Угарный газ – воздействие на человека, и приборы, его контролирующие

Из статьи вы узнаете, как образуется угарный газ, его формулу, где встречается, каким образом им можно отравиться в быту и на производстве, а также познакомитесь с признаками и симптомами отравления.

Общие сведения о СО

Окись углерода, монооксид углерода, или всем известный угарный газ (формула СО) – это не имеющий запаха, цвета или вкуса очень токсичное и опасное для здоровья человека газообразное соединение.

Угарный газ образуется при горении любых материалов, в состав которых входит углерод – это бензин, природный газ солярка, угли, дрова и прочие органические материалы, в том числе мебель и предметы обихода. Процесс горения приводит к окислению органических веществ и сопровождается выделением двуокиси углерода (углекислого газа) и воды. В идеале, полное сгорание ограничивается этими двумя веществами. Однако в нормальных условиях при горении наблюдается недостаток кислорода (особенно в замкнутом или плохо проветриваемом пространстве), что приводит к неполному окислению углеродов и образованию угарного газа.

Немного печальной статистики – при пожаре основная причина гибели людей это, как вы могли бы предположить, не обширные ожоговые поражения и смерть в огне, а именно отравление угарным газом.

Действие угарного газа заключается в следующем – попадая в дыхательные пути молекулы этого соединения быстро всасываются в кровь и связываются с молекулами гемоглобина. При этом образуется карбоксигемоглобин, вещество, препятствующее транспортировке кислорода по организму человека и очень быстро вызывающее кислородную недостаточность.

Небольшая концентрация угарного газа (не более 0,08%) вызывает удушье и головную боль, при превышении до 0,32% наблюдается паралич и потеря сознания. При воздействии такой концентрации в течение 25-30 минут наиболее вероятен смертельный исход.

В зависимости от симптомов отравления от угарного газа различают три степени тяжести:

• Легкая степень тяжести. Эта стадия характеризуется такими признаками угарного газа как: общая слабость, головная боль, отдающая в лобную долю и виски и височной областях, головокружения и шум в ушах, а также нарушение зрительных функций. Отравление сопровождается сухим кашлем, нехваткой воздуха, одышкой, слезотечением, тошнотой и тахикардией.
• Тяжесть средней степени. В данном случае все вышеперечисленные признаки не просто сохраняются, но и усугубляются. Так, чувство тошноты переходит в рвоту, возникает затуманенность сознания и кратковременная потеря сознания, галлюцинации, боли в груди давящего характера.
• Тяжелая степень. Как уже говорилось выше, главное свойство угарного газа – это способность вызывать кислородную недостаточность в организме человека. При относительно длительном воздействии (15-25 минут), наступает необратимое изменение биологических и физических показателей в крови, сопровождающееся параличом, долговременной потерей сознания, вплоть до коматозного состояния. Также наблюдаются судороги, непроизвольное мочеиспускание и опорожнение кишечника, посинение кожных покровов и слизистых оболочек. Дыхание человека при этом, вследствие дефицита кислорода, становится поверхностным и прерывистым. Далее наступает смерть.

Как обнаружить угарный газ 

Утечка угарного газа в быту чаще всего связана с неправильной установкой или эксплуатацией отопительных бытовых приборов. В зоне риска находятся дома с печным отоплением и каминами, бани и сауны. Оставленная в заведенном состоянии в гараже машина также выделяет угарный газ и делает длительное нахождение в помещении опасным для здоровья. Также работающая машина в гараже, прилегающем к дому, становится потенциальным источников опасности для всех его жителей.

Повышенный риск образования угарного газа имеют закрытые помещения, такие как лифт, подсобки и прочие небольшие или имеющие затрудненный выход пространства.

Образование угарного газа и достижение его смертельных концентраций часто возникает и на объектах производства. Так, работа большинства отраслей промышленности сопровождается технологическими процессами, связанными с горением. Особому риску подвержены шахты, разведочные буровые установки, эксплуатационные платформы, наземные нефте- и газохранилища, нефтеперерабатывающие заводы и т. д.

Утечку угарного газа невозможно обнаружить без применения специальных приборов, так как отсутствует изменение цвета, вкуса и запаха воздуха. С этой целью выпускают специальные системы обнаружения угарного газа, помогающие сделать бытовую жизнь и производственные процессы безопасными, сократить риски для здоровья.

В состав системы входят датчики угарного газа (газоанализаторы угарного газа или сигнализаторы угарного газа), а также контроллеры и устройства оповещения. В совокупности эти приборы позволяют быстро обнаружить угарный газ и предупредить о развитие опасной ситуации еще на ранних стадиях.

Мы собрали ТОП-10 газоанализаторов угарного газа, разделенных по сфере применения и наличию дополнительных функций.

ТОП-10 газоанализаторов угарного газа

Модель	Внешний вид	Характеристики
Domino B10-DM03G газоанализаторы угарного газа стационарные		Тип: Стационарный/Одноканальный. Режим работы: Непрерывный. Область применения: Производственные помещения, котельные, административный и жилой сектор. Особенности: Настенный монтаж. Съемный электрохимическим сенсор. Высокая степень надежности и малое энергопотребление. Ударопрочный эргономичный корпус.
Testo-317-3 течеискатели угарного газа портативные		Тип: Портативный (индивидуальный). Режим работы: Периодический. Область применения: Котельные, кухни, прачечные, системы вентиляции и кондиционирования воздуха, промышленный сектор, склады, мониторинг газового отопительного оборудования. Особенности: Выдача оптический и акустический сигнал тревоги при превышении предельных значений. Функция самодиагностики.
Testo-315-3 анализаторы угарного и углекислого газов		Тип: Стационарный/Одноканальный. Режим работы: Непрерывный. Область применения: Котельные, кухни, прачечные, системы вентиляции и кондиционирования воздуха, промышленный сектор, склады, мониторинг газового отопительного оборудования. Особенности: Параллельное измерение СО и CO2. Опциональное измерение относительной влажности и температуры воздуха. Возможность печати данных непосредственно на объекте с помощью опционального принтера.
СЗ-2Е сигнализаторы загазованности угарным газом		Тип: Стационарный/Одноканальный. Режим работы: Непрерывный. Область применения: Котельные и других коммунально-бытовые и производственные помещения. Особенности: Возможность управления клапаном. Порт RS485 или радиоканал. Питание от сети ~230В или внешнего источника.
ОКА исп. И11 газоанализаторы переносные с выносным блоком датчиков		Тип: Переносной. Режим работы: Периодический. Область применения: Подвалы, подземные коммуникации, туннели канализации и связи, емкости и подобные труднодоступные места. Особенности: Одновременный контроль до 5 газов. Малые масса и габариты. Работоспособность при отрицательных температурах (до -40°С). Предусмотрен контроль разряда аккумулятора. Электронная установка «нуля».
ОКА исп. И22Д2 газоанализаторы стационарные с графическим дисплеем		Тип: Стационарный/Многоканальный. Режим работы: Непрерывный. Область применения: Производственные помещения, колодцы, подвалы, подземные коммуникации и другие объекты, где возможно опасное изменение состава воздуха рабочей зоны. Особенности: Одновременный контроль до 4 газов.  Малогабаритный корпус с устройствами крепления на DIN-рейку. Блок индикации имеет графический дисплей.
Хоббит-Т исп. И11 газоанализаторы переносные с выносным блоком датчиков		Тип: Переносной. Режим работы: Периодический. Область применения: Подвалы, подземные коммуникации, туннели канализации и связи, емкости и подобные труднодоступные места. Особенности: Одновременный контроль до 5 газов. Блок индикации оснащен жидкокристаллическим дисплеем для индикации показаний и имеет встроенную световую и звуковую сигнализацию.
Хоббит-Т стационарный многоканальный газоанализатор исп. И21		Тип: Стационарный/Многоканальный Режим работы: Непрерывный. Область применения: Производственные помещения, колодцы, подвалы, подземные коммуникации и другие объекты, где возможно опасное изменение состава воздуха рабочей зоны. Особенности: Одновременный контроль до 12 газов. Выносной блок датчиков. Предусмотрена возможность связи с компьютером с помощью последовательного интерфейса. Для каждого канала измерения имеется светодиодная сигнализация неисправности, дублируемая звуковым сигналом.
ОКА исп. И21 газоанализаторы стационарные многоканальные		Тип: Стационарный/Многоканальный Режим работы: Непрерывный Область применения: Производственные помещения, колодцы, подвалы, подземные коммуникации и другие объекты, где возможно опасное изменение состава воздуха рабочей зоны. Особенности: Одновременный контроль до 16 газов. Жидкокристаллический дисплей. Высокая степень защиты корпуса.
СОУ-1 сигнализатор оксида углерода		Тип: Стационарный/Одноканальный Режим работы: Непрерывный Область применения: Коммунальное хозяйство и индивидуальный жилой сектор, помещения котельных, колодцы, шахты, гаражи, крытые автостоянки и помещения других объектов, где существует опасность выделения и скопления угарного газа. Особенности: Наличие «сухих» контактов реле с повышенной нагрузочной способностью, позволяющих включать (отключать) вентиляцию, сирену и другие исполнительные устройства. Наличие внешнего входа «авария», что позволяет соединять приборы в шлейф совместно с газосигнализаторами или подключать их к пожарной или охранной сигнализации.

Чтобы правильно подобрать газоанализаторы угарного газа, узнать их стоимость или приобрести, вам достаточно позвонить по телефону +7 (4812) 209-311 или написать по электронной почте [email protected].

Все об угарном газе — Новости

16. октябрь 2018

В домашнем хозяйстве в Эстонии используется два типа газа – природный газ и сжиженный газ. Природный газ поступает к нам из России по длинным газопроводам, и в Эстонии распределяется по разным потребителям. Сжиженный газ, однако, хранится в баллонах и его распределение происходит баллонами.

В больших районах установлены специальные подземные газохранилища, откуда газ поступает пользователям по трубам. Поэтому стоит знать, что хозяйственный газ, который находится в баллонах – это сжиженный газ, а газ, который мы получаем по трубам, в зависимости от района, может быть, как природный, так и сжиженный.

Что такое природный газ?

• Основной составляющей природного газа является метан – это газ без цвета и запаха. Для того чтобы обнаружить утечку газа к нему добавлено немного веществ для усиления запаха.
• Природный газ легче воздуха, поэтому в случае утечки, перемешавшись с воздухом, он поднимается наверх. Всегда стоит помнить, что вентиляция или иные потоки воздуха могут направить газ и в сторону. Это означает, что обычно в случае утечки газа в опасности находятся квартиры сверху, но газ может и двигаться в соседние квартиры.
• Природный газ оказывает на людей удушающее воздействие. Это не очень ядовитый газ. Скорее он обладает наркотическими свойствами. Если газом наполнено приблизительно 10% помещения, то он вызывает сонливость, головную боль и плохое самочувствие. Если содержание газа в квартире поднимается до 20-30%, то происходит нехватка кислорода, что может вызвать удушение.

Что такое сжиженный газ?

• Основной составляющей сжиженного газа является пропан. Как и метан, пропан бесцветный и не имеет запаха. Чтобы человек обнаружил в хозяйстве утечку газа, то к нему добавляется немного веществ для усиления запаха. Из-за таких веществ у газа появляется четко выраженный запах.
• Пропан не ядовитый газ, но попав в воздух в больших количествах и в условиях уменьшения кислорода, может возникнуть удушение. Вдыхая такой газ, может возникнуть головокружение, сонливость, тошнота и слабость.
• Пропан тяжелее воздуха и поэтому, в случае утечки, газ оседает на пол, в подвал, в канализации и прочие углубления. Поэтому в случае утечки газа в опасности находятся квартиры на низких этажах и подвалы.

Что такое угарный газ?

• Даже обычное пригорание еды дома может вызвать угарный газ, а как следствие этого — отравление. Однако, в домах и квартирах основной причиной возникновения угарного газа является рано закрытая печная заслонка, плохо отрегулированная газовая плита или газовый бойлер с плохой тягой.
• По своим свойствам угарный газ, или монооксид углерода (CO), представляет собой не имеющий цвета, запаха и вкуса отравляющий газ и распространяется совершенно незаметно для человека. Чаще всего при пожарах люди погибают именно вследствие вдыхания отравляющего дыма.
• Из-за попадания угарного газа в организм человека, кровь теряет возможность переносить кислород. Гемоглобин, который должен переносить кислород в крови, наоборот, начинает переносить угарный газ. В следствии этого в организме человека образуется опасное вещество – карбоксигемоглобин.
• Количество кислорода в различных частях тела снижается, так как гемоглобин больше не доставляет туда кислород. Человек начинает задыхаться. Одним разом сердце выбрасывает в организм почти один стакан крови, и угарный газ попадает через легкие в другие части тела очень быстро.
• Отравившись угарным газом, мы не понимаем масштаб ситуации. Человек находится в замешательстве и не может себе помочь, хотя и чувствует, что с ним что-то не так. Человек может и не сопоставить эти симптомы с отравлением угарным газом, а находясь во сне и вовсе ничего не почувствовать.
• Симптомы зависят от количества газа. От маленького количества может возникнуть пульсация в висках, сонливость, слабость, головная боль, потеря равновесия, шум в ушах, слабость в ногах, тошнота и рвота. Позднее могут возникнуть галлюцинации, учащение пульса, поднятие давления, может возникнуть слабость, сонливость, потеря давления, осложнения при дыхании. При сильном отравлении человек теряет сознание и наступает смерть.
• Человек может умереть от отравления угарным газом без имеющегося возгорания. Например, когда печную заслонку закрывают слишком рано, или газовый прибор работает в условиях кислородного голодания и как следствие этого образуется угарный газ. Также угарный газ может к вам просочится из соседних квартир.
• Дымовой датчик не способен обнаружить угарный газ. Чтобы на ранних стадиях обнаружить угарный газ необходим датчик угарного газа.

