.
Свойства
Оксид углерода (II) представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха. Горюч. Так называемый «запах угарного газа» на самом деле представляет собой запах органических примесей.
Основными типами химических реакций, в которых участвует оксид углерода (II), 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 , , и других до металлов уже при комнатной температуре. При нагревании восстанавливает и другие металлы, например CO + CuO → Cu + CO 2 . 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, KMnO 4 быстрее всего окисляет СО в присутствии мелкораздробленного серебра , K 2 Cr 2 O 7 - в присутствии солей , KClO 3 - в присутствии OsO 4 . 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 °C смещено вправо, выше 830 °C влево.
Интересно, что существуют бактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию.
Оксид углерода (II) горит пламенем синего цвета (температура начала реакции 700 °C) на воздухе:
ΔG° 298 = −257 кДж, ΔS° 298 = −86 Дж/KТемпература 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.
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 COF 2 (карбонилфторид) и COBr 2 (карбонилбромид). Карбонилиодид не получен. Экзотермичность реакций быстро снижается от F к I (для реакций с F 2 тепловой эффект 481 кДж, с Br 2 - 4 кДж). Можно также получать и смешанные производные, например COFCl (подробнее см. галогенпроизводные угольной кислоты).
Реакцией CO с F 2 , кроме карбонилфторида можно получить перекисное соединение (FCO) 2 O 2 . 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 CO 2 , O 2 и COF 2), в кислой среде реагирует с иодидом калия по уравнению:
Оксид углерода (II) реагирует с халькогенами . С серой образует сероксид углерода COS, реакция идёт при нагревании, по уравнению:
ΔG° 298 = −229 кДж, ΔS° 298 = −134 Дж/KПолучены также аналогичные селеноксид углерода COSe и теллуроксид углерода COTe.
Восстанавливает SO 2:
C переходными металлами образует очень летучие, горючие и ядовитые соединения - Карбонилы , такие как Cr(CO) 6 , Ni(CO) 4 , Mn 2 CO 10 , Co 2 (CO) 9 и др.
Оксид углерода (II) незначительно растворяется в воде, однако не реагирует с ней. Также он не вступает в реакции с растворами щелочей и кислот . Однако реагирует с расплавами щелочей с образованием соответствующих формиатов:
Интересна реакция оксида углерода (II) с металлическим калием в аммиачном растворе. При этом образуется взрывчатое соединение диоксодикарбонат калия:
Токсическое действие оксида углерода (II) обусловлено образованием карбоксигемоглобина - значительно более прочного карбонильного комплекса с гемоглобином , в сравнении с комплексом гемоглобина с кислородом (оксигемоглобином) , блокируя, таким образом, процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания . Концентрация в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течение одного часа .
История открытия
Оксид углерода (II) был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 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 английский химик Вильям Крукшэнк. оксид углерода (II) 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.
Получение
Промышленный способ
- Образуется при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода :
- или при восстановлении диоксида углерода раскалённым углём:
Эта реакция происходит при печной топке, когда слишком рано закрывают печную заслонку (пока окончательно не прогорели угли). Образующийся при этом оксид углерода (II), вследствие своей ядовитости, вызывает физиологические расстройства («угар») и даже смерть (см. ниже), отсюда и одно из тривиальных названий - «угарный газ» .
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 оксид углерода (II) при нормальных условиях вполне устойчив. Это равновесие носит специальное название равновесие Будуара .
- Смеси оксида углерода (II) 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
- Разложение жидкой муравьиной кислоты под действием горячей концентрированной серной кислоты , либо пропуская муравьиную кислоту над оксидом фосфора P 2 O 5 . Схема реакции:
- Нагревание смеси щавелевой и концентрированной серной кислот. Реакция идёт по уравнению:
- Нагревание смеси гексацианоферрата (II) калия с концентрированной серной кислотой. Реакция идёт по уравнению:
Определение оксида углерода (II)
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 оксида углерода (II) основано на иодометрической реакции:
Применение
- Оксид углерода (II) является промежуточным реагентом, используемым в реакциях с водородом в важнейших промышленных процессах для получения органических спиртов и неразветвлённых углеводородов.
