Tlenek węgla
Tlenek węgla (nazwa Stocka: tlenek węgla(II); potocznie: czad[11]), CO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków węgla, w którym węgiel występuje na II stopniu utlenienia. Jest silnie toksyczny.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
CO | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa |
28,01 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
bezwonny, bezbarwny gaz[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Klasyfikacja medyczna | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ATC | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Budowa
edytujWiązanie C–O w tlenku węgla ma długość 1,1283 Å[12]. Ładunek formalny i różnice elektroujemności atomów węgla i tlenu znoszą się wzajemnie, co sprawia, że cząsteczka ma niewielki moment dipolowy (0,10980 D[5]) z ładunkiem ujemnym na atomie węgla[13], 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 po lewej[14].
Tlenek węgla jest izoelektronowy z cząsteczką azotu N
2, co oznacza, że obie cząsteczki mają tę samą liczbę elektronów i podobny charakter wiązania. Właściwości fizyczne CO i N
2 są zbliżone, lecz chemicznie tlenek węgla jest bardziej reaktywny.
Właściwości
edytujWłaściwości fizyczne
edytujW temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niedrażniący gaz o nieco mniejszej gęstości od powietrza (w tej samej temperaturze).
Właściwości chemiczne
edytujJest to gaz, który 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:
- Fe
2O
3 + 3CO → 2Fe + 3CO
2
W drastycznych warunkach, ze stężonymi zasadami tworzy mrówczany (nie jest jednak bezwodnikiem kwasowym), a z amoniakiem – formamid:
- CO + NaOH → HCOONa
- CO + NH
3 → HCONH
2
Przyłącza chlor tworząc fosgen:
- CO + Cl
2 → COCl
2
Szkodliwość
edytujToksyczne działanie tlenku węgla wynika z jego większego od tlenu (250–300 razy) powinowactwa do hemoglobiny. 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 przez to do niedotlenienia tkanek, co może prowadzić do śmierci. Wdychanie powietrza z CO o objętościowym stężeniu 0,16% 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 pewnym czasie śmierć.
Źródła
edytujŹródła naturalne
edytujŹródła 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[15][16].
Źródła na skutek działalności człowieka
edytujWiększość wysokotemperaturowych procesów technologicznych, w których paliwem jest przede wszystkim węgiel i ropa naftowa (przemysł energetyczny, hutniczy, chemiczny), spaliny samochodowe (silniki spalinowe) prowadzi do uwalniania tlenku węgla.
Mechanizm samooczyszczania się atmosfery:
- 2CO + O
2 + en
. UV → 2CO
2.
Powstaje także przez spalanie węgla i innych paliw w niewystarczającej ilości tlenu – tak powstaje czad w urządzeniach grzewczych oraz podczas pożarów – oraz podczas redukcji pary wodnej węglem w temperaturze kilkuset stopni.
Otrzymywanie
edytujTlenek węgla powstaje w pierwszym etapie reakcji Boscha, tj. reakcji węgla (np. rozżarzonego koksu) z parą wodną (w reakcji tej powstaje też wodór):
- C + H
2O → CO + H
2
Na skalę przemysłową otrzymywany może być przez spalanie koksu przy ograniczonym dostępie powietrza[17]:
- C + O
2 → CO
2 - C + CO
2 ⇄ 2CO
Można go też otrzymać w wyniku redukcji siarczanu sodu lub tlenku magnezu węglem:
- Na
2SO
4 + 4C → Na
2S + 4CO↑ - MgO + C → Mg + CO↑
a także w reakcji węglanu wapnia z cynkiem[18]:
- CaCO
3 + Zn → CaO + ZnO + CO↑
W laboratorium można uzyskać go przez odwodnienie kwasu mrówkowego[17] lub kwasu szczawiowego stężonym kwasem siarkowym, a także przez termiczny rozkład karbonylku niklu, Ni(CO)
4.
Zobacz też
edytujPrzypisy
edytuj- ↑ a b c d e Lide 2009 ↓, s. 3–88.
- ↑ a b Lide 2009 ↓, s. 4–56.
- ↑ a b c Lide 2009 ↓, s. 6–55.
- ↑ a b c d e f Lide 2009 ↓, s. 6–174.
- ↑ a b Lide 2009 ↓, s. 9–53.
- ↑ a b Tlenek węgla, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).
- ↑ Monotlenek węgla (nr 295116) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Polski. [dostęp 2016-04-16]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Tlenek węgla (nr 295116) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-04-16]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Tlenek węgla (nr 295116) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck). [dostęp 2016-04-16].
- ↑ Lide 2009 ↓, s. 16–14.
- ↑ czad, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-10-02].
- ↑ Lide 2009 ↓, s. 9–33.
- ↑ W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3-527-30609-9.
- ↑ 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.
- ↑ Sally Pobojewski, Kara Gavin: Carbon monoxide: Poison gas or anti-inflammatory drug?. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).
- ↑ Nickey Henry: Carbon monoxide soothes inflammatory bowel disease. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).
- ↑ a b Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: PWN, 2002, s. 703–707, ISBN 83-01-13654-5.
- ↑ Kurt Waselowsky, 225 Doświadczeń Chemicznych, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, s. 90–91.
Bibliografia
edytuj- David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