Типичные случаи

• Газовые установки бывают разных типов. Обычно несчастные случаи случаются с такими котлами, работа которых зависит от воздуха. Это означает, что для работы они получают необходимое количество воздуха с комнаты. Часто устанавливали такие котлы в закрытые шкафы.
• Также причиной может быть и утепление дома. Многие дома, в которых изначально имелась естественная вентиляция, уже утеплили, поменяли окна, сделали беспечную перестройку. Например, газовые установки соединили друг с другом в неподходящие дымоходы. Часто устанавливали такие газовые установки в закрытые шкафы. Со временем дымоходы забивались, а сгораемый воздух оставался в квартире.
• Каждая газовая установка нуждается в регулярном контроле и обслуживании. Важно следить за тем чтобы из соединений труб не было утечки, а дымоход не был бы забитым.
• Газовое пламя обычно синего цвета. Если пламя зеленое, то это определенно указывает на опасность.

Кто несет ответственность?

• В квартирах и частных домах ответственность за работу и исправность газовых установок несет владелец. Необходимо проверять и обслуживать домашние газовые установки раз в год.
• За газовые трубы на лестничных площадках в многоквартирных домах ответственность несут члены товарищества.
• За строительство, контроль и обслуживание газовых приборов отвечает фирма, осуществляющая данные услуги. Человеческие жизни зависят от качества таких услуг.
• Государство осуществляет надзор над владельцами домов и квартир, а также предприятий за соблюдением данных предписаний.

Датчик угарного газа

• С 1 января 2018 года установка датчика угарного газа является обязательной во всех жилых помещениях, в которых находится подсоединенная к трубе газовая установка.
• Прежде всего к таким установкам относятся работающие на газе водонагреватели. Датчик угарного газа становится обязательным при наличии газового отопления, однако разумно установить соответствующий датчик во всех жилых помещениях, в которых находится связанное с процессами горения оборудование, например, печь на древесном топливе, камин, плита или газовый бойлер. Установка датчика является добровольной в том случае, если предприняты технические меры, исключающие утечку угарного газа и его попадание в жилое помещение, например, если забор воздуха для горения газовой установки осуществляется непосредственно из наружного воздуха и выделяемые при горении газы также выводятся непосредственно через предназначенную для этого трубу в наружный воздух.
• Датчик угарного газа дает сигнал только тогда, когда концентрация угарного газа в воздухе приближается к уровню, опасному для здоровья человека.
• Один датчик угарного газа предназначен для использования в одном помещении, так как устройство показывает только уровень СО, распространяющегося вблизи датчика.

Где установить датчик угарного газа?

• При установке датчика угарного газа необходимо в первую очередь следовать инструкциям производителя.
• В отличие от датчика дыма датчик угарного газа крепят на стену помещения, на высоте приблизительно 0,5-1,5 метра от пола. Опытные специалисты рекомендуют устанавливать датчик, так сказать, на уровне дыхательных путей человека, или на том уровне, на котором находится лицо человека, когда он сидит на диване, а в спальной комнате ‒ примерно на высоте подушки.
• Устройство устанавливают на расстоянии 1-3 метра от источника угарного газа, также не следует устанавливать датчик вблизи вентиляционных систем и воздуховодов.
• В доме из нескольких этажей рекомендуется установить датчики угарного газа на каждом этаже. По возможности также в каждой спальной комнате.
• Если газовый бойлер находится в ванной комнате, необходимо убедиться, что датчик угарного газа подходит для установки во влажных помещениях. Для этого датчик должен иметь обозначение IP, которое должно соответствовать уровню IP44.
• Датчики угарного газа не устанавливают в гаражах, на кухнях, в котельных, в ванных комнатах и в других местах, в которых температура опускается ниже 10°C или поднимается выше 40°C.

Как осуществлять уход?

• Проверять, находится ли датчик угарного газа в рабочем состоянии, необходимо раз в месяц, нажимая тестовую кнопку. Звуковой сигнал подтверждает, что устройство находится в рабочем состоянии.
• Датчик угарного газа необходимо регулярно очищать от пыли. Для этого можно использовать как пылесос, так и тряпку.
• Источником питания датчика угарного газа являются батарейки – прерывистый регулярный звуковой сигнал датчика свидетельствует об опустошении батареек. Это значит, что батарейку следует немедленно заменить.
• Дополнительную информацию о газовой безопасности для бытовых потребителей найдете

Что делать если сработал датчик угарного газа?

• Быстро открыть окна и двери и тщательно проветрить комнату.
• Выключить все отопительные системы или потушить огонь в печке или плите.
• Вызовите на место профессионального техника, который поможет разрешить проблему. До приезда техника сами не включайте отопительные приборы.
• Если заметили у кого-то симптомы отравления угарным газом, то немедленно выведите человека на свежий воздух, вызовите скорую

Статистика

Выезды Спасательного департамента на случаи, связанные с газом:
2015 – 291
2016 – 403
2017 – 421
2018* – 356

*По состоянию на 14 октября

Основные регионы, откуда часто поступают вызовы — Харьюмаа и Ида-Вирумаа. Города Таллинн, Кохтла-Ярве, Тарту и Нарва.

71% случаев происходит в жилых помещениях

60% в квартирах

25% на лестничных площадках

Возьмите на заметку!

• Никогда не осуществляйте ремонт газовых установок сами!
• Установите датчик угарного газа – он обязателен с 1 января 2018 года!
• Домашние газовые установки должен проверять и обслуживать специалист один раз в год! Дополнительные требования могут возникнуть из устройства по эксплуатации устройства.
• Дымоход газового устройства необходимо прочищать согласно инструкции. Если в инструкции по эксплуатации совет отсутствует, тогда это необходимо делать один раз в год. Дымоход может чистить только квалифицированный трубочист, который имеет соответствующее удостоверение.
• Строительство, ремонт и обслуживание могут производить только лица, имеющие необходимые для работы с газом навыки.
• Список фирм и их контактов на страничке Департамента технического надзора

• Наличие профессиональных навыков можно проверить по название предприятия на сайте

Физические свойства угарного газа: плотность, теплоемкость, теплопроводность CO

Рассмотрены физические свойства угарного газа (окиси углерода CO) при нормальном атмосферном давлении в зависимости от температуры при отрицательных и положительных ее значениях.

В таблицах представлены следующие физические свойства CO: плотность угарного газа ρ, удельная теплоемкость при постоянном давлении C_p, коэффициенты теплопроводности λ и динамической вязкости μ.

В первой таблице приведены значения плотности и удельной теплоемкости окиси углерода CO в диапазоне температуры от -73 до 2727°С.

Во второй таблице даны значения таких физических свойств угарного газа, как теплопроводность и его динамическая вязкость в интервале температуры от минус 200 до 1000°С. 

Плотность угарного газа, как и плотность других газов, существенно зависит от температуры — при нагревании оксида углерода CO его плотность снижается. Например, при комнатной температуре плотность угарного газа имеет значение 1,129 кг/м³, но в процессе нагрева до температуры 1000°С, плотность этого газа уменьшается в 4,2 раза — до величины 0,268 кг/м³.

При нормальных условиях (температура 0°С) угарный газ имеет плотность 1,25 кг/м³. Если же сравнить его плотность с воздухом или другими распространенными газами, то плотность угарного газа относительно воздуха имеет меньшее значение — угарный газ легче воздуха. Он также легче углекислого газа и аргона, но тяжелее азота, водорода, гелия и других легких газов.

Удельная теплоемкость угарного газа при нормальных условиях равна 1040 Дж/(кг·град). В процессе роста температуры этого газа его удельная теплоемкость увеличивается. Например, при 2727°С ее значение составляет 1329 Дж/(кг·град).

Плотность угарного газа CO и его удельная теплоемкость

t, °С	ρ, кг/м3	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	ρ, кг/м3	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	ρ, кг/м3	Cp, Дж/(кг·град)
-73	1,689	1045	157	0,783	1053	1227	0,224	1258
-53	1,534	1044	200	0,723	1058	1327	0,21	1267
-33	1,406	1043	257	0,635	1071	1427	0,198	1275
-13	1,297	1043	300	0,596	1080	1527	0,187	1283
-3	1,249	1043	357	0,535	1095	1627	0,177	1289
0	1,25	1040	400	0,508	1106	1727	0,168	1295
7	1,204	1042	457	0,461	1122	1827	0,16	1299
17	1,162	1043	500	0,442	1132	1927	0,153	1304
27	1,123	1043	577	0,396	1152	2027	0,147	1308
37	1,087	1043	627	0,374	1164	2127	0,14	1312
47	1,053	1043	677	0,354	1175	2227	0,134	1315
57	1,021	1044	727	0,337	1185	2327	0,129	1319
67	0,991	1044	827	0,306	1204	2427	0,125	1322
77	0,952	1045	927	0,281	1221	2527	0,12	1324
87	0,936	1045	1027	0,259	1235	2627	0,116	1327
100	0,916	1045	1127	0,241	1247	2727	0,112	1329

Теплопроводность угарного газа при нормальных условиях имеет значение 0,02326 Вт/(м·град). Она увеличивается с ростом его температуры и при 1000°С становится равной 0,0806 Вт/(м·град). Следует отметить, что величина теплопроводности угарного газа немногим меньше этой величины у воздуха.

Динамическая вязкость угарного газа при комнатной температуре равна 0,0246·10^-7 Па·с. При нагревании окиси углерода, ее вязкость увеличивается. Такой характер зависимости динамической вязкости от температуры наблюдается у большинства газов. Необходимо отметить, что угарный газ более вязкий чем водяной пар и диоксид углерода CO₂, однако имеет меньшую вязкость по сравнению с окисью азота NO и воздухом.

Теплопроводность и вязкость окиси углерода CO

t, °С	λ, Вт/(м·град)	μ·107, Па·с	t, °С	λ, Вт/(м·град)	μ·107, Па·с
-200	0,00603	48	200	0,03652	245
-160	0,009	74,5	300	0,04257	279
-140	0,01163	88	400	0,0485	309
-120	0,01349	102	500	0,05408	337
-100	0,01512	113	600	0,05966	363
-75	0,01698	127	700	0,06501	387
-50	0,0193	140	800	0,07013	410
0	0,02326	166	900	0,07548	433
100	0,03012	207	1000	0,08059	453

Источники:

1. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.

Загрязняющие вещества 4 класса опасности — Челябинский гидрометеоцентр

Главная> Мониторинг среды> Загрязняющие вещества> Загрязняющие вещества 4 класса опасности

Оксид углерода (угарный газ).

Оксид углерода – бесцветный газ, не имеющий запаха, немного легче воздуха, плохо растворим в воде, имеет температуру кипения: – 191,5°С. На воздухе загорается при температуре 700°С и сгорает синим пламенем до СО₂.

 

Источники поступления в окружающую среду.

Монооксид углерода входит в состав атмосферы (10%). В атмосферу оксид углерода попадает в составе вулканических и болотных газов, в результате лесных и степных пожаров, выделения микроорганизмами, растениями, животными и человеком. Из поверхностных слоев океанов в год выделяется 220х10⁶ тонн оксида углерода в результате фоторазложения красных, сине-зеленых и др. водорослей, продуктов жизнедеятельности планктона. Естественный уровень содержания оксида углерода в атмосферном воздухе – 0,01-0,9 мг/м³.

Угарный газ попадает в атмосферу от промышленных предприятий, в первую очередь металлургии. В металлургических процессах при выплавке 1 млн. тонн стали образуется 320-400 тонн оксида углерода. Большое количество СО образуется в нефтяной промышленности и на химических предприятиях (крекинг нефти, производство формалина, углеводородов, аммиака и др.). Еще одним немаловажным источником оксида углерода является табачный дым. Высока концентрация оксида углерода в угольных шахтах, на углеподающих трассах. Оксид углерода образуется при неполном сгорании топлива в печах и двигателях внутреннего сгорания. Важным источником оксида углерода является автомобильный транспорт.

В результате деятельности человека в атмосферу ежегодно поступает 350-600х10⁶ тонн угарного газа. Около 56-62% этого количества приходится на долю автотранспорта (содержание оксида углерода в выхлопных газах может достигать величины 12%).

 

Поведение в окружающей среде.

При обычных условиях монооксид углерода инертен. Он химически не взаимодействует с водой. Растворимость СО в воде около 1:40 по объему. В растворе способен восстанавливать соли золота и платины до свободных металлов уже при обычной температуре. Не реагирует СО также с щелочами и кислотами. Взаимодействует с едкими щелочами только при повышенных температурах и высоких давлениях.

Убыль оксида углерода в окружающей среде происходит за счет его разложения почвенными грибами. Кроме того, при избытке кислорода в почвах тяжелого механического состава, богатых органическими веществами, имеет место переход СО в СО₂.

 

Воздействие на организм человека.

Оксид углерода чрезвычайно ядовит. Допустимое содержание СО в производственных помещениях составляет 20 мг/м³ в течение рабочего дня, 50 мг/м³ в течение 1 часа, 100 мг/м³ в течение 30 минут, в атмосферном воздухе города максимальная разовая (за 20 мин) – 5 мг/м³, среднесуточная ПДК – 3 мг/м³. Естественный уровень содержания оксида углерода в атмосферном воздухе – 0,01-0,9 мг/м³.

СО вдыхается вместе с воздухом и поступает в кровь, где конкурирует с кислородом за молекулы гемоглобина. Оксид углерода, имея двойную химическую связь, соединяется с гемоглобином более прочно, чем молекула кислорода. Чем больше СО содержится в воздухе, тем больше молекул гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток организма. Нарушается способность крови доставлять кислород к тканям, вызываются спазмы сосудов, снижается иммунологическая активность человека, сопровождающиеся головной болью, потерей сознания и смертью. По этим причинам СО в повышенных концентрациях представляет собой смертельный яд.

СО нарушает фосфорный обмен. Нарушение азотистого обмена вызывает зотемию, изменение содержания белков плазмы, снижение активности холинэстеразы крови и уровня витамина В₆. Угарный газ влияет на углеводный обмен, усиливает распад гликогена в печени, нарушая утилизацию глюкозы, повышая уровень сахара в крови. Поступление СО из легких в кровь обусловлено концентрацией СО во вдыхаемом воздухе и длительностью ингаляции. Выделение СО происходит главным образом через дыхательные пути.

Больше всего при отравлении страдает ЦНС. При вдыхании небольшой концентрации (до 1 мг/л) – тяжесть и ощущение сдавливания головы, сильная боль во лбу и висках, головокружение, дрожь, жажда, учащение пульса, тошнота, рвота, повышение температуры тела до 38-40°С. Слабость в ногах свидетельствует о распространении действия на спинной мозг.