- Оксид углерода (II) 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.
- Угарный газ от выхлопа двигателей применялся нацистами в годы Второй мировой войны для массового умерщвления людей путём отравления.
Оксид углерода (II) в атмосфере Земли
Различают природные и антропогенные источники поступления в
Поговорим о том, как определить характер оксида. Начнем с того, что все вещества принято подразделять на две группы: простые и сложные. Простые вещества подразделяют на металлы и неметаллы. Сложные соединения делят на четыре класса: основания, оксиды, соли, кислоты.
Определение
Так как характер оксидов зависит от их состава, для начала дадим определение данному классу неорганических веществ. Оксиды представляют собой которые состоят из двух элементов. Особенность их в том, что кислород всегда располагается в формуле вторым (последним) элементом.
Самым распространенным вариантом считают взаимодействие с кислородом простых веществ (металлов, неметаллов). Например, при взаимодействии магния с кислородом образуется проявляющий основные свойства.
Номенклатура
Характер оксидов зависит от их состава. Существуют определенные правила, по которым называют такие вещества.
Если оксид образован металлами главных подгрупп, валентность не указывается. Например, оксид кальция СаО. Если же в соединении первым располагается металл подобной подгруппы, который обладает переменной валентностью, то она обязательно указывается римской цифрой. Ставится после названия соединения в круглых скобках. Например, существуют оксиды железа (2) и (3). Составляя формулы оксидов, нужно помнить о том, что сумма степеней окисления в нем должна быть равна нулю.
Классификация
Рассмотрим, как характер оксидов зависит от степени окисления. Металлы, имеющие степень окисления +1 и +2, образуют с кислородом основные оксиды. Специфичной особенностью таких соединений является основный характер оксидов. Такие соединения вступают в химическое взаимодействие с солеобразующими оксидами неметаллов, образуя с ними соли. Кроме того, реагируют с кислотами. Продукт взаимодействия зависит от того, в каком количестве были взяты исходные вещества.
Неметаллы, а также металлы со степенями окисления от +4 до +7, образуют с кислородом кислотные оксиды. Характер оксидов предполагает взаимодействие с основаниями (щелочами). Результат взаимодействия зависит от того, в каком количестве была взята исходная щелочь. При ее недостатке в качестве продукта взаимодействия образуется кислая соль. Например, в реакции оксида углерода (4) с гидроксидом натрия образуется гидрокарбонат натрия (кислая соль).
В случае взаимодействия кислотного оксида с избыточным количеством щелочи продуктом реакции будет средняя соль (карбонат натрия). Характер кислотных оксидов зависит от степени окисления.
Они подразделяются на солеобразующие оксиды (в которых степень окисления элемента равна номеру группы), а также на безразличные оксиды, не способные образовывать соли.
Амфотерные оксиды
Есть и амфотерный характер свойств оксидов. Суть его заключается во взаимодействии этих соединений и с кислотами, и со щелочами. Какие оксиды проявляют двойственные (амфотерные) свойства? К ним относят бинарные соединения металлов со степенью окисления +3, а также оксиды бериллия, цинка.
Способы получения
Существуют различные способы Самым распространенным вариантом считают взаимодействие с кислородом простым веществ (металлов, неметаллов). Например, при взаимодействии магния с кислородом образуется проявляющий основные свойства.
Кроме того, получить оксиды можно и при взаимодействии сложных веществ с молекулярных кислородом. Например, при горении пирита (сульфида железа 2) можно получить сразу два оксида: серы и железа.
Еще одним вариантом получения оксидов считается реакция разложения солей кислородсодержащих кислот. Например, при разложении карбоната кальция можно получить углекислый газ и оксид кальция
Основные и амфотерные оксиды образуются и при разложении нерастворимых оснований. Например, при прокаливании гидроксида железа (3) образуется оксид железа (3), а также водяной пар.
Заключение
Оксиды являются классом неорганических веществ, имеющем широкое промышленное применение. Они используются в строительной сфере, фармацевтической промышленности, медицине.
