Podtlenek węgla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Podtlenek węgla
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny C3O2
Masa molowa 68,03 g/mol
Wygląd bezbarwny gaz o ostrym zapachu
Identyfikacja
Numer CAS 504-64-3
PubChem 136332[1]
Podobne związki
Podobne związki tlenki węgla
podtlenek azotu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Podtlenek węgla (C3O2) – organiczny związek chemiczny z grupy tlenków węgla, dibezwodnik kwasu malonowego. W warunkach pokojowych jest trującym gazem[2].

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Podtlenek węgla został opisany po raz pierwszy w roku 1873 przez Benjamina Brodiego. Otrzymał go w postaci czerwonobrązowego nalotu na ściankach naczynia, w którym poddawał on działaniu prądu elektrycznego tlenek węgla[3][4]. Nazwę podtlenek węgla nadał mu Marcellin Berthelot[5].

Podtlenek węgla otrzymać można przez odwodnienie kwasu malonowego lub jego estrów za pomocą pięciotlenku fosforu[6][7][2]:

CH
2
(COOH)
2
+ P
4
O
10
→ C
3
O
2
+ 4HPO
3

Przegląd jego metod otrzymywania i właściwości opublikowano w roku 1930[8].

Budowa[edytuj | edytuj kod]

W cząsteczce podtlenku węgla wszystkie atomy są ułożone w linii prostej i połączone skumulowanymi podwójnymi wiązaniami chemicznymi: O=C=C=C=O.

Strukturę krystaliczną C3O2 ustalono w roku 2001 metodą rentgenograficzną w temperaturze −120 °C. Podtlenek węgla w takich warunkach tworzy kryształy w układzie rombowym, w których prawie idealnie liniowe cząsteczki O=C=C=C=O tworzą warstwy o układzie jodełki[7].

Właściwości chemiczne[edytuj | edytuj kod]

Pod wpływem wody hydrolizuje do kwasu malonowego. Hydroliza z użyciem ciężkiej wody prowadzi do produktu zawierającego 4 atomy deuteru[9][10]:

C
3
O
2
+ 2D
2
O → CD
2
(COOD)
2

Polimeryzacja[edytuj | edytuj kod]

Podtlenek węgla ulega spontanicznej polimeryzacji, mogącej przebiegać wybuchowo, z uwolnieniem dużej ilości ciepła (136 kJ/mol). Produktem jest czerwono-czarne amorficzne ciało stałe, zachowujące wzór empiryczny C3O2[6][11].

W roku 1960 Erich Ziegler na zjeździe Gesellschaft Deutscher Chemiker zaproponował policykliczną strukturę polimeru (C3O2)n zawierającą skondensowane pierścienie α-pironu (2H-piran-2-onu)[12], co zostało wkrótce potwierdzone w innych laboratoriach, jednak w roku 1984 struktura ta została zakwestionowana[11]. W roku 2004 opublikowane zostały badania rentgenograficzne (C3O2)n w roztworze dowodzące, że związek ten rzeczywiście zawiera jednostki α-pironu, a stopień polimeryzacji wynosi ok. n ≈ 40 (co jest niezgodne z wcześniejszymi wynikami n = 6–8 i wymaga potwierdzenia)[11].

Poli(podtlenek węgla) z wyróżnionym pierścieniem α-pironu[11]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Podtlenek węgla (CID: 136332) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  2. a b podtlenek węgla [w:] Encyklopedia techniki. Chemia, Władysław Gajewski (red.), wyd. 1, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, s. 548, OCLC 33835352.
  3. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać B. C. Brodie. Note on the Synthesis of Marsh-Gas and Formic Acid, and on the Electric Decomposition of Carbonic Oxide. „Proceedings of the Royal Society (London)”. 21, s. 245-247, 1872. DOI: 10.1098/rspl.1872.0052. 
  4. B. C. Brodie. Ueber eine Synthese von Sumpfgas und Ameisensäure und die electrische Zersetzung des Kohlenoxyds. „Justus Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie”. 169 (1-2), s. 270-271, 1873. DOI: 10.1002/jlac.18731690119. 
  5. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Marcellin Berthelot. Action de la chaleur sur l'oxyde de carbone. „Annales de chimie et de physique”. 6 (24), s. 126-132, 1891. 
  6. a b O. Diels, B. Wolf. Ueber das Kohlensuboxyd. I. „Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft”. 39 (1), s. 689-697, 1906. DOI: 10.1002/cber.190603901103. 
  7. a b A. Ellern, T. Drews, K. Seppelt. The Structure of Carbon Suboxide, C3O2, in the Solid State. „Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie”. 627 (1), s. 73–76, 2001. DOI: 10.1002/1521-3749(200101)627:1<73::AID-ZAAC73>3.0.CO;2-A. 
  8. L.H. Reyerson, K. Kobe. Carbon Suboxide. „Chemical Reviews”. 7 (4), s. 479-492, 1930. DOI: 10.1021/cr60028a002. 
  9. Halford, J. O., Anderson, Leigh C.. Organic Deuterium Compounds. Acetic, Malonic and Succinic Acids. „Journal of the American Chemical Society”. 58 (5), s. 736-740, 1936. DOI: 10.1021/ja01296a011. 
  10. Dalton, F., Hill, R. D., Meakins, G. D.. 590. The infrared spectra of deuterium compounds. Part I. The C-H stretching bands of OMe and NMe groups. „Journal of the Chemical Society”, s. 2927-2929, 1960. DOI: 10.1039/JR9600002927. 
  11. a b c d M. Ballauff, L. Li, S. Rosenfeldt, N. Dingenouts, J. Beck, P. Krieger-Beck. Analysis of Poly(carbon suboxide) by Small-Angle X-ray Scattering. „Angewandte Chemie Int. Ed.”. 43 (43), s. 5843-5846, 2004. DOI: 10.1002/anie.200460263. 
  12. E. Ziegler. Über die konstitutionellen Beziehungen ziuischen Polypyrono-Verbindungen und „der roten Kohle”. „Angewandte Chemie”. 72 (16), s. 582, 1960. (Materiały zjazdowe Hauptversammlung der Gesellschaft Deutscher Chemiker 1960). DOI: 10.1002/ange.19600721611.