Чрезвычайная ядовитость СО, отсутствие у него цвета и запаха, а также очень слабое поглощение его активированным углем обычного противогаза делают этот газ особенно опасным.

Класс опасности вещества — 4.

 

Аммиак.

Аммиак – бесцветный газ с резким запахом, температура плавления – 80°С, температура кипения – 36°С, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Синтезируют из азота и водорода. В природе образуется при разложении азотсодержащих органических соединений.

 

Нахождение в природе.

В природе образуется при разложении азотсодержащих органических соединений.

Резкий запах аммиака известен человеку с доисторических времен, так как этот газ образуется в значительных количествах при гниении, разложении и сухой перегонке содержащих азот органических соединений, например мочевины или белков. Не исключено, что на ранних стадиях эволюции Земли в ее атмосфере было довольно много аммиака. Однако и сейчас ничтожные количества этого газа всегда можно обнаружить в воздухе и в дождевой воде, поскольку он непрерывно образуется при разложении животных и растительных белков.

 

Антропогенные источники поступления в окружающую среду.

Основными источниками выделения аммиака являются азотнотуковые комбинаты, предприятия по производству азотной кислоты и солей аммония, холодильные установки, коксохимические заводы и животноводческие фермы. В районах техногенного загрязнения концентрации аммиака достигают величин 0,015-0,057 мг/м³, в контрольных районах – 0,003-0,005 мг/м³.

 

Влияние на организм человека.

Этот газ токсичен. Человек способен почувствовать запах аммиака в воздухе уже в ничтожной концентрации – 0,0005 мг/л, когда еще нет большой опасности для здоровья. При повышении концентрации в 100 раз (до 0,05 мг/л) проявляется раздражающее действие аммиака на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей, возможна даже рефлекторная остановка дыхания. Концентрацию 0,25 мг/л с трудом выдерживает в течение часа даже очень здоровый человек. Еще более высокие концентрации вызывают химические ожоги глаз и дыхательных путей и становятся опасными для жизни. Внешние признаки отравления аммиаком могут быть весьма необычными. У пострадавших, например, резко снижается слуховой порог: даже не слишком громкие звуки становятся невыносимы и могут вызвать судороги. Отравление аммиаком вызывает также сильное возбуждение, вплоть до буйного бреда, а последствия могут быть весьма тяжелыми – до снижения интеллекта и изменения личности. Очевидно, аммиак способен поражать жизненно важные центры, так что при работе с ним надо тщательно соблюдать меры предосторожности.

Хроническое воздействие сублетальных доз аммиака приводит к вегетативным расстройствам, повышению возбудимости парасимпатического отдела нервной системы, жалобы на слабость, недомогание, насморк, кашель, боли в груди.

Класс опасности вещества – 4.

 «назад»

Угарный газ: формула, вред, датчик

О том, насколько опасен угарный газ для человека, знают все, кому приходилось сталкиваться с работой отопительных систем, — печек, котлов, бойлеров, водогрейных колонок, рассчитанных на бытовое топливо в любой его форме. Нейтрализовать его в газовом состоянии довольно сложно, эффективных домашних способов бороться с угарным газом не существует, поэтому большая часть защитных мероприятий направлена на предупреждение и своевременное выявление угара в воздухе.

Свойства токсичного вещества

В природе и свойствах угарного газа нет ничего необычного. По сути, это продукт частичного окисления угля или угольсодержащих видов топлива. Формула угарного газа проста и незамысловата – СО, в химических терминах — монооксид углерода. Один атом углерода соединен с атомом кислорода. Так уж устроена природа процессов горения органического топлива, что угарный газ является неотъемлемой частью любого пламени.

Угли, родственные им виды топлива, торф, дрова при нагреве в топке газифицируются в угарный газ, и только потом дожигаются притоком воздуха. Если угар просочился из камеры горения в помещение, то он будет оставаться в стабильном состоянии до момента, когда вентиляцией угарный поток будет вынесен из комнаты или накапливаться, заполняя все пространство, от пола до потолка. В последнем случае спасти положение может только электронный датчик угарного газа, реагирующий на малейшее повышение концентрации токсичного угара в атмосфере помещения.

Что необходимо знать об угарном газе:

• В стандартных условиях плотность угарного газа – 1,25 кг/м³, что очень близко к удельному весу воздуха 1,25 кг/м³. Горячий и даже теплый монооксид легко поднимается под потолок, по мере остывания оседает и перемешивается с воздухом;
• Угарный газ не имеет вкуса, цвета и запаха, даже в условиях высокой концентрации;
• Для начала образования угарного газа достаточно нагреть металл, контактирующий с углеродом, до температуры в 400-500^оС;
• Газ способен гореть в воздухе с выделением большого количества тепла, примерно 111 кДж/моль.

Опасно не только вдыхание угарного газа, газовоздушная смесь способна взрываться при достижении объемной концентрации от 12,5% до 74%. В этом смысле газовая смесь похожа на бытовой метан, но гораздо опаснее сетевого газа.

Метан легче воздуха и менее токсичен при вдыхании, кроме того, благодаря добавке в газовый поток специальной присадки – меркаптана, его наличие в помещении легко уловить по запаху. При небольшой загазованности кухни можно без последствий для здоровья войти в помещение и проветрить его.

С угарным газом все сложнее. Близкое родство СО и воздуха препятствует эффективному удалению токсичного газового облака. По мере охлаждения облако газа будет постепенно оседать в области пола. Если сработал датчик угарного газа, или обнаружилась утечка продуктов горения из печи или котла на твердом топливе, необходимо немедленно принимать меры к проветриванию, иначе первыми пострадают дети и домашние питомцы.

Подобное свойство угарного облака ранее широко использовалось для борьбы с грызунами и тараканами, но эффективность газовой атаки значительно ниже современных средств, а риск заработать отравление несоизмеримо выше.

К сведению! Газовое облако СО, при отсутствии вентиляции, способно сохранять свои свойства без изменений длительное время.

При наличии подозрения в накоплении угарного газа в подвальных помещения, подсобках, котельных, погребах первым делом необходимо обеспечить максимальное проветривание с кратностью газообмена 3-4 единицы в течение часа.

Условия появления угара в помещении

Монооксид углерода можно получить с помощью десятков вариантов химических реакций, но для этого необходимы специфические реактивы и условия их взаимодействия. Риск заработать отравление газом таким способом практически равен нулю. Основными причинами появления угарного газа в котельной или в помещении кухни остаются два фактора:

• Плохая тяга и частичное перетекание продуктов горения из очага горения в помещение кухни;
• Неправильная эксплуатация котельного, газового и печного оборудования;
• Пожары и локальные очаги возгорания пластика, проводки, полимерных покрытий и материалов;
• Отходящие газы из канализационных коммуникаций.

Источником угарного газа может стать вторичное горение золы, рыхлых отложений сажи в дымоходах, копоть и смола, въевшиеся в кирпичную кладку каминных полок и сажегасителей.

Чаще всего источником газового СО становятся тлеющие угли, догорающие в топке при закрытой задвижке. Особенно много выделяется газа при термическом разложении дров в отсутствии воздуха, примерно половину газового облака занимает угарный газ. Поэтому любые эксперименты с копчением мяса и рыбы на дымке, получаемом от тлеющей стружки, должны выполняться только на открытом воздухе.

Незначительное количество угарного газа может появляться и в процессе приготовления пищи. Например, все, кто сталкивался с установкой на кухне газовых отопительных котлов с закрытой топкой, знают, как реагируют датчики угарного газа на жареную картошку или любые продукты, приготовленные в кипящем масле.

Коварный характер угарного газа

Главная опасность монооксида углерода заключается в том, что невозможно ощутить и почувствовать его присутствие в атмосфере помещения до того момента, как газ попадет с воздухом в органы дыхания и растворится в крови.

Последствия от вдыхания СО зависят от концентрации газа в воздухе и длительности пребывания в помещении:

• Головная боль, недомогание и развитие сонливого состояния начинается при объемном содержании газа в воздухе 0,009-0,011%. Физически здоровый человек способен выдержать до трех часов пребывания в загазованной атмосфере;
• Тошнота, сильная боль в мышцах, судороги, обмороки, потеря ориентации могут развиться при концентрации 0,065-0,07%. Время пребывания в помещении до момента наступления неотвратимых последствий всего1,5-2 ч;
• При концентрации угарного газа выше 0,5% даже несколько секунд пребывания в загазованном пространстве означают летальный исход.

Даже если человек благополучно самостоятельно выбрался из помещения с высокой концентрацией угарного газа, все равно потребуется медицинская помощь и использование антидотов, так как последствия отравления кровеносной системы и нарушения кровообращения мозга все равно проявятся, только чуть позже.

Молекулы угарного газа хорошо поглощаются водой и солевыми растворами. Поэтому в качестве первого подручного средства защиты нередко используются обычные полотенца, салфетки, смоченные любой доступной водой. Это позволяет остановить попадание угарного газа в организм на несколько минут, пока появится возможность покинуть помещение.

Нередко этим свойством монооксида углерода злоупотребляют некоторые владельцы отопительной аппаратуры, в которой встроены датчики СО. При срабатывании чувствительного сенсора, вместо проветривания помещения, зачастую прибор просто накрывают мокрым полотенцем. Как результат, после десятка подобных манипуляций датчик угарного газа выходит из строя, и на порядок возрастает риск заработать отравление.

Технические системы регистрации угарного газа

По сути, сегодня существует только один способ успешно бороться с угарным газом, использовать специальные электронные приборы и датчики, регистрирующие превышение концентрации СО в помещении. Можно, конечно, поступить проще, например, обустроить мощную вентиляцию, как это делают любители отдыха у настоящего кирпичного камина. Но в подобном решении есть определенный риск заработать отравление угарным газом при смене направления тяги в трубе, а кроме того, жить под сильным сквозняком тоже не очень полезно для здоровья.

Устройство датчиков наличия угарного газа

Проблема контроля над содержанием угарного газа в атмосфере жилых и подсобных помещений на сегодня настолько же злободневна, как и наличие пожарной или охранной сигнализации.

В специализированных салонах отопительного и газового оборудования можно приобрести несколько вариантов приборов контроля над содержанием газа:

• Химические сигнализаторы;
• Инфракрасные сканеры;
• Твердотельные датчики.

Чувствительный сенсор прибора обычно комплектуется электронной платой, обеспечивающей питание, калибровку и преобразование сигнала в понятную форму индикации. Это могут быть просто зеленые и красные светодиоды на панели, звуковая сирена, цифровая информация для выдачи сигнала в компьютерную сеть или управляющий импульс для автоматического клапана, перекрывающего подачу бытового газа к отопительному котлу.

Понятно, что использование датчиков с управляемым запирающим клапаном является вынужденной мерой, но зачастую производители отопительного оборудования намеренно встраивают «защиту от дурака», чтобы избежать всевозможных манипуляций с безопасностью газового оборудования.

Химические и твердотельные приборы контроля

Наиболее дешевая и доступная версия датчика с химическим индикатором изготавливается в виде сетчатой колбы, легко проницаемой для воздуха. Внутри колбы находится два электрода, разделенных пористой перегородкой, пропитанной раствором щелочи. Появление угарного газа приводит к карбонизации электролита, проводимость сенсора резко падает, что немедленно считывается электроникой в качестве сигнала тревоги. После установки прибор находится в неактивном состоянии и не срабатывает до тех пор, пока в воздухе не появятся следы угарного газа, превышающие допустимую концентрацию.

В твердотельных датчиках вместо пропитанного щелочью куска асбеста используются двухслойные пакеты из диоксидов олова и рутения. Появление газа в воздухе вызывает пробой между контактами сенсорного устройства и автоматически запускает сигнал тревоги.

Сканеры и электронные сторожа

Инфракрасные датчики, работающие по принципу сканирования окружающего воздуха. Встроенный инфракрасный сенсор воспринимает свечение лазерного светодиода, и по изменению интенсивности поглощения газом теплового излучения срабатывает триггерное устройство.

СО очень хорошо поглощает тепловую часть спектра, поэтому подобные приборы работают в режиме сторожа или сканера. Результат сканирования может выдаваться в виде двухцветного сигнала или индикации величины содержания угарного газа в воздухе на цифровой или линейной шкале.

Какой датчик лучше

Для правильного подбора сенсора наличия угарного газа необходимо учитывать режим работы и характер помещения, в котором предстоит установить сенсорное устройство. Например, химические датчики, считающиеся устаревшими, прекрасно работают в условиях котельных и подсобных помещений. Недорогой прибор для обнаружения угарного газа можно установить на даче или в мастерской. На кухне сетка быстро покрывается пылью и жировыми отложениями, что резко снижает чувствительность химической колбочки.

Полупроводниковые сенсоры угарного газа работают одинаково хорошо в любых условиях, но для их функционирования требуется мощный внешний источник питания. Стоимость прибора выше, чем цена на химические сенсорные системы.

Инфракрасные датчики на сегодня наиболее распространены. Они активно используются для комплектации систем безопасности квартирных котлов индивидуального отопления. При этом чувствительность системы контроля практически не меняется с течением времени из-за пыли или температуры воздуха. Мало того, такие системы, как правило, имеют встроенные механизмы тестирования и калибровки, что позволяет периодически проверять их работоспособность.

Установка приборов контроля над содержанием угарного газа

Сенсоры, осуществляющие контроль над содержанием угарного газа, должны устанавливаться и обслуживаться исключительно профильными специалистами. Периодически приборы подлежат проверке, калибровке, обслуживанию и замене.

Датчик должен устанавливаться на удалении от источника газа от 1 до 4 м, корпус или выносные сенсоры крепятся на высоте 150 см над уровнем пола и обязательно калибруются по верхнему и нижнему порогу чувствительности.

Срок службы квартирных датчиков угарного газа составляет 5 лет.

Заключение

Борьба с образованием угарного газа требует аккуратности и ответственного отношения к установленной аппаратуре. Любые эксперименты с сенсорами, особенно полупроводникового типа, резко снижают чувствительность прибора, что в конечном итоге приводит к увеличению содержания угарного газа в атмосфере кухни и всей квартиры, медленному отравлению всех ее обитателей. Проблема контроля угарного газа настолько серьезна, что, возможно, использование сенсоров в будущем могут сделать обязательным для всех категорий индивидуального отопления.