Кроме того, амфотерные оксиды часто используют в органическом синтезе в качестве катализаторов (ускорителей химических процессов).
Государственное общеобразовательное учреждение
«Пресновская средняя школа »
Северо-Казахстанской области Кызылжарского района
Конспект урока химии в 9 классе
Тема: «Оксиды углерода ( II и IV )».
Подготовила: учитель химии
Белоусова Екатерина Павловна
2012-2013 учебный год
Класс: 9
Тема: Оксиды углерода (II и IV )
Цель : Изучение новых химических веществ – оксидов углерода.
Задачи:
- Образовательные - усвоить строение, физические свойства, химические свойства, получение и применение угарного и углекислого газов, качественную реакцию на углекислый газ, физиологическое действие на организм угарного и углекислого газа, продолжить работу по развитию умений сравнивать, составлять уравнения реакций, работать с текстом учебника, получать информацию из сети Интернет.
- Воспитательные - воспитание бережного отношения к своему здоровью, окружающей природе, развитие ответственного отношения к учебе, познавательного интереса к химии, развитие коммуникативных умений и навыков, формирование умений парной и групповой работы.
- Развивающие – раскрытие причинно-следственных связей, развитие умений самостоятельно ставить и формулировать для себя новые задачи, определять способы действий и соотносить с планируемыми результатами.
Тип урока: Урок изучения нового материала
Методы: словесные, наглядные, исследовательские
Методические приемы: объяснение, беседа, индивидуальная и групповая работа, таблица «Знал – хочу узнать – узнал»
Оборудование и реактивы для учителя: компьютер, мультимедиа проектор.
Оборудование и реактивы для учащихся: лабораторная посуда (пробирки, штатив для пробирок, химические стаканы), реактивы (уксусная кислота, гидрокарбонат натрия (сода), гидроксид кальция).
Ход урока:
Этапы урока и время
Деятельность учителя
Формы организации и
Деятельность учащихся
Планируемый результат для учащихся
Организационный момент
Приветствие учащихся. Настрой на сотрудничество путем создания атмосферы сотрудничества. Игра «Клубок пожеланий»
Коллективная .
Приветствуют учителя, говорят друг другу пожелания на урок, стоя в кругу.
Настроятся на рабочий лад, учебное сотрудничество
Актуализация опорных знаний
С целью актуализации имеющихся знаний, для привлечения внимания и концентрации его организует ДИАЛОГ:
С каким химическим элементом мы познакомились на прошлом уроке? Что образуется при сгорании углерода? Помните ли вы, что это за оксиды? Предлагаю отгадать загадки. Отгадками будут являться вещества, о которых вы слышали и с которыми неоднократно сталкивались в обычной жизни.
1.Чтоб появиться, я сумел,
Прокаливают белый мел.
Я в газированной воде,
Я в хлебе, в соде; я везде.
И фотосинтез без меня
И не туда и не сюда.
И пламя маленькой свечи
И нужно только сделать вдох
Чтоб я на свет явиться мог.
Меня дает огонь в печи
(Углекислый газ или оксид углерода (IV))
2. Горю я синим пламенем
Угаром угрожаю,
Когда совсем сгораю я,
Из печки улетаю.
(Угарный газ или оксид углерода(II))
Коллективная, индивидуальная .
Высказывают мнения, отгадывают загадки, называют формулы (СО, СО 2 ).
Вспомнят, сформулируют и аргументрируют свое мнение, учтут разные взгляды; выразят свои мысли, заинтересуются
постановка учебной задачи
О чем пойдет речь на сегодняшнем уроке?
Предлагает поставить цели урока :
Чему вы сможете научиться в течение урока?
С целью развития мышления, повышения интереса к теме предлагает заполнить таблицу «ЗХУ» каждому учащемуся по данной теме
Коллективная . Формулируют тему урока и записывают ее в тетрадь. Высказывают мнения, определяют задачи урока
Индивидуальная . Двое –трое зачитывают что хотели бы узнать
Логически рассуждают, вспоминают, определяют, трансформируют свои знания, преобразуют, выдвигают гипотезы
деление класса на группы
Знаете ли вы, какую роль играют оксиды в природе? Хватит ли нам этих знаний? А что же еще нам нужно знать об этих веществах? И как мы будем это делать?
