Фосген - химическое соединение с формулой COCl2, которое представляет собой бесцветный токсичный газ. Это вещество широко используется в промышленности, но также известно как отравляющее вещество, применявшееся в Первой мировой войне.
История открытия и происхождение названия
Впервые фосген был получен в 1812 году английским химиком Хемфри Дэви путем облучения смеси хлора и оксида углерода солнечным светом. Отсюда и название "фосген", что в переводе с греческого означает "светопорожденный".
Дэви назвал образовавшееся вещество «фосген» ( англ. phosgen , букв. «светорожденный», от др.-греч. φῶς «свет» и γίγνομαι «порождаю»)
Фосген также может образовываться при окислении некоторых хлорорганических соединений, например хлороформа или тетрахлорида углерода.
Химические и физические свойства
Формула фосгена - COCl2. Это дихлорангидрид угольной кислоты, в котором атом углерода связан двумя двойными связями с атомами хлора.
При нормальных условиях фосген представляет собой бесцветный газ со сладковатым запахом. Его температура кипения составляет 8,2°C, а температура плавления - -118°C.
- Цвет - бесцветный
- Запах - сладковатый, напоминает прелое сено
- Температура кипения - 8,2°C
- Температура плавления - -118°C
Газообразный фосген плохо растворяется в воде, но хорошо - в органических растворителях вроде бензина, толуола, ксилола. Плотность фосгена выше плотности воздуха примерно в 3-4 раза.
| Растворимость в воде при 20°C | 0,9 % по массе |
| Плотность газа при 20°C и 1 атм | 4,248 кг/м3 |
Химически фосген довольно активен и может вступать в реакции присоединения и замещения. Он используется для синтеза красителей, пластмасс, пестицидов, лекарственных препаратов.
Токсичность и воздействие на организм
Фосген оказывает токсическое воздействие на организм только при вдыхании его паров. Первые симптомы отравления проявляются лишь спустя 4-8 часов после воздействия из-за наличия скрытого периода.
Смертельная концентрация фосгена составляет от 0,1 до 0,3 мг/л при экспозиции около 15 минут. При более высоких концентрациях смерть может наступить за считанные секунды.
Контакт фосгена с легочной тканью нарушает проницаемость альвеол и вызывает быстро прогрессирующий отек легких. Это приводит к резкому удушью и затруднению дыхания.
Симптомы отравления фосгеном:
- Кашель, одышка
- Цианоз губ и кожных покровов
- Учащенное судорожное дыхание (до 60-70 в минуту)
- Отделение пенистой мокроты с примесью крови
- Резкое падение кровяного давления
- Судороги, потеря сознания
Отравление фосгеном практически не поддается лечению из-за необратимого повреждения легочной ткани. В большинстве случаев наступает летальный исход.
Структурная формула фосгена и опасные концентрации
Молекула фосгена имеет следующую структурную формулу:
COCl2
Как видно, она состоит из одного атома углерода, двух атомов кислорода и двух атомов хлора.
Опасная концентрация фосгена для человека составляет 0,005 мг/л. Это такая доза, при которой возможно отравление даже через 60-90 минут воздействия.
Использование фосгена как химического оружия
Из-за своей высокой токсичности фосген применялся как отравляющее вещество во время Первой мировой войны.
Благодаря низкой температуре кипения он легко превращался в газообразное состояние даже зимой на полях сражений. Фосген использовали в смесях с дымообразующими веществами для маскировки облаков отравляющего газа.
С военной точки зрения представляет интерес хорошая растворимость фосгена в хлорпикрине, иприте, арил- и алкилхлорарсинах и в кислотных дымообразователях — четыреххлористых кремнии, олове, титане.
Формула фосгена в химии
Фосген является дихлорангидридом угольной кислоты, что отражено в его молекулярной формуле - COCl2. То есть фосген можно рассматривать как производное угольной кислоты, в молекуле которой два атома водорода замещены на два атома хлора.
Благодаря наличию двух атомов хлора, связанных двойной связью с атомом углерода, фосген проявляет свойства хлорангидрида и способен вступать в реакции присоединения и замещения.
Современное промышленное использование фосгена
Несмотря на высокую токсичность, в настоящее время фосген широко применяется в промышленном органическом синтезе. Ежегодный мировой объем производства составляет миллионы тонн.
Производство фосгена
Основной промышленный способ получения фосгена - хлорирование оксида углерода хлором при температуре 125-150°C в присутствии активированного угля в качестве катализатора.
Применение в органическом синтезе
Благодаря высокой химической активности фосген широко используется как сырье для синтеза различных соединений:
- Красители
- Полимеры (поликарбонаты, полиуретаны)
- Мочевина и производные
- Изоцианаты
- Фармацевтические препараты
Меры предосторожности при работе с фосгеном
Несмотря на защитную аппаратуру, контакт с фосгеном крайне опасен для работников химических предприятий. Необходимо:
- Использование изолирующих костюмов и противогазов
- Постоянный мониторинг концентрации фосгена в воздухе
- Автоматизация технологических процессов
- Дублирование защитных систем
Утилизация отходов фосгена
Отходы фосгена подлежат обязательному обезвреживанию, поскольку представляют высокую опасность даже при попадании в окружающую среду.
Для этого используют такие методы, как химическое обезвреживание щелочными растворами или каталитическое разложение на углекислый газ и хлор.