Влияние угарного газа на здоровье человека. Справка

Окись углерода может отравлять организм медленно в течение 7-ми часов, даже в низких концентрациях. Наиболее чувствительные органы, такие как мозг, сердце и легкие, больше всего страдают от нехватки кислорода. К несчастью, симптомы отравления легко спутать с проявлением других болезней, а отравление низкой концентрацией СО вообще практически невозможно определить.

Симптомы вдыхания низких концентраций угарного газа:

•    Головные боли;
•    Гриппоподобные симптомы;
•    Симптомы, подобные отравлению едой;
•    Беспричинная тошнота;
•    Симптомы, подобные синдрому хронической усталости;
•    Физическая слабость;
•    Затуманенный мозг;
•    Проблемы с фокусировкой зрения;
•    Неспокойный сон;
•    Раздражительность/колебания настроения;
•    Замедление реакции;
•    Беспричинное чувство клаустрофобии;
•    Затруднение или прерывание дыхания;
•    Беспричинное чувство тревоги или паники;
•    Один из наиболее редких признаков – беспричинная мания преследования;
•    Чувствительность к сахару и углеводам;
•    Чувствительность к еде и лекарствам;
•    Изменение слуха, зрения, обоняния, осязания и вкусовых ощущений;
•    Различного рода персональные изменения;
•    Странное поведение;
•    Гриппоподобные симптомы без заложенности носа;
•    Изменение температуры конечностей;
•    Возрастает вероятность выкидыша у беременных женщин;
•    Возможны проблемы с развитием у детей.

В первую очередь подозрение на отравление низкой концентрацией угарного газа должно возникать в следующих случаях:

•    Вся семья одновременно плохо себя чувствует;
•    Гриппоподобные симптомы уменьшаются тогда, когда человек выходит из дома;
•    Болезнь усиливается тогда, когда используются газовые приборы;
•    С внутренней стороны окна присутствует чрезмерная влажность.

Отравление угарным газом, даже в низких его концентрациях, повышает риск необходимости госпитализации среди пожилых людей с сердечными проблемами (данные получены из исследования, опубликованного в «Circulation, Journal of the American Heart Association» 01 сентября 2009 года). Согласно нему, увеличение концентрации угарного газа на 1% влечет за собой возрастание случаев госпитализации пациентов старше 65 лет из-за сердечных проблем.

Долгосрочные эффекты отравления угарным газом любой концентрации могут быть очень серьезными. В результате СО может повлиять на память, работоспособность мозга, поведение и сознание. Он также может наносить перманентный вред главным органам (например, сердцу).
Специалисты полагают, что гиппокамп, часть головного мозга, которая имеет дело с переходом кратковременной памяти в долговременную, может быть особенно подвержена влиянию угарного газа.

До 40% отравившихся могут страдать от таких проблем, как амнезия, головные боли и потеря памяти, персональные и поведенческие изменения и т.д.

Многие из долгосрочных эффектов могут проявляться не сразу, а в течение нескольких недель после отравления.

Некоторые из эффектов отравления низкой концентрацией угарного газа все еще неизвестны, поэтому иногда сложно с точностью сказать, что произойдет с организмом пострадавшего в будущем. Большинство пациентов полностью восстанавливаются от болезней, вызванных СО, однако некоторые могут страдать от перманентных проявлений эффектов всю жизнь.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Оксиды углерода — урок. Химия, 8–9 класс.

Оксид углерода(\(II\)), или угарный газ

Оксид углерода(\(II\)) CO образуется при неполном сгорании топлива. Это бесцветный газ без запаха. Он плохо растворяется в воде (\(2,3\) см³ в \(100\) см³ при \(20\) °С). Оксид углерода(\(II\)) очень ядовит. При вдыхании его молекулы связываются с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода.

  

Оксид углерода(\(II\)) относится к несолеобразующим оксидам. При обычных условиях он не реагирует с водой, кислотами и основаниями.

 

Является сильным восстановителем. Восстановительные свойства проявляет в реакциях с оксидами металлов и кислородом. Оксид углерода(\(II\)) отнимает кислород от оксидов металлов. В результате реакции образуются металл и углекислый газ:

 

Cu+2O+C+2O=tCu0+C+4O2.

 

Оксид углерода(\(II\)) горит на воздухе голубым пламенем:

 

2C+2O+O02=t2C+4O−22.

 

В реакции выделяется большое количество тепла.

Оксид углерода(\(IV\)), или углекислый газ

Оксид углерода(\(IV\)) CO2 — бесцветный газ без запаха. Он примерно в \(1,5\) раза тяжелее воздуха. Малорастворим в воде (при комнатной температуре в \(1\) объёме воды растворяется \(0,88\) объёма CO2). При охлаждении и повышенном давлении углекислый газ превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд», который способен возгоняться, т. е. из твёрдого состояния переходить сразу в газообразное.

 

Рис. \(1\). Сухой лёд

 

Оксид углерода(\(IV\)) — типичный кислотный оксид. Он взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. В реакции с водой образуется неустойчивая угольная кислота:

 

CO2+h3O⇄h3CO3.

 

В реакциях с основными оксидами и щелочами образуются карбонаты:

 

CO2+CaO=CaCO3,

 

CO2+2NaOH=Na2CO3+h3O.

 

При взаимодействии щёлочи с избытком углекислого газа образуются гидрокарбонаты:

 

CO2+NaOH=NaHCO3.

 

В углекислом газе степень окисления углерода максимальная, поэтому он может проявлять окислительные свойства. Так, магний горит в атмосфере углекислого газа:

 

C+4O2+2Mg0=t2Mg+2O+C0.

 

Получение:

• в лаборатории углекислый газ получают действием кислот на карбонаты:

CaCO3+2HCl=CaCl2+h3O+CO2↑.

• В промышленности для его получения используют обжиг известняка:

CaCO3=tCaO+CO2↑.

 

В природе углекислый газ образуется при дыхании и сгорании топлива, при гниении и тлении органических веществ, а поглощается растениями в процессе фотосинтеза.

Угарный газ используется:

• в качестве топлива;
• как восстановитель в производстве чугуна;
• для получения метанола.

Углекислый газ применяется:

• в производстве газированных напитков;
• для тушения пожаров;
• для охлаждения пищевых продуктов («сухой лёд»).

Источники:

Рис. 1. Сухой лёд © ЯКласс

Окись углерода | химическое соединение

Окись углерода , (CO), высокотоксичный, бесцветный, легковоспламеняющийся газ без запаха, производимый в промышленных масштабах для использования в производстве многочисленных органических и неорганических химических продуктов; он также присутствует в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания и печей в результате неполного преобразования углерода или углеродсодержащего топлива в диоксид углерода.

Токсичность окиси углерода является следствием его абсорбции эритроцитами, а не кислородом, что препятствует транспортировке кислорода из легких в ткани, в которых он необходим.Признаки отравления угарным газом включают головную боль, слабость, головокружение, тошноту, обмороки и, в тяжелых случаях, кому, слабый пульс и дыхательную недостаточность. Лечение должно быть незамедлительным и включать респираторную помощь и введение кислорода, часто с 5-процентным углекислым газом, а иногда и под высоким давлением.

Подробнее по этой теме

оксид: оксиды углерода

> оксид углерода, CO и диоксид углерода, CO ₂ .Кроме того, он также образует недооксид углерода, C ₃ O ₂ .

Для использования в производственных процессах оксид углерода получают путем пропускания воздуха через слой раскаленного кокса или угля или путем реакции природного газа с кислородом при высоких температурах в присутствии катализатора. Монооксид углерода, образующийся в результате этих процессов, обычно загрязнен другими веществами, такими как азот или диоксид углерода, которые могут быть удалены, если они нежелательны для предполагаемого применения.

Окись углерода конденсируется в жидкость при -192 ° C (-314 ° F) и замерзает при -199 ° C (-326 ° F). Он лишь слабо растворяется в воде, а его физические свойства очень похожи на свойства азота.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Окись углерода реагирует с водяным паром при высоких температурах с образованием двуокиси углерода и водорода; этот процесс использовался в качестве источника водорода для соединения с азотом при синтезе аммиака.С едкими щелочами монооксид углерода образует формиаты щелочных металлов, которые могут быть преобразованы либо в муравьиную кислоту, либо в оксалаты щелочных металлов для получения щавелевой кислоты. С некоторыми металлами окись углерода образует соединения, называемые карбонилами, многие из которых являются летучими; эта реакция была использована для очистки никеля. Окись углерода и водород являются исходными материалами при производстве метанола, а также используются при получении альдегидов и спиртов из олефинов и при приготовлении смесей жидких углеводородов, подходящих для использования в качестве топлива.Газовые смеси, содержащие различные соотношения окиси углерода и молекулярного водорода, называются синтез-газом.

Окись углерода — Энциклопедия Нового Света

Окись углерода
Общие
Систематическое название	Окись углерода
Другие названия	Оксид углерода, Угольный газ
Молекулярная формула	CO
Молярная масса	28.0101 г / моль
Внешний вид	Бесцветный газ без запаха
Номер CAS	[630-08-0]
УЛЫБКИ	C # O
Недвижимость
Плотность и фаза	0,789 г / см³, жидкость 1,250 г / л при 0 ° C, 1 атм. 1,145 г / л при 25 ° C, 1 атм. (легче воздуха)
Растворимость в воде	0,0026 г / 100 мл (20 ° С)
в этаноле в метаноле	Растворимый
Точка плавления	-205 ° С (68 К)
Температура самовоспламенения	609 ° С
Температура кипения	-192 ° С (81 К)
Структура
Молекулярная форма	линейный
Дипольный момент	0.112 D (3,74 × 10 −31 См · м)
Опасности
Паспорт безопасности	Внешний паспорт безопасности материала
Классификация ЕС	Легковоспламеняющийся ( F + ) Repr. Кот. 1 Токсичный ( T )
NFPA 704	2 4 2
R-фразы	R12, R23, R33, R48, R61
S-фразы	S9, S16, S33, S45, S53
Температура вспышки	Горючий газ
Номер RTECS	FG3500000
Страница дополнительных данных
Структура и свойства	n , ε r и т. Д.
Термодинамические характеристики	Фазовое поведение Твердое, жидкое, газовое
Спектральные данные	ИК = 2143 см -1
Родственные соединения
Родственные оксиды	двуокись углерода недокись углерода двуокись углерода трехокись углерода
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C, 100 кПа) Заявление об отказе от ответственности и ссылки в Infobox

Окись углерода с химической формулой CO — это бесцветный газ без запаха и вкуса.Это продукт неполного сгорания углеродсодержащих соединений, особенно в двигателях внутреннего сгорания. Он состоит из одного атома углерода, ковалентно связанного с одним атомом кислорода. Это газ при комнатной температуре. Он имеет значительную топливную ценность, горит на воздухе с характерным синим пламенем, выделяя углекислый газ.

Несмотря на свою серьезную токсичность, CO чрезвычайно полезен и лежит в основе многих современных технологий, являясь предшественником множества полезных — даже спасающих жизнь — продуктов.

Производство

Окись углерода настолько важна, что было разработано множество методов ее получения. ^[1]

Добывающий газ образуется в результате сгорания углерода в кислороде при высоких температурах, когда имеется избыток углерода. В печи воздух проходит через слой кокса. Первоначально произведенный CO ₂ уравновешивается с оставшимся горячим углеродом с образованием CO. Реакция CO ₂ с углеродом с образованием CO описывается как равновесие Будуара.При температуре выше 800 ° C преобладает CO:

O ₂ + 2 C → 2 CO ΔH = -221 кДж / моль

Обратной стороной этого метода является то, что при использовании воздуха остается смесь, в основном состоящая из азота.

Синтез-газ или Водяной газ получают в результате эндотермической реакции пара и углерода:

H ₂ O + C → H ₂ + CO ΔH = 131 кДж / моль

CO также является побочным продуктом восстановления металлооксидных руд углеродом, что в упрощенном виде показано ниже:

MO + C → M + CO ΔH = 131 кДж / моль

Поскольку CO представляет собой газ, процесс восстановления может осуществляться путем нагревания, используя положительную (благоприятную) энтропию реакции.Диаграмма Эллингема показывает, что образование CO предпочтительнее, чем CO ₂ при высоких температурах.

CO — ангидрид муравьиной кислоты. По существу, его удобно получать дегидратацией муравьиной кислоты, например, серной кислотой. Еще одна лабораторная подготовка к окислению углерода заключается в нагревании однородной смеси порошкообразного металлического цинка и карбоната кальция.

Zn + CaCO ₃ → ZnO + CaO + CO

Структура

Молекула CO характеризуется длиной связи 0.1128 нм. ^[2] Разница между формальным зарядом и электроотрицательностью нейтрализует друг друга. В результате получается небольшой дипольный момент с отрицательным концом на атоме углерода. ^[3] Это расстояние соответствует частичной тройной связи. Молекула имеет малый дипольный момент и может быть представлена ​​тремя резонансными структурами:

Самая левая форма резонанса является наиболее важной.

Азот изоэлектронен окиси углерода, что означает, что эти молекулы имеют одинаковое количество электронов и одинаковые связи.Физические свойства N ₂ и CO аналогичны, хотя CO более реакционноспособен.

Основные химические реакции

Промышленное использование

Окись углерода — один из основных промышленных газов, который находит множество применений в производстве сыпучих химикатов. ^[4]

Альдегиды большого объема получают реакцией гидроформилирования алкенов, CO и H ₂ . В одном из многих применений этой технологии гидроформилирование сочетается с процессом производства высших олефинов Shell с получением предшественников детергентов.

Метанол получают путем гидрирования CO. В родственной реакции гидрирование CO связано с образованием связи C-C, как в процессе Фишера-Тропша, где CO гидрируется до жидкого углеводородного топлива. Эта технология позволяет преобразовывать уголь в бензин.

В процессе Monsanto окись углерода и метанол реагируют в присутствии гомогенного родиевого катализатора и HI с образованием уксусной кислоты. Этот процесс отвечает за большую часть промышленного производства уксусной кислоты.

Координационная химия

ВЗМО СО — это σ МО НСМО СО — это π * разрыхляющая МО.