Зная способности учащихся, тип характера, темперамент,
Предлагает учащимся взять карточки, с помощью которых формирует 3 группы, различные по способу изучения предлагаемого нового материала
Индивидуальная
Определяются, каким образом они желают изучить материал (репродуктивно или творчески), выбирают цвет карточки (синий, зеленый, красный), образуют группы
самоопределятся «заглянув внутрь себя» со способом достижения целей
Работа по усвоению новых знаний
Выдает задание и раздаточный материал каждой группе (приложения № 1, 2,3)
Уточняет задачи учащихся
Наблюдает за работой учащихся, консультирует и стимулирует учебные действия учащихся; задает вопросы
Групповая.
Работают по выполнению задания; используют учебник и ресурсы интернет; отвечают на вопросы задания; определяются с ролью каждого в группе
Планируют совместную работу, распознают и выделяют информацию, учитывают разные мнения, определяются с ролью, формулируют свое мнение, выбирают, анализируют
защита своих работ
С целью коррекции знаний учитель задает вопросы учащимся;
Отвечает на вопросы учащихся;
Обобщает и подводит итоги творческих групп.
Групповая.
Выступают по очереди с отчетом о проделанной работе (используют магнитную, интерактивную доски)
Отвечают на вопросы учителя, конспектируют то, что понравилось в работе другой группы. Оценивают работу каждой группы
Развивают речевые навыки, слушают друг друга, задают вопросы, мыслят, сравнивают
Первичное закрепление
Для улучшения и поднятия внутреннего удовлетворения учащихся от работы, для коррекции знаний, Предлагает учащимся в парах ответить на вопросы: (приложение № 4), с
обсуждением каждого ответа
Парная.
Читают вопросы, отвечают по очереди, учитель спрашивает одного из пары
Усвоят, переформулируют, докажут, произведут, проговорят, слушают
Самостоятельная работа с самопроверкой
по эталону.
Для проверки усвоения знаний, для оценивания предлагает проверочный тест :
Выберите из предложенных утверждений те, которые справедливы:
I вариант: - для угарного газа (CO)
II вариант: - для углекислого газа (СО 2)
1. Бесцветный газ, без запаха.
2. Газообразный при обычных условиях.
3. Ядовит.
4. Не ядовит.
5. Хорошо растворим в воде.
6. Плохо растворим в воде.
7. Газ легче воздуха.
8. Газ тяжелее воздуха.
9. Проявляет кислотные свойства.
10.Степень окисления углерода +2.
11.Степень окисления углерода +4.
12. В реакциях может быть и окислителем, и восстановителем.
13. В реакциях может быть только окислителем.
14. При пропускании через известковую воду наблюдается помутнение.
Варианты ответов проецируются на экран:
отметка «5» - 10 и более правильных ответов
«2» - 5 и менее
Индивидуальная . Учащиеся выполняют тест письменно и
Парная
осуществляют взаимопроверку по эталону (обмениваются тетрадями)
Выделяют информацию, анализируют услышанный и увиденный за урок материал, рассуждают, выстраивают логическую цепочку. контролируют себя, оценивают
Рефлексия деятельности
Ребята, что нового вы узнали на уроке? Запишите эту информацию в своих таблицах «ЗХУ» дома.
Индивидуальная .
Выставляют себе оценку, завершая урок анализом полученных знаний.
Выражают отношение к уроку (Стикеры со своим именем приклеивают к соответствующей картинке – смайлику)
,
формулируют и арументируют свое мнение, выражают свои ощущения
Домашнее задание
Доделать таблицу «ЗХУ» (всем)
Прочитайте параграф 26 (всем)
** с 93 задача 3
*** с 93 задача 4
***придумайте синквейн о любом из рассмотренных сегодня веществ.
Благодарит учащихся за урок
Записывают домашнее 
задание.
самоопределяются с уровнем работы
Приложение № 4.
