Окислительно-восстановительные реакции
на космическом корабле
Конструкторы первых космических кораблей и подводных лодок столкнулись с проблемой: как поддерживать на судне или космической станции постоянный состав воздуха, т. е. как избавиться от избытка углекислого газа и возобновить запас кислорода? Решение было найдено изящное: надо превратить СО2 в О2! Это можно сделать, например, с помощью надпероксида калия КО2, который образуется при сгорании калия в кислороде. В реакции с СО2 часть кислорода, содержащегося в КО2, выделяется в свободном виде, а СО2 связывается в карбонат калия:
КО2 + СО2 → К2СО3 + O2↑.
В космической экспедиции на счету каждый грамм груза. Чтобы рассчитать минимально необходимый запас надпероксида, нужно установить, в каком соотношении реагируют КО2 и СО2. Аля этого используем метод электронного баланса.
Окислителем и одновременно восстановителем является кислород в составе надпероксида калия (степень окисления кислорода здесь -1/2). Такие реакции, в которых окислителем и восстановителем выступает один и тот же элемент называют реакциями диспропорционирования. Продукт реакции содержит два атома О°, поэтому полуреакцию окисления лучше всего записать в виде:
2О-1/2 – e → О2.
Полуреакция восстановления:
2О-1/2 + 3e → 2О-2.
Чтобы уравнять число отданных и принятых электронов, первое уравнение надо умножить на 3:
|
3 |
2О-1/2 – e → О2 |
|
1 |
2О-1/2 + 3e → 2О-2 |
Складывая две полуреакции, получаем:
8О-1/2 → 3О2 + 2О-2.
Учитывая расход восьми атомов кислорода, надо перед КО2 поставить коэффициент 4. Окончательное уравнение реакции будет выглядеть так:
4КО2 + 2СО2 = 2К2СО3 + 3О2.
С помощью этого уравнения можно вычислить, что для связывания 1 кг (0,51 м3) углекислого газа — а именно столько выдыхает человек за сутки — расходуется 3,2 кг О2 при этом выделяется 1,1 кг (0,77 м3) кислорода.
•
•
Copyright © 2005 - 2007 Webmaster