Большинство металлов образуют координационные комплексы, содержащие ковалентно присоединенный монооксид углерода. Только те, кто находится в более низких степенях окисления, будут образовывать комплекс с лигандами монооксида углерода. Это связано с тем, что должна быть достаточная электронная плотность, чтобы облегчить обратное донорство с орбитали металла d _xz на молекулярную орбиталь π * от CO. Неподеленная пара на атоме углерода в CO также передает электронную плотность d _{x² − y²} на металле для образования сигма-связи.В карбониле никеля Ni (CO) ₄ образуется в результате прямого сочетания монооксида углерода и металлического никеля при комнатной температуре. По этой причине никель в любых трубках или деталях не должен вступать в продолжительный контакт с оксидом углерода (коррозия). Карбонил никеля легко разлагается обратно на Ni и CO при контакте с горячими поверхностями, и этот метод когда-то использовался для промышленной очистки никеля в процессе Монда. ^[5]

В карбониле никеля и других карбонилах электронная пара на углероде взаимодействует с металлом; монооксид углерода отдает металлу электронную пару.В этих ситуациях монооксид углерода называют лигандом карбонил . Одним из наиболее важных карбонилов металлов является пентакарбонил железа, Fe (CO) ₅ :

Многие комплексы металл-CO получают декарбонилированием органических растворителей, а не CO. Например, трихлорид иридия и трифенилфосфин реагируют в кипящем метоксиэтаноле или ДМФ с образованием IrCl (CO) (PPh ₃ ) ₂ .

Органическая химия и химия основных групп

В присутствии сильных кислот и воды окись углерода реагирует с олефинами с образованием карбоновых кислот в процессе, известном как реакция Коха-Хафа. ^[6] В реакции Гаттермана-Коха арены превращаются в производные бензальдегида в присутствии AlCl ₃ и HCl. ^[7] Литийорганические соединения, такие как бутиллитий, реагируют с CO, но эта реакция используется редко.

Хотя CO реагирует с карбокатионами и карбанионами, он относительно инертен по отношению к органическим соединениям без вмешательства металлических катализаторов. ^[8]

С реагентами основной группы CO претерпевает несколько заслуживающих внимания реакций.Хлорирование CO — это промышленный способ получения важного соединения фосгена. С бораном CO образует аддукт H ₃ BCO, который изоэлектронен с катионом ацилия [H ₃ CCO] ⁺ . CO реагирует с натрием с образованием продуктов, образующихся в результате сочетания C-C, таких как Na ₂ C ₂ O ₂ (ацетилендиолат натрия) и Na ₂ C ₄ O ₄ (скварат натрия).

Окись углерода в атмосфере

MOPITT 2000 глобальный оксид углерода

Окись углерода, хотя сегодня ее считают загрязнителем, всегда присутствовала в атмосфере, главным образом как продукт вулканической активности.Он растворяется в расплавленной вулканической породе при высоком давлении в мантии Земли. Содержание окиси углерода в вулканических газах варьируется от менее 0,01 процента до целых 2 процентов, в зависимости от вулкана. Это также происходит естественным образом при лесных пожарах. Поскольку природные источники окиси углерода меняются из года в год, чрезвычайно сложно точно измерить естественные выбросы газа.

Окись углерода оказывает косвенное радиационное воздействие за счет повышения концентрации метана и тропосферного озона за счет химических реакций с другими составляющими атмосферы (например, гидроксильным радикалом OH ^. ), которые в противном случае уничтожили бы их. Окись углерода образуется при неполном сжигании углеродсодержащего топлива. В результате естественных процессов в атмосфере он в конечном итоге окисляется до двуокиси углерода. Концентрации окиси углерода в атмосфере кратковременны и пространственно изменчивы.

Антропогенный CO от автомобильных и промышленных выбросов может способствовать парниковому эффекту и глобальному потеплению. В городских районах окись углерода вместе с альдегидами фотохимически реагирует с образованием пероксирадикалов.Пероксирадикалы реагируют с оксидом азота, увеличивая отношение NO ₂ к NO, что снижает количество NO, которое доступно для реакции с озоном. Окись углерода также входит в состав табачного дыма.

Роль в физиологии и питании

Окись углерода используется в упаковочных системах с модифицированной атмосферой в США, в основном для свежих мясных продуктов, таких как говядина и свинина. CO соединяется с миоглобином с образованием карбоксимиоглобина, ярко-вишнево-красного пигмента. Карбоксимиоглобин более стабилен, чем оксигенированная форма миоглобина, оксимиоглобин, который может окисляться до коричневого пигмента метмиоглобина.Этот стабильный красный цвет может сохраняться намного дольше, чем у мяса в обычной упаковке, и, таким образом, увеличивает срок хранения. ^[9] Типичные уровни используемого CO составляют от 0,4 до 0,5 процента.

Впервые технология получила статус «общепризнанной безопасной» FDA в 2002 году для использования в качестве системы вторичной упаковки. В 2004 году FDA одобрило CO в качестве метода первичной упаковки, заявив, что CO не маскирует запах порчи. Несмотря на это решение, технология остается спорной в США.С. из опасений, что он обманчив и маскирует порчу. ^[10]

Одна реакция в организме производит CO. Окись углерода вырабатывается естественным путем при распаде гемоглобина, гема, который является субстратом для фермента гемоксигеназы, который производит CO и биливердин. Биливердин превращается в билирубин биливердинредуктазой в макрофагах ретикулоэндотелиальной системы. Жирорастворимый неконъюгированный билирубин транспортируется в крови в связанном с альбумином, захватывается гепатоцитами, конъюгируется с глюкуроновой кислотой и транспортируется в желчные каналы для выведения из организма.Эндогенно продуцируемый CO может играть важную физиологическую роль в организме (например, как нейромедиатор).

CO — это питательное вещество для метаногенных бактерий, строительный блок для ацетилкофермента A. Эта тема является предметом развивающейся области биоорганометаллической химии. У бактерий CO образуется за счет восстановления диоксида углерода под действием фермента дегидрогеназы монооксида углерода, белка, содержащего Fe-Ni-S. ^[11]

Известен сенсорный белок CO на основе гема, CooA.Объем его биологической роли все еще не ясен, он, по-видимому, является частью сигнального пути у бактерий и архей, но его наличие у млекопитающих не установлено.

CO также в настоящее время изучается на предмет его противовоспалительных и защитных свойств в области трансплантологии.

История

Окись углерода была впервые получена французским химиком де Лассоном в 1776 году путем нагревания оксида цинка с коксом. Он ошибочно пришел к выводу, что газообразным продуктом был водород, поскольку он горел голубым пламенем.Этот газ был идентифицирован как соединение, содержащее углерод и кислород, английским химиком Уильямом Крукшенком в 1800 году.

Токсические свойства CO были впервые тщательно исследованы французским физиологом Клодом Бернаром примерно в 1846 году. Он отравил собак этим газом и заметил, что в их крови было больше рутиланта, во всех сосудах. « Rutilant » — французское слово, но в английских словарях также есть запись, означающая красный, мерцающий или золотой. Однако в то время он был переведен как малиновый, алый, а теперь известен как «вишнево-розовый».»

Во время Второй мировой войны окись углерода использовалась для поддержания работы автомобилей в тех частях мира, где не хватало бензина. Были установлены внешние угольные или дровяные горелки, и окись углерода, образующаяся при газификации, подавалась по трубопроводу в карбюратор. CO в этом случае известен как «древесный газ». Сообщается также, что окись углерода в небольших количествах использовалась во время Холокоста в некоторых нацистских лагерях смерти.

Токсичность

Окись углерода — очень токсичный газ и самый распространенный тип смертельного отравления во многих странах.Воздействие может привести к значительной токсичности для центральной нервной системы и сердца. После отравления часто возникают долгосрочные последствия. Окись углерода также может иметь серьезные последствия для плода беременной женщины. Симптомы легкого отравления включают головные боли и головокружение при концентрациях менее 100 ppm. Такие низкие концентрации, как 667 частей на миллион, могут привести к превращению до 50 процентов гемоглобина в организме в карбоксигемоглобин (HbCO) и неэффективны для доставки кислорода. Воздействие такого уровня может быть опасным для жизни.В Соединенных Штатах OSHA ограничивает уровни воздействия на рабочем месте до 35 частей на миллион.

Механизмы, с помощью которых окись углерода вызывает токсические эффекты, еще полностью не изучены, но считается, что гемоглобин, миоглобин и митохондриальная цитохромоксидаза находятся под угрозой. Лечение в основном состоит из 100-процентной кислородной или гипербарической кислородной терапии, хотя оптимальное лечение остается спорным. Отравление угарным газом в домашних условиях можно предотвратить с помощью бытовых детекторов окиси углерода.

Банкноты

1. ↑ A.F. Holleman and E. Wiberg, Inorganic Chemistry (Сан-Диего: Academic Press, 2001, ISBN 0123526515).
2. ↑ О. Гиллиам, К. Джонсон и В. Горди, Микроволновая спектроскопия в диапазоне от двух до трех миллиметров, Physical Review 78 (2): 140.
3. ↑ W. Kutzelnigg, Einführung in die Theoretische Chemie (Wiley-VCH, ISBN 3527306099).
4. ↑ C. Elschenbroich и A. Salzer, Металлоорганические соединения: краткое введение, , 2-е издание, (Wiley-VCH: Weinheim, 2006, ISBN 3527281657).
5. ↑ Л. Монд, К. Лангер и Ф. Квинке, Действие окиси углерода на никель, Журнал химического общества 1890: 749-753.
6. ↑ Х. Кох и В. Хааф, «1-Адамантанкарбоновая кислота», Organic Syntheses, 5 (1973): 20.
7. ↑ G. H. Coleman and D. Craig, « p -Tolualdehyde», Organic Syntheses, 2 (1943): 583.
8. ↑ Н. Чатани и С. Мураи, «Окись углерода», в Энциклопедии реагентов для органического синтеза L.Пакетт (ред.) (Нью-Йорк: Дж. Вили, 2004).
9. ↑ С. Сорхейм, Х. Ниссена и Т. Несбаккен, Срок хранения говядины и свинины, упакованных в атмосфере с низким содержанием монооксида углерода и высоким содержанием диоксида углерода, Journal of Meat Science 52 (2): 157-64.
10. ↑ Журнал о безопасности пищевых продуктов, Упаковка с низким содержанием кислорода и углекислым газом: исследование политики в области пищевых продуктов, которое требует экспертной оценки. Проверено 10 июня 2015 года.
11. ↑ G. Jaouen (ed.), Bioorganometallics: Biomolecules, Labeling, Medicine (Weinheim: Wiley-VCH, 2006, ISBN 352730990X).

Список литературы

• Чанг, Раймонд. Химия, 9-е издание. Нью-Йорк: McGraw-Hill Science / Engineering / Math, 2006. ISBN 0073221031
• Коттон, Ф. Альберт, Джеффри Уилкинсон, Карлос А. Мурильо и Манфред Бохманн. Расширенная неорганическая химия, 6-е издание. Нью-Йорк: Wiley, 1999. ISBN 0471199575
• Elschenbroich, C. и A. Salzer. Металлоорганические соединения: краткое введение . Wiley-VCH: Weinheim, 2006. ISBN 3527281657
• Холлеман, А.Ф. и Э. Виберг. Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press, 2001. ISBN 0123526515
• Jaouen, G. (ред.). Биоорганометаллические соединения: биомолекулы, маркировка, медицина . Weinheim: Wiley-VCH, 2006. ISBN 352730990X
• Kutzelnigg, W. Einführung in die Theoretische Chemie . Wiley-VCH, 2011. ISBN 3527306099
• Лиде, Дэвид Р. Справочник CRC по химии и физике . 87-е издание. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2006. ISBN 0849304873
• Otwell, W.Стивен, Хордур Г. Кристинссон и Мурат О. Балабан (ред.). Обработка рыбы в модифицированной атмосфере и упаковка: фильтрованный дым, угарный газ и упаковка с пониженным содержанием кислорода . Эймс, Айова: Blackwell Pub, 2006. ISBN 0813807689
• Пенни, Дэвид Г. Токсичность окиси углерода . Бока-Ратон: CRC Press, 2000. ISBN 0849320658

Внешние ссылки

Все ссылки получены 10 января 2017 г.

Кредиты

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Refraction — New World Encyclopedia

Соломинка, погруженная в цветной раствор, кажется сломанной из-за преломления света при переходе от раствора к воздуху.

Рефракция — это изменение направления волны из-за изменения ее скорости, наблюдаемое при переходе волны из одной среды в другую. Самый распространенный пример — преломление света, которое происходит при образовании радуги в небе или радужных полос, когда белый свет проходит через стеклянную призму.Другие типы волн также претерпевают рефракцию, например, когда звуковые волны переходят из одной среды в другую.

Преломление волн в среде количественно определяется с помощью так называемого показателя преломления (или показателя преломления ). Показатель преломления среды — это мера того, насколько скорость света (или других волн) уменьшается внутри среды по сравнению со скоростью света в вакууме или воздухе. Например, если образец стекла имеет показатель преломления 1.5, это означает, что скорость света, проходящего через стекло, в 1 / 1,5 = 0,67 {\ displaystyle 1 / 1,5 = 0,67} раз больше скорости света в вакууме или воздухе.

На основе знания свойств преломления и показателя преломления был разработан ряд приложений. Например, изобретение линз и рефракционных телескопов основано на понимании рефракции. Также знание показателя преломления различных веществ используется для оценки чистоты вещества или измерения его концентрации в смеси.При проверке зрения, проводимой офтальмологами или оптометристами, свойство рефракции лежит в основе метода, известного как рефрактометрия .

Пояснение

В оптике преломление возникает, когда световые волны проходят от среды с определенным показателем преломления ко второй среде с другим показателем преломления. На границе между средами фазовая скорость волны изменяется, она меняет направление, а длина волны увеличивается или уменьшается, но ее частота остается постоянной.Например, луч света преломляется, когда входит в стекло и выходит из него. Понимание этой концепции привело к изобретению линз и преломляющего телескопа.

Преломление световых волн в воде. Темный прямоугольник представляет фактическое положение карандаша в миске с водой. Светлый прямоугольник обозначает видимое положение карандаша. Обратите внимание, что конец (X) выглядит так, как будто он находится в (Y), позиция, которая значительно ниже, чем (X).