Формула угарного газа
Формула углекислого газа
Характер оксидов углерода
Физические свойства угарного газа
Как действует угарный газ на организм
Как распознать углекислый газ
Где применяется углекислый газ
Приложение № 1.
Заполните пропуски в тексте, используя ваши знания, учебник, ресурсы Интернет.
Углерод – это неметалл, при сгорании образуются 2 ……., они являются …………….. Формула оксида углерода () - ….., второе его название …………………….. , потому что ………………………………………………………………………………………………………… Физические свойства оксида углерода () следующие:………………………………………….. Чтобы спасти человека, в первую очередь необходимо ………………………………………..
Получают угарный газ в результате реакций:…………………………………………………. Угарный газ применяют в качестве…………………….., например происходят такие реакции:………………………………..
Формула второго оксида – оксида углерода () - ……., но чаще его называют ………………. По физическим свойствам – это……………………………………………………. В природе он появляется в результате………………………….. А в лаборатории его получают следующим образом:………………………………………………………………. Как типичный кислотный оксид, углекислый газ взаимодействует с:…………………………………………………………..
Чтобы распознать углекислый газ, необходимо ………………………………………., тогда …………………… Углекислый газ широко применяется для……………………………
Приложение № 2.
Заполните сравнительную таблицу, используя ваши знания, учебник, ресурсы Интернет.
Признаки сравнения
СО (угарный газ)
СО 2 (углекис лый газ)
Строение молекулы
Физические свойства
Химические свойства
Способы получения
Применение
Проведите лаб.опыт, доказывающий качественную реакцию на СО 2:
Соберите прибор для получения газов. В пробирку поместите немного гидрокарбоната натрия, по каплям прилейте уксусную кислоту (помнить правила ТБ!). Вставить газоотводную трубку, конец которой опущен в стакан с известковой водой. Объясните наблюдения.
Приложение № 3
Задание 1: с помощью диаграммы Венна найдите общие и отличительные признаки двух оксидов углерода.
Задание 2. Заполните таблицу, используя дополнительный материал (предоставляется учащимся)
Признаки сравнения
СО (угарный газ)
СО2 (углекислый газ)
Физиологическое действие на организм
Соединяясь с гемоглобином красных кровяных телец, переносчиков кислорода от легких к тканям организма, угарный газ вызывает кислородное голодание, и человек может погибнуть. При вдыхании воздуха, содержащего до 0,1% CO человек может потерять сознание и умереть.
Оказывает на человека наркотическое действие, раздражает кожу и слизистые оболочки, оказывает центральное сосудосуживающее и местное сосудорасширяющее действие, вызывает повышение содержания аминокислот в крови, ингибирует действие ферментов в тканях. При его концентрации в воздухе до 3% у человека наблюдается учащенное дыхание, более 10% потеря сознания, смерть.
Оксид углерода (СО) является бесцветным газом без запаха, который снижает способность гемоглобина переносить и поставлять кислород.
Распространение. Оксид углерода получается при сжигании органического материала, типа угля, древесины, бумаги, масла, бензина, газа, взрывчатых веществ или карбонатных материалов любого другого типа в условиях недостатка воздуха или кислорода. Естественным путем образуется 90 % атмосферной СО, а в результате деятельности человека производится 10 %. На двигатели транспортных средств приходится от 55 до 60 % всего количества СО искусственного происхождения. Выхлопной газ бензинового двигателя (электрическое зажигание) является обычным источником образования СО. Выхлопной газ дизельного двигателя (компрессионное воспламенение) содержит приблизительно 0.1 % СО, если двигатель работает надлежащим образом, однако неправильно отрегулированный, перегруженный или технически плохо обслуживаемый дизельный двигатель может выбрасывать значительные количества СО. Тепловые или каталитические дожигатели в выхлопных трубах значительно снижают количество СО. Другими основными источниками CO являются литейные производства, установки каталитического крекинга на нефтеперерабатывающих предприятиях, процессы дистилляции угля и древесины, известеобжигательные печи и печи восстановления на заводах крафт-бумаги, производство синтетического метанола и других органических соединений из оксида углерода, спекание загрузочного сырья доменной печи, производство карбида, производство формальдегида, заводы технического углерода, коксовые батареи, газовые предприятия и заводы по переработке отходов.
