Przeprowadzono Doświadczenie Badanie Właściwości Tlenku Węgla

Oto opis przeprowadzonego doświadczenia, mającego na celu zbadanie właściwości tlenku węgla.

Do naczynia reakcyjnego wprowadzono stały węglan wapnia (CaCO3). Naczynie połączono z układem, który umożliwia odprowadzanie gazowych produktów reakcji do kolejnego naczynia zawierającego wodę wapienną (roztwór wodorotlenku wapnia Ca(OH)2). Całość poddano intensywnemu ogrzewaniu za pomocą palnika Bunsena. Obserwowano zmiany zachodzące w naczyniu reakcyjnym oraz w wodzie wapiennej.

Po rozpoczęciu ogrzewania, zaobserwowano wydzielanie się bezbarwnego i bezwonnego gazu. Gaz ten przepuszczono przez wodę wapienną. W wyniku tego przepuszczania, woda wapienna zmętniała. Równocześnie, w naczyniu reakcyjnym zaobserwowano zmniejszanie się ilości stałego węglanu wapnia oraz powstanie białego, stałego produktu.

Do kolejnego doświadczenia przygotowano naczynie z tlenkiem miedzi(II) (CuO) – czarnym proszkiem. Naczynie to połączono z generatorem tlenku węgla, który wytwarzał gaz w wyniku reakcji kwasu mrówkowego (HCOOH) ze stężonym kwasem siarkowym(VI) (H2SO4). Powstały tlenek węgla przepuszczano przez rurę zawierającą tlenek miedzi(II), którą intensywnie ogrzewano. Zauważono zmianę barwy tlenku miedzi(II) z czarnej na czerwoną, co sugerowało powstanie metalicznej miedzi. Dodatkowo, para wodna skraplała się na chłodniejszych ściankach rury reakcyjnej. Gazy po przejściu przez rurę z tlenkiem miedzi(II) skierowano do naczynia z wodą wapienną, gdzie ponownie zaobserwowano zmętnienie roztworu.

Następnie, w osobnym doświadczeniu, przeprowadzono reakcję tlenku węgla z tlenem. Do zamkniętej przestrzeni wprowadzono mieszaninę tlenku węgla i tlenu w odpowiednich proporcjach stechiometrycznych. Mieszaninę zapalono iskrą elektryczną. Po zapłonie zaobserwowano gwałtowną reakcję, któremu towarzyszył błysk. Po ostygnięciu naczynia stwierdzono obecność bezbarwnego gazu, który przepuszczono przez wodę wapienną – roztwór uległ zmętnieniu.

Do badania rozpuszczalności tlenku węgla w wodzie, przygotowano naczynie z wodą destylowaną. Do wody wprowadzano tlenek węgla pod ciśnieniem. Mierzono ilość gazu, która rozpuściła się w określonej objętości wody w określonej temperaturze. Stwierdzono, że rozpuszczalność tlenku węgla w wodzie jest stosunkowo niska i maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Zbadano również toksyczność tlenku węgla. W zamkniętym pomieszczeniu umieszczono zwierzę laboratoryjne. Do pomieszczenia stopniowo wprowadzano tlenek węgla, monitorując zachowanie zwierzęcia. Zaobserwowano, że po pewnym czasie zwierzę zaczęło wykazywać objawy niedotlenienia, takie jak przyspieszony oddech, osłabienie i utrata przytomności. Po osiągnięciu pewnego stężenia tlenku węgla w powietrzu, zwierzę padło.

Reakcje i Obserwacje

W pierwszym doświadczeniu, podczas ogrzewania węglanu wapnia, zaszła reakcja rozkładu:

CaCO3 (s) -> CaO (s) + CO2 (g)

Powstały gaz, przepuszczony przez wodę wapienną, spowodował jej zmętnienie z powodu reakcji:

CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) -> CaCO3 (s) + H2O (l)

Osad węglanu wapnia (CaCO3) powoduje zmętnienie roztworu.

W drugim doświadczeniu, reakcja tlenku węgla z tlenkiem miedzi(II) przebiegała następująco:

CO (g) + CuO (s) -> Cu (s) + CO2 (g)

Czarny tlenek miedzi(II) uległ redukcji do czerwonej metalicznej miedzi. Powstały dwutlenek węgla, przepuszczony przez wodę wapienną, również spowodował jej zmętnienie, potwierdzając obecność CO2.

Reakcja tlenku węgla z tlenem zachodziła zgodnie z równaniem:

2 CO (g) + O2 (g) -> 2 CO2 (g)

Powstały dwutlenek węgla ponownie reagował z wodą wapienną, powodując jej zmętnienie.

Badanie toksyczności wykazało, że tlenek węgla jest silnie trujący. Jego toksyczność wynika z faktu, że wiąże się on z hemoglobiną we krwi około 250 razy silniej niż tlen. Tworzy karboksyhemoglobinę (HbCO), blokując transport tlenu do tkanek i powodując niedotlenienie organizmu. Nawet niewielkie stężenia tlenku węgla w powietrzu mogą być śmiertelne.

Synteza i Pozyskiwanie Tlenku Węgla

Tlenek węgla można otrzymać na kilka sposobów. Jednym z nich jest niepełne spalanie węgla lub substancji organicznych w ograniczonym dostępie tlenu:

2 C (s) + O2 (g) -> 2 CO (g)

Innym sposobem jest reakcja dwutlenku węgla z węglem w wysokiej temperaturze:

CO2 (g) + C (s) -> 2 CO (g)

Tlenek węgla można również otrzymać w laboratorium w wyniku odwodnienia kwasu mrówkowego (HCOOH) za pomocą stężonego kwasu siarkowego(VI) (H2SO4):

HCOOH (l) --(H2SO4)--> CO (g) + H2O (l)

Kwas siarkowy(VI) pełni rolę środka odwadniającego.

Doświadczenia te pozwoliły na zaobserwowanie i zbadanie kluczowych właściwości tlenku węgla. Potwierdzono jego bezbarwność, bezwonność, redukcyjne właściwości, palność oraz wysoką toksyczność. Reakcje z węglanem wapnia, tlenkiem miedzi(II) i tlenem dostarczyły dowodów na powstawanie dwutlenku węgla. Badanie rozpuszczalności pokazało jego niską rozpuszczalność w wodzie. Doświadczenie z udziałem zwierzęcia laboratoryjnego unaoczniło natomiast śmiertelne zagrożenie, jakie niesie ze sobą zatrucie tlenkiem węgla.