Преломление можно увидеть, глядя в таз с водой.Воздух имеет показатель преломления около 1.0003, а вода — около 1,33. Если человек смотрит на прямой объект, например карандаш или соломинку, который кладут под наклоном, частично в воду, кажется, что объект изгибается у поверхности воды. Это происходит из-за искривления световых лучей при переходе от воды к воздуху. Как только лучи достигают глаза, глаз прослеживает их обратно в виде прямых линий (линий взгляда). Линии обзора (показаны пунктирными линиями) пересекаются в более высоком месте, чем то место, где исходят настоящие лучи.В результате карандаш будет казаться выше, а вода — более мелкой, чем есть на самом деле. Глубина, на которой вода выглядит, если смотреть сверху, известна как кажущаяся глубина ,

Схема преломления водных волн

На диаграмме справа показан пример преломления волн на воде. Рябь движется слева и проходит по более мелкой области, наклоненной под углом к ​​фронту волны. На мелководье волны распространяются медленнее, поэтому длина волны уменьшается, и волна изгибается на границе.Пунктирная линия представляет собой нормаль к границе. Пунктирная линия представляет исходное направление волн. Это явление объясняет, почему волны на береговой линии никогда не касаются береговой линии под углом. В каком бы направлении волны ни двигались в глубокой воде, они всегда преломляются к нормали, когда попадают в более мелкую воду рядом с пляжем.

Преломление также отвечает за образование радуги и за разделение белого света на спектр радуги, когда он проходит через стеклянную призму.Стекло имеет более высокий показатель преломления, чем воздух, и разные частоты света перемещаются с разной скоростью (дисперсия), заставляя их преломляться под разными углами, так что вы можете их видеть. Разные частоты соответствуют разным наблюдаемым цветам.

Хотя преломление допускает прекрасные явления, такие как радуга, оно также может создавать особые оптические явления, такие как миражи и Фата Моргана. Они вызваны изменением показателя преломления воздуха с температурой.

Преломление в блоке из плексигласа (акрила).

Закон Снеллиуса используется для расчета степени преломления света при переходе от одной среды к другой.

Недавно были созданы метаматериалы с отрицательным показателем преломления. С метаматериалами мы также можем получить явление полного преломления, когда волновые сопротивления двух сред совпадают. Отраженной волны нет.

Кроме того, поскольку преломление может сделать объекты ближе, чем они есть, оно отвечает за то, чтобы вода увеличивала объекты.Во-первых, когда свет попадает в каплю воды, он замедляется. Если поверхность воды не плоская, свет будет изгибаться по новому пути. Эта круглая форма будет изгибать свет наружу, и по мере его распространения изображение, которое вы видите, становится больше.

Показатель преломления

Показатель преломления (или показатель преломления ) среды является обратным соотношением фазовой скорости (определенной ниже) волнового явления, такого как свет или звук, и фазовой скорости в эталонной среде (веществе, которое волна проходит).Он чаще всего используется в контексте света с вакуумом в качестве эталонной среды, хотя исторически были распространены другие эталонные среды (например, воздух при стандартном давлении и температуре). Обычно ему присваивается символ n, В случае света он равен

n = ϵr до н. Э. ; r {\ displaystyle n = {\ sqrt {\ epsilon _ {r} \ mu _ {r}}}},

, где ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость материала (как материал влияет на электрическую поле), а мкм _r — его относительная проницаемость (как материал реагирует на магнитное поле).Для большинства материалов μ _r очень близко к 1 на оптических частотах, поэтому n приблизительно равно ϵr {\ displaystyle {\ sqrt {\ epsilon _ {r}}}}. n может быть меньше 1, и это имеет практические технические приложения, такие как эффективные зеркала для рентгеновских лучей на основе полного внутреннего отражения.

Фазовая скорость определяется как скорость, с которой любая часть сигнала проходит через пространство; то есть скорость, с которой изменяется фаза сигнала.Групповая скорость — это скорость, с которой распространяется огибающая формы волны ; то есть скорость изменения амплитуды (максимальное движение вверх и вниз) формы волны. Это групповая скорость, скорость, с которой гребни и впадины волны движутся в пространстве, которая (почти всегда) представляет скорость, с которой информация (и энергия) может передаваться волной — например, скорость, с которой Импульс света проходит по оптическому волокну.

Скорость света

Преломление света на границе раздела двух сред с разными показателями преломления, где n ₂ > n ₁ .Скорость ниже во второй среде (v _{2 1} ), поэтому угол преломления θ ₂ меньше угла падения θ ₁ ; то есть луч в среде с более высоким показателем преломления ближе к нормальному.

Скорость всего электромагнитного излучения в вакууме одинакова, примерно 3 × 10 ⁸ метра в секунду, и обозначается c . Следовательно, если v — фазовая скорость излучения определенной частоты в конкретном материале, показатель преломления определяется как

n = cv {\ displaystyle n = {\ frac {c} {v}}}.

Это число обычно больше единицы: чем выше индекс материала, тем сильнее замедляется свет. Однако на определенных частотах (например, в рентгеновских лучах) n фактически будет меньше единицы. Это не противоречит теории относительности, согласно которой никакой информационный сигнал не может распространяться быстрее, чем c, , потому что фазовая скорость не такая же, как групповая скорость или скорость сигнала, такая же, как групповая скорость, за исключением случаев, когда волна проходит через поглощающую среду.

Иногда определяется «показатель преломления групповой скорости», обычно называемый групповым индексом :

ng = cvg {\ displaystyle n_ {g} = {\ frac {c} {v_ {g}}}}

, где v _g — групповая скорость. Это значение не следует путать с n, , которое всегда определяется относительно фазовой скорости.

На микромасштабе фазовая скорость электромагнитной волны в материале замедляется, потому что электрическое поле создает возмущение в зарядах каждого атома (в первую очередь электронов), пропорциональное (соотношение ay = kx {\ displaystyle y = kx}) с величиной диэлектрическая проницаемость.Заряды, как правило, будут слегка колебаться в противофазе по отношению к движущему электрическому полю. Таким образом, заряды излучают собственную электромагнитную волну той же частоты, но с фазовой задержкой. Макроскопическая сумма всех таких вкладов в материале представляет собой волну с той же частотой, но с меньшей длиной волны, чем исходная, что приводит к замедлению фазовой скорости волны. Большая часть излучения колеблющихся зарядов материала будет изменять приходящую волну, изменяя ее скорость.Однако некоторая чистая энергия будет излучаться в других направлениях (см. Рассеяние).

Если показатели преломления двух материалов известны для данной частоты, то можно вычислить угол, на который излучение этой частоты будет преломляться при переходе от первого материала ко второму по закону Снеллиуса.

Отрицательный показатель преломления

Недавние исследования также продемонстрировали существование отрицательного показателя преломления, который может возникнуть, если ε и μ одновременно являются отрицательными.Считается, что это не происходит естественным путем, но этого можно достичь с помощью так называемых метаматериалов. Он предлагает возможность создания идеальных линз и других экзотических явлений, таких как обращение закона Снеллиуса.

Список показателей преломления

Многие материалы имеют хорошо изученные показатели преломления, но эти показатели сильно зависят от частоты света. Следовательно, любое числовое значение индекса не имеет смысла, если не указана соответствующая частота.

Есть также более слабая зависимость от температуры, давления / напряжения и т. Д., А также от точного состава материала.Однако для многих материалов и типичных условий эти отклонения находятся на уровне процентов или меньше. Поэтому особенно важно указать источник для измерения индекса, если требуется точность.

В общем, показатель преломления — это комплексное число, имеющее как действительную, так и мнимую части, где последняя указывает силу потерь на поглощение на определенной длине волны — таким образом, мнимую часть иногда называют коэффициентом экстинкции k. Такие потери становятся особенно значительными — например, в металлах на коротких волнах (таких как видимый свет) — и должны быть включены в любое описание показателя преломления.

Дисперсия и абсорбция

В реальных материалах поляризация не реагирует мгновенно на приложенное поле. Это вызывает диэлектрические потери, которые могут быть выражены как комплексная, так и частотно-зависимая диэлектрическая проницаемость. Настоящие материалы также не являются идеальными изоляторами, что означает, что они имеют ненулевую проводимость при постоянном токе (DC). Принимая во внимание оба аспекта, мы можем определить комплексный показатель преломления:

n ~ = n − iκ {\ displaystyle {\ tilde {n}} = ni \ kappa}

Здесь n — показатель преломления, указывающий фазовую скорость, а κ называется коэффициентом экстинкции, который указывает величину потерь на поглощение при распространении электромагнитной волны через материал.И n , и κ зависят от частоты.

Эффект, заключающийся в том, что n изменяется в зависимости от частоты (кроме вакуума, где все частоты перемещаются с одинаковой скоростью c ), известен как дисперсия, и именно он заставляет призму разделять белый свет на составляющие его спектральные цвета. так образуются радуги под дождем или в тумане. Дисперсия также является причиной хроматической аберрации линз.

Поскольку показатель преломления материала изменяется в зависимости от частоты (и, следовательно, длины волны) света, обычно указывается соответствующая длина волны вакуума, на которой измеряется показатель преломления.Обычно это делается на различных четко определенных спектральных линиях излучения; например, n _D — показатель преломления на линии Фраунгофера «D», центре желтого двойного излучения натрия на длине волны 589,29 нм.

Уравнение Селлмейера — это эмпирическая формула, которая хорошо подходит для описания дисперсии, и коэффициенты Селлмейера часто цитируются вместо показателя преломления в таблицах. Для некоторых репрезентативных показателей преломления на разных длинах волн см. Список показателей преломления.

Как показано выше, диэлектрические потери и ненулевая проводимость по постоянному току в материалах вызывают поглощение. Хорошие диэлектрические материалы, такие как стекло, имеют чрезвычайно низкую проводимость по постоянному току, а на низких частотах диэлектрические потери также незначительны, что приводит к почти отсутствию поглощения (κ ≈ 0). Однако на более высоких частотах (например, в видимом свете) диэлектрические потери могут значительно увеличить поглощение, снижая прозрачность материала для этих частот.

Реальная и мнимая части комплексного показателя преломления связаны с помощью соотношений Крамерса-Кронига.Например, можно определить полный комплексный показатель преломления материала как функцию длины волны из спектра поглощения материала.

Двулучепреломление

Кристалл кальцита лежал на бумаге с несколькими буквами, показывающими двойное лучепреломление.

Показатель преломления некоторых сред может отличаться в зависимости от поляризации и направления распространения света через среду. Это называется двойным лучепреломлением и описывается в области кристаллооптики.

Нелинейность

Сильное электрическое поле света высокой интенсивности (например, выходное излучение лазера) может вызывать изменение показателя преломления среды по мере прохождения через нее света, что приводит к возникновению нелинейной оптики.Если показатель изменяется квадратично с полем (линейно с интенсивностью), это называется оптическим эффектом Керра и вызывает такие явления, как самофокусировка и самомодуляция фазы. Если индекс изменяется линейно с полем (что возможно только в материалах, не обладающих инверсионной симметрией), это известно как эффект Поккельса.

Неоднородность

Линза с градиентным показателем преломления с параболическим изменением показателя преломления (n) с радиальным расстоянием (x) .Объектив фокусирует свет так же, как и обычный объектив.

Если показатель преломления среды непостоянен, но постепенно изменяется в зависимости от положения, материал известен как среда с градиентным показателем и описывается оптикой с градиентным показателем. Свет, проходящий через такую ​​среду, можно изгибать или фокусировать, и этот эффект можно использовать для создания линз, некоторых оптических волокон и других устройств. Некоторые распространенные миражи вызваны пространственно изменяющимся показателем преломления воздуха.

Приложения

Показатель преломления материала является наиболее важным свойством любой оптической системы, которая использует свойство преломления.Он используется для расчета фокусирующей силы линз и рассеивающей способности призм.

Поскольку показатель преломления является фундаментальным физическим свойством вещества, он часто используется для идентификации конкретного вещества, подтверждения его чистоты или измерения его концентрации. Показатель преломления используется для измерения твердых тел (стекла и драгоценных камней), жидкостей и газов. Чаще всего он используется для измерения концентрации растворенного вещества в водном растворе. Рефрактометр — это инструмент, используемый для измерения показателя преломления.Для раствора сахара показатель преломления можно использовать для определения содержания сахара.

В медицине, особенно в офтальмологии и оптометрии, метод рефрактометрии использует свойство рефракции для проведения глазных тестов. Это клинический тест, в котором фороптер используется для определения аномалии рефракции глаза и, исходя из этого, для определения лучших корректирующих линз. Представлен ряд тестовых линз с градуированной оптической силой или фокусным расстоянием, чтобы определить, какие из них обеспечивают самое резкое и ясное зрение.

Альтернативное значение: Преломление в металлургии

В металлургии термин преломление имеет другое значение. Это свойство металлов, указывающее на их способность противостоять нагреванию. Металлы с высокой степенью преломления относятся к огнеупорным материалам . Эти металлы имеют высокие температуры плавления, обусловленные сильными межатомными силами, которые участвуют в металлических связях. Для преодоления этих сил требуется большое количество энергии.

Примеры тугоплавких металлов включают молибден, ниобий, вольфрам и тантал.Карбид гафния является наиболее тугоплавким из известных бинарных соединений с температурой плавления 3890 ° C [1] [2]

См. Также

Список литературы

• Fishbane, Paul M., et al. 2005. Физика для ученых и инженеров, 3-е изд. Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Education. ISBN 0131418815.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 27 июля 2019 г.

Кредиты

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Диэлектрик — Энциклопедия Нового Света

Различные типы конденсаторов. Каждый конденсатор включает пару проводящих пластин, разделенных диэлектриком.

Диэлектрик , или электрический изолятор, представляет собой материал, обладающий высокой устойчивостью к прохождению электрического тока. Диэлектрические материалы могут быть твердыми, жидкостями или газами. К тому же вакуум — отличный диэлектрик.

Важным применением диэлектриков является разделение пластин конденсаторов.Способность конденсатора накапливать электрический заряд зависит от диэлектрика, разделяющего его пластины.

Пояснение

Когда диэлектрическая среда взаимодействует с приложенным электрическим полем, заряды перераспределяются внутри ее атомов или молекул. Это перераспределение изменяет форму приложенного электрического поля как внутри диэлектрической среды, так и в близлежащей области.