Любой процесс, при котором может произойти неполное сгорание органического материала является потенциальным источником оксида углерода.
Оксид углерода, как считается, является единственной наиболее распространенной причиной отравлений, как в промышленных условиях, так и в домашних. Тысячи людей ежегодно умирают в результате интоксикации CO. Предполагается что число жертв не смертельного отравления, страдающих от постоянного расстройства нервной системы, превышает эту цифру. Величина опасности для здоровья, фатального и не фатального характера, которая исходит от оксида углерода, является огромной, и отравлений, по всей видимости, происходит намного больше, чем это в настоящий момент выявляется.
Существенная часть от всей рабочей силы любой из стран подвергается значительному воздействию СО на рабочих местах. СО - вездесущая опасность в автомобильной промышленности, в гаражах и на станциях технического обслуживания. Водители дорожного транспорта могут подвергаться опасности в том случае, если существует течь, через которую выхлопные газы могут проникать в кабину водителя. Существует огромное количество видов деятельности, при которых работники могут подвергнуться воздействию СО, например, механики гаражей, сжигатели древесного угля, рабочие коксовых печей, рабочие доменных печей, кузнецы, шахтеры, туннельные рабочие, газовые работники, котельные рабочие, рабочие гончарных печей, повара, пекари, пожарники, рабочие, занятые в производстве формальдегидов, и многие другие. Производство сварочных работ в баках, цистернах и других закрытых пространствах может привести к выделению опасных количеств СО, если отсутствует эффективная вентиляция.
Токсичные воздействия. Небольшие количества СО производятся человеческим организмом в результате катаболизма гемоглобина и других кровесодержащих пигментов, ведя к эндогенной насыщенности крови приблизительно от 0.3 до 0.8 % карбоксигемоглобином (COHb). Концентрация эндогенного COHb увеличивается при гемолитических анемиях и после значительных ушибов или возникновения гематом, которые вызывают увеличение катаболизма гемоглобина.
Биологический период полураспада концентрации COHb в крови у сидячих взрослых людей составляет приблизительно от 3 до 4 часов. Процесс удаления CO со временем замедляется и чем более низким является начальный уровень COHb, тем медленнее уровень его выделения.
Острое отравление. Появление симптомов зависит от концентрации CO в воздухе, времени воздействия, степени физических усилий и индивидуальной восприимчивости. Если воздействие носит массивный характер, человек может почти мгновенно потерять сознания с возникновением немногих или вообще без всяких предостерегающих симптомов или признаков. Воздействие концентрации от 10,000 до 40,000 течение нескольких минут приводит к смерти. Уровни концентрации в промежутке между 1,000 и 10,000 вызывает симптомы головной боли, головокружения и тошноты в течение 13-15 минут и потерю сознания и смерть, если воздействие продолжается от 10 до 45 минут Чем ниже уровни концентрации, тем больше проходит до начала возникновения симптомов: уровень концентрации 500 вызывают головную боль по прошествии 20-ти минут, а уровень концентрации 200 - по прошествии приблизительно 50 мин.
Основной признак жертвы отравления классически описывается как красно-вишневый цвет. На ранних стадиях пациент может казаться бледным. Позже, кожа, ногтевые ложа и слизистые оболочки могут стать вишнево красными из-за высокой концентрации карбоксигемоглобина и низкой концентрации уменьшенного гемоглобина в крови. Этот симптом может быть обнаружен при более чем 30 % концентрации COHb, но этот признак не является надежным и регулярным признаком отравления CO. Пульс пациента ускоряется и становится скачкообразным. Гиперпноэ незначительна или вообще не может быть отмечена до тех пор, пока уровень концентрации COHb не становится очень высоким.
