Tlenek węgla

Skocz do: nawigacji, szukaj
Ten artykuł dotyczy tlenku węgla(II). Zobacz też: dwutlenek węgla (tlenek węgla(IV), CO2), tlenki węgla i centralne ogrzewanie (c.o.).
Nazewnictwo Ogólne informacje Wzór sumaryczny CO Masa molowa 28,01 g/mol Wygląd bezwonny, bezbarwny gaz Identyfikacja Numer CAS 630-08-0 PubChem 281[4] Niebezpieczeństwo
Zwroty H H220, H331, H360D, H372 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P201, P210, P261, P311, P410+P403[1] Europejska klasyfikacja substancji Zagrożenia wg Dyrektywy 67/548/EWG, zał. I[3]
Zwroty R R61, R12, R23, R48/23 Zwroty S S53, S45 NFPA 704[2]
4
4
0
 
Temperatura samozapłonu 609 °C[1] Numer RTECS FG3500000 Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) Multimedia w Wikimedia Commons

Tlenek węgla (CO, nazwa zwyczajowa czad, nazwa systematyczna: tlenek węgla(II)) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na II stopniu utlenienia. Ma silne własności toksyczne.

Budowa

Długość wiązania C-O w tlenku węgla wynosi 1,128 Å[5]. Ładunek formalny i różnice w elektroujemności atomów węgla i tlenu znoszą się wzajemnie, co sprawia, że cząsteczka ma niewielki moment dipolowy (0,112 D) z ładunkiem ujemnym na atomie węgla[6], choć w rzeczywistości sześć uwspólnionych elektronów wiązania jest prawdopodobnie wyciąganych w kierunku atomu tlenu. Odległość międzyatomowa odpowiada niepełnemu wiązaniu potrójnemu. Cząsteczkę CO można przedstawić trzema strukturami rezonansowymi:

Największy udział ma struktura z lewej strony rysunku[5].

Tlenek węgla jest izoelektronowy z cząsteczką azotu N2, co oznacza, że obie cząsteczki mają tę samą liczbę elektronów i podobny charakter wiązania. Właściwości fizyczne CO i N2 są zbliżone, natomiast chemicznie tlenek węgla jest znacznie bardziej reaktywny.

Właściwości

Właściwości fizyczne

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niedrażniący gaz. Temperatura wrzenia: −191,5 °C. Temperatura topnienia: −204 °C. Jest trudno rozpuszczalny w wodzie. Tlenek węgla ma nieco mniejszą gęstość od powietrza, jako produkt spalania paliw (czad) powstaje jednak w mieszaninie z ciężkim dwutlenkiem węgla, co sprawia, że spaliny mają sumaryczną gęstość większą od powietrza i gromadzą się w dolnych partiach pomieszczeń.

Właściwości chemiczne

Jest to gaz palny, na powietrzu pali się niebieskim płomieniem tworząc dwutlenek węgla. W naturze występuje w gazach kopalnianych. Ma zastosowanie w wielu procesach przemysłowych.

Jest składnikiem:

Tlenek węgla ma właściwości redukujące, co wykorzystywane jest w hutnictwie:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Z zasadami tworzy mrówczany (nie jest jednak bezwodnikiem kwasowym), a z amoniakiem – formamid:

CO + NaOH → HCOONa
CO + NH3 → HCONH2

Przyłącza chlor tworząc fosgen:

CO + Cl2 → COCl2

Szkodliwość

 Osobny artykuł: zatrucie tlenkiem węgla.

Toksyczne działanie tlenku węgla wynika z jego większego od tlenu (250–300 razy) powinowactwa do hemoglobiny, zawartej w erytrocytach krwi. Tworzy on połączenie zwane karboksyhemoglobiną (CO + Hb → COHb), które jest trwalsze niż służąca do transportu tlenu z płuc do tkanek oksyhemoglobina (połączenie tlenu z hemoglobiną). Dochodzi więc do niedotlenienia tkanek, co w wielu przypadkach prowadzi do śmierci. Już wdychanie powietrza ze stężeniem 0,16% objętościowego CO, powoduje po dwóch godzinach zgon. O ile przy większych stężeniach (pow. 0,32%) pierwszymi objawami zatrucia jest silny ból głowy i wymioty, to mniejsze stężenia powodują przy względnie krótkim wdychaniu jedynie słaby ból głowy i zapadanie w śpiączkę, jednak i te stężenia powodują po dłuższym kontakcie śmierć.

Bibliografia

Źródła naturalne

Źródła naturalne to erupcje wulkanów, naturalne pożary roślinności, w których temperatura dochodzi do 1000 °C. W niewielkich ilościach jest także produkowany w organizmach żywych – ma działanie przeciwzapalne, jest naturalnym antagonistą tlenku azotu[7][8].

Źródła na skutek działalności człowieka

Źródłami na skutek działalności człowieka jest większość wysokotemperaturowych procesów technologicznych, w których paliwem jest przede wszystkim węgiel i ropa naftowa (przemysł energetyczny, hutniczy, chemiczny), spaliny samochodowe (silniki spalinowe).

Mechanizm samooczyszczania się atmosfery:

2CO + O2 → en. UV → 2CO2.

Powstaje także przez spalanie węgla w niewystarczającej ilości tlenu (jest to źródło czadu w urządzeniach grzewczych oraz podczas pożarów), podczas redukcji pary wodnej węglem w temperaturze kilkuset stopni.

Otrzymywanie

Tlenek węgla powstaje w pierwszym etapie reakcji Boscha, tj. reakcji węgla (np. rozżarzonego koksu) z parą wodną (w reakcji tej powstaje też wodór):

C + H2O↑ → CO↑ + H2↑

Można go też otrzymać w reakcji siarczanu sodu i tlenku magnezu z węglem:

Na2SO4 + 4C → Na2S + 4CO↑
MgO + C → Mg + CO↑

W laboratorium uzyskuje się go przez odwodnienie kwasu mrówkowego stężonym kwasem fosforowym lub przez odwadnianie kwasu szczawiowego kwasem siarkowym(VI) a także przez termiczny rozkład karbonylku niklu Ni(CO)4.

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Tlenek węgla (pol.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Polski. [dostęp 2011-06-24].
  2. ↑ Tlenek węgla (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-06-24].
  3. ↑ 3,0 3,1 Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji wg Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI: Tlenek węgla (pol.) w bazie European chemical Substances Information System. Instytut Ochrony Zdrowia i Konsumenta. [dostęp 2011-06-24].
  4. ↑ Tlenek węgla – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  5. ↑ 5,0 5,1 O.R. Gilliam, C.M. Johnson, W. Gordy. Microwave Spectroscopy in the Region from Two to Three Millimeters. „Phys. Rev.”. 78 (2), s. 140, 1950. doi:10.1103/PhysRev.78.140. 
  6. ↑ W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3527306099. 
  7. ↑ Sally Pobojewski, Kara Gavin: Carbon monoxide: Poison gas or anti-inflammatory drug? (ang.). EurekAlert. [dostęp 2011-06-24].
  8. ↑ Nickey Henry: Carbon monoxide soothes inflammatory bowel disease (ang.). EurekAlert. [dostęp 2011-06-24].