Когда два электрических заряда движутся через диэлектрическую среду, энергии и силы взаимодействия между ними уменьшаются.Когда электромагнитная волна проходит через диэлектрик, ее скорость уменьшается, а длина волны укорачивается.

Когда электрическое поле первоначально прикладывается к диэлектрической среде, течет ток. Полный ток , протекающий через реальный диэлектрик, состоит из двух частей: тока проводимости и тока смещения. В хороших диэлектриках ток проводимости будет чрезвычайно мал. Ток смещения можно рассматривать как упругую реакцию диэлектрического материала на любое изменение приложенного электрического поля.По мере увеличения величины электрического поля протекает ток смещения, и дополнительное смещение сохраняется как потенциальная энергия в диэлектрике. Когда электрическое поле уменьшается, диэлектрик высвобождает часть накопленной энергии в виде тока смещения. Электрическое смещение можно разделить на вклад вакуума и вклад диэлектрика:

D знак равно ε0E + P = ε0E + ε0χE = ε0E (1 + χ), {\ displaystyle \ mathbf {D} = \ varepsilon _ {0} \ mathbf {E} + \ mathbf {P} = \ varepsilon _ { 0} \ mathbf {E} + \ varepsilon _ {0} \ chi \ mathbf {E} = \ varepsilon _ {0} \ mathbf {E} \ left (1+ \ chi \ right),}

, где P — поляризация среды, E — электрическое поле, D — плотность электрического потока (или смещение), а χ {\ displaystyle \ chi} — его электрическая восприимчивость.Отсюда следует, что относительная диэлектрическая проницаемость и восприимчивость диэлектрика связаны: εr = χ + 1 {\ displaystyle \ varepsilon _ {r} = \ chi +1}.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость (или статическая диэлектрическая проницаемость) материала (при заданных условиях) является мерой степени, в которой материал концентрирует электростатические силовые линии. На практике она измеряется как «относительная диэлектрическая проницаемость», которая определяется как отношение количества электрической энергии, запасенной в изоляторе, когда на него накладывается статическое электрическое поле, по отношению к диэлектрической проницаемости вакуума (который имеет диэлектрическая проницаемость 1).

Относительная диэлектрическая проницаемость представлена ​​как ε _r (или иногда κ {\ displaystyle \ kappa}, K или Dk). Математически это определяется как:

εr = εsε0 {\ displaystyle \ varepsilon _ {r} = {\ frac {\ varepsilon _ {s}} {\ varepsilon _ {0}}}}

, где ε _s — статическая диэлектрическая проницаемость материала, а ε ₀ — диэлектрическая проницаемость вакуума. Диэлектрическая проницаемость вакуума получается из уравнений Максвелла, связывая напряженность электрического поля E с плотностью электрического потока D .В вакууме (свободное пространство) диэлектрическая проницаемость ε составляет всего ε ₀ , поэтому диэлектрическая проницаемость равна единице.

Разрешение

Диэлектрическая проницаемость — это физическая величина, которая описывает, как электрическое поле влияет и на него влияет диэлектрическая среда, и определяется способностью материала поляризоваться в ответ на поле и тем самым уменьшать поле внутри материала. Таким образом, диэлектрическая проницаемость относится к способности материала передавать (или «разрешать») электрическое поле.

Это напрямую связано с электрической восприимчивостью. Например, в конденсаторе повышенная диэлектрическая проницаемость позволяет сохранять тот же заряд при меньшем электрическом поле (и, следовательно, меньшем напряжении), что приводит к увеличению емкости.

Диэлектрическая прочность

Термин диэлектрическая прочность может быть определен следующим образом:

• Для изоляционного материала диэлектрическая прочность — это максимальная напряженность электрического поля, которую материал может выдержать без разрушения, то есть без нарушения своих изоляционных свойств.
• Для данной конфигурации диэлектрического материала и электродов электрическая прочность — это минимальное электрическое поле, вызывающее пробой.

Теоретическая диэлектрическая прочность материала является внутренним свойством объемного материала и зависит от конфигурации материала или электродов, к которым прикладывается поле. При пробое электрическое поле освобождает связанные электроны. Если приложенное электрическое поле достаточно велико, свободные электроны могут разогнаться до скоростей, которые могут высвободить дополнительные электроны во время столкновений с нейтральными атомами или молекулами в процессе, называемом лавинным пробоем.Пробой происходит довольно резко (обычно за наносекунды), что приводит к образованию токопроводящей дорожки и пробивному разряду через материал. В случае твердых материалов авария серьезно ухудшает или даже разрушает их изоляционные свойства.

Напряженность поля пробоя

Напряженность поля, при которой происходит пробой в данном случае, зависит от соответствующей геометрии диэлектрика (изолятора) и электродов, к которым прикладывается электрическое поле, а также от скорости увеличения, с которой прикладывается электрическое поле.Поскольку диэлектрические материалы обычно содержат мельчайшие дефекты, практическая диэлектрическая прочность будет составлять долю от собственной электрической прочности, наблюдаемой для идеального, бездефектного материала. Диэлектрические пленки имеют тенденцию демонстрировать большую диэлектрическую прочность, чем более толстые образцы из того же материала. Например, диэлектрическая прочность пленок диоксида кремния толщиной от нескольких сотен нм до нескольких микрон составляет приблизительно десять МВ / см. Многослойные тонкие диэлектрические пленки используются там, где требуется максимальная практическая диэлектрическая прочность, например, в высоковольтных конденсаторах и импульсных трансформаторах.

Электрическая прочность различных распространенных материалов

Материал	Диэлектрическая прочность (МВ / м)
Воздух	3
Кварц	8
титанат стронция	8
Неопреновый каучук	12
нейлон	14
Стекло Pyrex	14
Силиконовое масло	15
Бумага	16
бакелит	24
Полистирол	24
тефлон	60

Диэлектрики в конденсаторах с параллельными пластинами

Электроны в молекулах смещаются к положительно заряженной левой пластине.Затем молекулы создают левое электрическое поле, которое частично нейтрализует поле, созданное пластинами. (Воздушный зазор показан для наглядности; в реальном конденсаторе диэлектрик обычно находится в прямом контакте с пластинами.)

Размещение диэлектрического материала между пластинами в конденсаторе с параллельными пластинами вызывает увеличение емкости пропорционально к , относительной диэлектрической проницаемости материала:

C = kϵ0Ad {\ displaystyle C = {\ frac {k \ epsilon _ {0} A} {d}}}

, где ϵ0 {\ displaystyle \ epsilon _ {0}} — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, A, — площадь, покрываемая конденсаторами, а d — расстояние между пластинами.

Это происходит потому, что электрическое поле поляризует связанные заряды диэлектрика, создавая концентрации заряда на его поверхностях, которые создают электрическое поле, противоположное (антипараллельное) полю конденсатора. Таким образом, данное количество заряда создает более слабое электрическое поле между пластинами, чем без диэлектрика, что снижает электрический потенциал. Рассматриваемый наоборот, этот аргумент означает, что в случае диэлектрика данный электрический потенциал заставляет конденсатор накапливать большую поляризацию заряда.

Приложения

Использование диэлектрика в конденсаторе дает несколько преимуществ. Самый простой из них заключается в том, что проводящие пластины можно размещать очень близко друг к другу без риска контакта. Кроме того, при воздействии очень сильного электрического поля любое вещество ионизируется и становится проводником. Диэлектрики более устойчивы к ионизации, чем сухой воздух, поэтому конденсатор, содержащий диэлектрик, может подвергаться более высокому рабочему напряжению. Слои диэлектрика обычно включают в производимые конденсаторы, чтобы обеспечить более высокую емкость в меньшем пространстве, чем конденсаторы, использующие только воздух или вакуум между их пластинами, и термин диэлектрик относится к этому применению, а также к изоляции, используемой в силовых и радиочастотных кабелях. .

Некоторые практические диэлектрики

Диэлектрические материалы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Кроме того, высокий вакуум также может быть полезным диэлектриком без потерь, даже если его относительная диэлектрическая проницаемость равна всего лишь единице.

Твердые диэлектрики, возможно, являются наиболее часто используемыми диэлектриками в электротехнике, а многие твердые тела являются очень хорошими изоляторами. Некоторые примеры включают фарфор, стекло и большинство пластмасс. Воздух, азот и гексафторид серы — три наиболее часто используемых газообразных диэлектрика.

• Промышленные покрытия, такие как парилен, создают диэлектрический барьер между подложкой и окружающей средой.
• Минеральное масло широко используется в электрических трансформаторах в качестве жидкого диэлектрика и для охлаждения. Диэлектрические жидкости с более высокими диэлектрическими постоянными, такие как касторовое масло для электротехнического качества, часто используются в высоковольтных конденсаторах, чтобы предотвратить коронный разряд и увеличить емкость.
• Поскольку диэлектрики сопротивляются потоку электричества, поверхность диэлектрика может сохранять витых избыточных электрических зарядов.Это может произойти случайно при трении диэлектрика (трибоэлектрический эффект). Это может быть полезно, как в генераторе Ван де Граафа или электрофоре, или может быть потенциально разрушительным, как в случае электростатического разряда.
• Специально обработанные диэлектрики, называемые электретами, могут сохранять избыточный внутренний заряд или «замораживать» поляризацию. Электреты имеют полупостоянное внешнее электрическое поле и являются электростатическим эквивалентом магнитов. Электреты находят множество практических применений в быту и промышленности.
• Некоторые диэлектрики могут создавать разность потенциалов при воздействии механического напряжения или изменять физическую форму, если к материалу приложено внешнее напряжение. Это свойство называется пьезоэлектричеством. Пьезоэлектрические материалы — еще один класс очень полезных диэлектриков.
• Некоторые ионные кристаллы и полимерные диэлектрики обладают спонтанным дипольным моментом, который может быть изменен внешним приложенным электрическим полем. Такое поведение называется сегнетоэлектрическим эффектом.Эти материалы аналогичны поведению ферромагнитных материалов во внешнем магнитном поле. Сегнетоэлектрические материалы часто имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость, что делает их весьма полезными для конденсаторов.

См. Также

Список литературы

• Boettcher, Карл Йохан Фридрих. 1980. Теория электрической поляризации: диэлектрическая поляризация . Elsevier Science. ISBN 0444415793
• Рамбл, Джон (ред.). 2017. CRC Handbook of Chemistry and Physics , 98-е изд.Бока-Ратон: CRC Press. ISBN 978-1498784542
• Фон Хиппель, Артур Р. 1994. Диэлектрики и волны . Печать по запросу Artech. ISBN 978-08038

Внешние ссылки

Все ссылки получены 8 мая 2018 г.

Кредиты

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 Лицензия (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Окись углерода | Национальный кадастр загрязнителей

Описание

Окись углерода используется в качестве промежуточного химического соединения в некоторых химических процессах (производство формальдегида и метанола).

Сведения о веществе

Название вещества: Окись углерода

Номер CASR: 630-08-0

Химическая формула: CO

Синонимы: оксид углерода, оксид углерода

Физические свойства

Окись углерода — очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса.Он легко воспламеняется и хорошо смешивается с воздухом, легко образуя взрывоопасные смеси.

Температура плавления: -205 ° C

Температура кипения: -191 ° C

Плотность пара: 0,967 (воздух = 1) (при 25 ° C)

Химические свойства

Окись углерода образуется, когда углерод в топливе (бензин, древесина, уголь, природный газ) не сгорает полностью. Он легко воспламеняется.

Окись углерода растворима в некоторых органических растворителях, таких как этилацетат, хлороформ и уксусная кислота.При контакте с мелкодисперсными металлическими порошками он образует токсичные и легковоспламеняющиеся соединения. Он может активно реагировать с кислородом, ацетиленом, хлором, фтором и закисью азота.

Дополнительная информация

Национальный реестр загрязнителей ( NPI ) содержит данные по всем источникам выбросов окиси углерода в Австралии.

Описание

Уровни, обычно присутствующие в атмосфере, вряд ли вызовут вредные последствия.

Вдыхание угарного газа с низким уровнем (200 частей на миллион в течение 2-3 часов) может вызвать головную боль, головокружение, бред и усталость.Воздействие более высоких концентраций (400 частей на миллион) окиси углерода может вызвать сонливость, галлюцинации, судороги, коллапс, потерю сознания и смерть. Это также может вызвать изменения личности и памяти, спутанность сознания и потерю зрения.

Чрезвычайно сильное воздействие окиси углерода может вызвать образование карбоксигемоглобина и снизить способность организма переносить кислород. Это может вызвать ярко-красный цвет кожи и слизистых оболочек, вызывая проблемы с дыханием, коллапс, судороги, кому и смерть.

Долгосрочные (хронические) последствия для здоровья могут быть вызваны воздействием низких уровней окиси углерода. Эти эффекты могут вызвать сердечные заболевания и повреждение нервной системы. Воздействие угарного газа на беременных женщин может привести к низкому весу при рождении и другим дефектам у потомства.

Вход в тело

Окись углерода может попасть в организм при вдыхании загрязненного воздуха. Находясь в организме, окись углерода быстро всасывается в кровоток из легких.

Экспозиция

Чаще всего заражение происходит дома.Люди могут подвергаться воздействию угарного газа при курении, использовании неисправного оборудования (газовые водонагреватели, топливные обогреватели, камины и дровяные печи, газовые плиты, газовые сушилки), угольных грилей и использование плохо вентилируемых автомобилей. Рабочие в отраслях промышленности, которые используют или производят окись углерода, также подвержены риску воздействия.

Стандарты воздействия на рабочем месте

Safe Work Australia устанавливает стандарт воздействия окиси углерода на рабочем месте посредством нормативов воздействия на рабочем месте загрязняющих веществ, переносимых по воздуху:

• Максимальное восьмичасовое средневзвешенное значение (TWA): 30 частей на миллион (34 мг / м ³ )

Эти стандарты подходят только для использования на рабочих местах и ​​не ограничиваются какой-либо конкретной отраслью или операцией.Убедитесь, что вы понимаете, как интерпретировать стандарты, прежде чем использовать их.

Руководство по питьевой воде

В Австралийских рекомендациях по питьевой воде нет указаний по окиси углерода.

Описание

Окись углерода может влиять на количество других парниковых газов, которые связаны с изменением климата.