Там где признаки и симптомы, описанные выше, обнаруживаются у человека, работа которого связана с возможностью воздействия на него углеродистой одноокиси, необходимо немедленно предположить отравление газом. Дифференциальный диагноз от отравления лекарственного средства, острого отравления алкоголем, церебрального или кардиального инфаркта, или диабетической или уремической комы может быть труден, и воздействие оксида углерода часто не распознается или просто упускается из виду. Диагноз отравления оксида углерода не может быть поставлен, пока не установлено, что организм содержит неестественно высокое количество CO. Оксид углерода легко обнаруживается в пробе крови или, если человек имеет здоровые легкие, расчет кровяной концентрации COHb может быть произведен достаточно быстро при исследовании образца выдохнутого внутреннего альвеолярного воздуха, который находится в равновесном состоянии с концентрацией COHb в крови.
Если рассматривать CO, то к критическим органам относятся мозг и сердце, так как работа их обоих зависит от непрерывного снабжения кислородом. Углеродистая одноокись затрудняет работу сердца двумя путями: работа сердца усиливается для того, чтобы покрыть недостаток периферийного снабжения кислородом, в то время как приток кислорода к нему самому уменьшается из-за CO. Оксид углерода, таким образом, может стать причиной инфаркта миокарда.
При остром отравлении могут наступить неврологические и сердечно сосудистые осложнения, симптомы которых становятся очевидными при выходе пациента из первоначальной комы. Следствием серьезного отравления может стать отек легких (избыток жидкости в легочных тканях). Через несколько часов или дней, иногда вследствие аспирации, может развиться пневмония. Также могут иметь место временные заболевания гликозурией и протеинурией также могут иметь место. В редких случаях острая почечная недостаточность может стать причиной осложнения выздоровления при отравлении. Время от времени встречаются и кожные проявления отравления.
После серьезной интоксикации CO пациент может страдать от отека головного мозга с необратимым повреждением мозга различной степени тяжести. Первичное восстановление может сопровождаться последующим невропсихиатрическим рецидивом, через несколько дней или даже недель после отравления. Патологические исследования безнадежных случаев заболеваний показывают преобладающее поражение белового вещества нервной системы по сравнению с поражением нейронов у тех жертв, которые выживали в течение нескольких дней после отравления. Степень поражения мозга после отравления CO определяется интенсивностью и продолжительностью воздействия. Приходя в сознание после серьезного отравления CO, в 50 % случаев жертвы сообщали о ненормальном ментальном состоянии, которое проявлялось в качестве раздражительности, нетерпеливости, продолжительных приступов бреда, депрессии или беспокойстве.
Повторяющееся воздействие. Оксид углерода не накапливается в организме. Он полностью выводится после каждого периода воздействия, если человек пребывает достаточное количество времени на свежем воздухе. Однако возможно, что повторяющиеся небольшие или умеренные отравления, которые не вызывают потерю сознания, приведут к омертвлению клеток мозга и в конечном счете к повреждению центральной нервной системы с большим количеством возможных симптомов типа головной боли, головокружения, раздражительности, ухудшения памяти и т.п.
Индивидуумы, неоднократно подвергавшиеся воздействию умеренных концентраций CO, возможно адаптированы до некоторой степени к противостоянию его воздействиям. Механизмы адаптации, как считается, схожи с развитием толерантности по отношению к гипоксии на больших высотах.
Оксида углерода легко проникает через плаценту и воздействует на зародыш, который чувствителен к любой нехватке кислорода, причем это воздействие может быть настолько серьезным, чтобы подвергнуть опасности нормальное развитие плода.
Группы риска.
Особенно чувствительными к воздействию CO являются индивидуумы, чья способность транспортировки кислорода уже снижена из-за анемии или гемоглабиноза; те, кто нуждается в дополнительном притоке кислорода из-за лихорадки, гипертиреоза или беременности; пациенты с системной гипоксией из-за респираторной недостаточности; и пациенты с ишемической болезнью сердца и с церебральным или общим артериосклерозом. Дети и подростки, у которых легкие работают быстрее, чем у взрослых, достигают уровня интоксикации COHb скорее, чем здоровые взрослые. А также курильщики, чей стартовый уровень COHb выше, чем таковой у некурящих, гораздо быстрее могут приблизиться к опасным концентрациям COHb при сильном воздействии.