Очень высокие уровни окиси углерода вызовут те же проблемы для птиц и животных, с которыми сталкиваются люди, хотя эти уровни вряд ли возникнут в окружающей среде, за исключением экстремальных явлений, таких как лесные пожары.Высокий уровень окиси углерода вызывает у животных болезни (усталость, расстройство желудка).

При очень высоком уровне оксид углерода опасен для жизни. Длительное (хроническое) воздействие низких уровней окиси углерода может вызвать сердечные заболевания и повреждение нервной системы.

Как и в случае с женщинами, воздействие угарного газа на беременных животных может вызвать низкую рождаемость и повреждение нервной системы у потомства.

Вход в окружающую среду

Промышленные и диффузные (e.г. автотранспортные средства) выбросы окиси углерода могут вызывать повышенные, но все же низкие концентрации в атмосфере вокруг источника.

Извержения вулканов, хотя и носят спорадический характер, в значительной степени являются источниками окиси углерода в их районе. Пожары всех типов также будут способствовать образованию окиси углерода в атмосфере.

Где все заканчивается

Окись углерода обычно выбрасывается в атмосферу.

Окись углерода влияет на концентрацию метана (парникового газа) и озона в атмосфере.

Экологические директивы

Национальный совет по охране окружающей среды (NEPC) установил стандарт качества окружающего воздуха (только наружный воздух) для окиси углерода. В настоящее время уровень окиси углерода составляет 9 частей на миллион в среднем за 8-часовой период с допустимым превышением один раз в год.

Отраслевые источники

Промышленные предприятия выбрасывают окись углерода в воздух в результате сжигания природного газа, угля или кокса. Примеры промышленных предприятий, производящих окись углерода, включают: производство металлов (чугуна, стали, цветных металлов), электроснабжение, горнодобывающая промышленность (металлическая руда, уголь), производство продуктов питания, добыча нефти и газа, химическое производство, цементная известь, гипс и бетон. производство и переработка нефти.

Диффузные источники и промышленные источники, включенные в данные о диффузных выбросах

Транспортные средства (включая автомобили, грузовики, самолеты, коммерческое судоходство или катание на лодках, прогулочные катера, строительное оборудование, газонокосилки), сжигание топлива (для отопления дома, барбекю, лесные пожары) и сигареты считаются одними из основных источников рассеянного тепла. выбросы окиси углерода.

Природные источники

Окись углерода выделяется из вулканов, болотных газов, природного газа в угольных шахтах, лесных пожаров и может образовываться от молнии.Некоторые морские водоросли или водоросли производят окись углерода, как и некоторые процессы прорастания семян.

Источники транспорта

Выхлопные газы автомобилей — самый крупный источник окиси углерода.

Потребительские товары

Никакие потребительские товары не содержат окись углерода, однако многие изделия выделяют окись углерода при сжигании или эксплуатации. К таким товарам относятся: автомобили (выхлопные газы), табак (дым), двигатели внутреннего сгорания (бензопилы, газонокосилки, воздуходувки и т. Д.)), неэлектрические обогреватели, угольные грили и дровяные печи.

Источники, использованные при подготовке данной информации

• Межправительственная группа экспертов по изменению климата (2001 г.), Изменение климата: Рабочая группа 1: научная основа (глава 4), по состоянию на май 2007 г.
• Merck and Co. 2001, Merck Index, 13-е издание, США.
• Национальный совет по охране окружающей среды, Качество окружающего воздуха NEPM , по состоянию на май 2007 г.
• Национальный реестр загрязнителей (1999 г.), контекстная информация.
• Департамент здравоохранения и обслуживания пожилых людей штата Нью-Джерси, Информационный бюллетень по опасным веществам: угарный газ, по состоянию на май 2007 г.
• Офис Австралийского совета по безопасности и компенсации, Стандарты воздействия: монооксид углерода, по состоянию на май 2007 г.
• Техническая консультативная группа 1999 г., Заключительный отчет Национальному совету по охране окружающей среды.
• United Nations, International Chemical Safety Cards: Carbon Monoxide, по состоянию на май 2007 г.
• Safe Work Australia, Стандарты воздействия переносимых по воздуху загрязнителей на рабочем месте, по состоянию на август 2018 г.
• Национальный совет здравоохранения и медицинских исследований (NHMRC), Австралийские рекомендации по питьевой воде (2011 г.) — обновлено в октябре 2017 г., по состоянию на май 2018 г.

Ключевые различия между диоксидом углерода и оксидом углерода

Большинство людей в лучшем случае имеют временное представление о химии, поэтому у обычного человека возникает некоторая путаница, когда дело доходит до отличия окиси углерода от углекислого газа. Хотя эти два вещества связаны общей связью через углерод, они обладают разными химическими свойствами и физическими характеристиками, которые их различают.Они также представляют различные угрозы для здоровья человека, что может быть важным фактором при принятии решения о том, какая система обнаружения газа для продажи лучше всего соответствует вашим потребностям.

Нужен ли вам газоанализатор CO2 или детектор газа CO, зависит от вашей отрасли и от того, какой газ с наибольшей вероятностью представляет опасность на рабочем месте. Разница между двумя химическими веществами больше, чем простое присутствие одного атома кислорода, и некоторые из этих свойств могут повлиять на безопасность сотрудников. Продолжайте читать, чтобы узнать больше о ключевых различиях между оксидом углерода и диоксидом углерода.

Химические различия

CO2 и CO похожи тем, что оба имеют связи между атомами углерода и атомами кислорода. Однако монооксид углерода представляет собой молекулу, состоящую из одного атома углерода, связанного с одним атомом кислорода тройной ковалентной связью. Углекислый газ имеет атом углерода, связанный с двумя атомами кислорода регулярной ковалентной связью, образуя молекулу. При полном сгорании образуется двуокись углерода. Это означает, что углеводород участвует в химической реакции с водой, в результате чего образуются молекула углекислого газа и молекула воды.Окись углерода образуется при неполном сгорании, которое происходит, когда имеется ограниченное количество доступного воздуха, которое ограничивает молекулу одним атомом кислорода.

Где это происходит

Еще одно различие между двумя химическими соединениями — их естественная доступность. Углекислый газ является ключевым компонентом атмосферы Земли и имеет решающее значение для биологических процессов всего растительного мира. Он естественным образом присутствует в атмосфере и является результатом как естественных процессов, так и деятельности человека, поскольку люди и животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.Окись углерода, однако, не присутствует в атмосфере естественным образом. Он недолго выживает в атмосфере, потому что, в отличие от углекислого газа, он уязвим для процессов окисления. После создания он может накапливаться в замкнутых пространствах и оставаться там некоторое время, если не вентилировать.

Физические свойства

Двуокись углерода и окись углерода обладают некоторыми общими физическими свойствами, но с двумя заметными различиями. Оба газа невидимы, бесцветны, без запаха и вкуса.Однако основное различие физических свойств состоит в том, что диоксид углерода негорючий. Фактически, пламя перестанет гореть в присутствии углекислого газа. Окись углерода считается легковоспламеняющейся и горит в присутствии пламени. Кроме того, двуокись углерода считается неядовитым газом, тогда как двуокись углерода ядовита и потенциально смертельна.

Опасности для здоровья

Еще одним ключевым моментом различия между диоксидом углерода и оксидом углерода является риск, который они представляют для здоровья человека.Углекислый газ обычно считается безопасным газом, поскольку он является естественным побочным продуктом процесса дыхания. Тем не менее, были редкие случаи, когда углекислый газ может накапливаться в замкнутом пространстве и представлять риск удушья, поскольку он занимает пространство, которое обычно удерживается кислородом. Избыточное воздействие углекислого газа может вызвать головные боли и головокружение. Однако окись углерода опасна в любой концентрации и при любом воздействии. При вдыхании окись углерода связывается с гемоглобином, который обычно переносит кислород к тканям тела.Это предотвращает адекватное насыщение тканей кислородом, что приводит к медленному удушению. Поскольку газ не обнаруживается пятью органами чувств, многие из тех, кто подвергается воздействию, не знают, что их отравили. Симптомы воздействия включают головную боль и вялость.

Хотя углекислый газ и окись углерода химически разделяются только присутствием атома кислорода, они представляют разные уровни угрозы на рабочем месте и обладают множеством различных свойств, которые их различают. Чтобы узнать больше, свяжитесь с DOD Technologies, Inc., по телефону (815) 680-6086.

Отравление угарным газом — Симптомы и причины

Обзор

Отравление угарным газом происходит, когда окись углерода накапливается в вашем кровотоке. Когда в воздухе слишком много окиси углерода, ваше тело заменяет кислород в красных кровяных тельцах на окись углерода. Это может привести к серьезному повреждению тканей или даже смерти.

Окись углерода — это бесцветный газ без запаха и вкуса, образующийся при сжигании бензина, древесины, пропана, древесного угля или другого топлива.Неправильно вентилируемые приборы и двигатели, особенно в плотно закрытых или закрытых помещениях, могут привести к накоплению окиси углерода до опасных уровней.

Если вы считаете, что у вас или у кого-то из ваших близких может быть отравление угарным газом, выйдите на свежий воздух и обратитесь за неотложной медицинской помощью.

Продукты и услуги

Показать больше товаров от Mayo Clinic

Симптомы

Признаки и симптомы отравления угарным газом могут включать:

• Тупая головная боль
• Слабость
• Головокружение
• Тошнота или рвота
• Одышка
• Путаница
• Затуманенное зрение
• Потеря сознания

Отравление угарным газом может быть особенно опасным для людей, которые спят или находятся в состоянии алкогольного опьянения.Люди могут получить необратимое повреждение мозга или даже умереть, прежде чем кто-нибудь поймет, что есть проблема.

Когда обращаться к врачу

Предупреждающие признаки отравления угарным газом могут быть незаметными. Но это состояние представляет собой угрозу для жизни, требующую неотложной медицинской помощи. Если вы думаете, что у вас или у кого-то из ваших близких может быть отравление угарным газом, выйдите на свежий воздух и обратитесь за неотложной медицинской помощью.

Причины

Отравление угарным газом вызывается вдыханием паров горения.Когда в воздухе, которым вы дышите, содержится слишком много окиси углерода, ваше тело заменяет кислород в красных кровяных тельцах на окись углерода. Это предотвращает попадание кислорода в ваши ткани и органы.

Различные устройства для сжигания топлива и двигатели выделяют окись углерода. Количество оксида углерода, производимого этими источниками, обычно не вызывает беспокойства. Но если они используются в закрытом или частично закрытом помещении — например, при приготовлении пищи на угольном гриле в помещении — угарный газ может достигать опасного уровня.

Вдыхание дыма во время пожара также может вызвать отравление угарным газом.

Факторы риска

Воздействие окиси углерода может быть особенно опасным для:

• Нерожденные дети. Клетки крови плода поглощают окись углерода легче, чем клетки крови взрослых. Это делает еще не родившихся младенцев более уязвимыми для вреда от отравления угарным газом.
• Детский. Маленькие дети дышат чаще, чем взрослые, что может сделать их более восприимчивыми к отравлению угарным газом.
• Пожилые люди. У пожилых людей, страдающих отравлением угарным газом, повышена вероятность повреждения головного мозга.
• Люди с хроническими сердечными заболеваниями. Люди с анемией и проблемами с дыханием также чаще заболевают от воздействия угарного газа.
• Те, у кого отравление угарным газом приводит к потере сознания. Потеря сознания указывает на более серьезное воздействие.

Осложнения

В зависимости от степени и продолжительности воздействия отравление угарным газом может вызвать:

• Необратимое повреждение головного мозга
• Повреждение сердца, которое может привести к опасным для жизни сердечным осложнениям
• Смерть плода или выкидыш
• Смерть

Профилактика

Простые меры предосторожности могут помочь предотвратить отравление угарным газом:

• Установите детекторы угарного газа. Поставьте по одному в коридоре возле каждой спальной зоны в вашем доме. Проверяйте батарейки каждый раз, когда проверяете батарейки детектора дыма — не реже двух раз в год. Если сработала сигнализация, выйдите из дома и позвоните в службу 911 или в пожарную службу. Детекторы угарного газа также доступны для домов на колесах и лодок.
• Откройте дверь гаража, прежде чем заводить машину. Никогда не оставляйте машину включенной в гараже. Будьте особенно осторожны, если у вас есть пристроенный гараж. Оставлять машину включенной в пространстве, прилегающем к остальной части вашего дома, никогда не безопасно, даже если дверь гаража открыта.
• Используйте газовые приборы в соответствии с рекомендациями. Никогда не используйте газовую плиту или духовку для обогрева дома. Используйте переносные газовые походные плиты только на открытом воздухе. Используйте обогреватели, работающие на топливе, только тогда, когда кто-то не спит, чтобы следить за ними, а двери или окна открыты для подачи свежего воздуха. Не запускайте генератор в замкнутом пространстве, например в подвале или гараже.

• Следите за тем, чтобы вентиляция ваших топливных приборов и двигателей была должным образом продумана. Сюда входят:

  • Обогреватели
  • Печи
  • Угольные грили
  • Кухонные плиты
  • Водонагреватели
  • Камины
  • Генераторы переносные
  • Печи дровяные
  • Двигатели легковых и грузовых автомобилей

  Спросите у вашего коммунального предприятия о ежегодных проверках всех газовых приборов, включая вашу печь.

• Если у вас есть камин, держите его в исправном состоянии. Очищайте дымоход и дымоход камина каждый год.
• Не закрывайте вентиляционные отверстия и дымоходы во время ремонта. Убедитесь, что они не закрыты брезентом или мусором.
• Отремонтируйте перед возвращением на место происшествия. Если в вашем доме произошло отравление угарным газом, очень важно найти и устранить источник угарного газа, прежде чем вы снова останетесь там.Вам может помочь местная пожарная служба или коммунальное предприятие.

• Соблюдайте осторожность при работе с растворителями в закрытом помещении. Метиленхлорид, растворитель, обычно содержащийся в средствах для снятия краски и лака, при вдыхании может расщепляться (метаболизировать) до окиси углерода. Воздействие хлористого метилена может вызвать отравление угарным газом.

  При работе с растворителями в домашних условиях используйте их только на открытом воздухе или в хорошо вентилируемых помещениях.