Tlenek węgla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ten artykuł dotyczy tlenku węgla(II). Zobacz też: tlenki węgla. Na tę stronę wskazuje także przekierowanie „CO”. Zobacz też: inne znaczenia tego skrótu.
Tlenek 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 CO
Masa molowa 28,01 g/mol
Wygląd bezwonny, bezbarwny gaz palny[1]
Identyfikacja
Numer CAS 630-08-0
PubChem 281[2]
Podobne związki
Podobne związki tlenki węgla, m.in. podtlenek węgla, dwutlenek węgla
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Tlenek węgla (nazwa Stocka: tlenek węgla(II); potocznie: czad), CO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków węgla, w którym węgiel występuje na II stopniu utlenienia. Ma silne własności toksyczne.

Budowa[edytuj]

Długość wiązania C−O w tlenku węgla wynosi 1,1283 Å[12]. Ładunek formalny i różnice w elektroujemności atomów węgla i tlenu znoszą się wzajemnie, co sprawia, że cząsteczka ma niewielki moment dipolowy (0,10980 D[6]) 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:

Carbon monoxide mesomeric.svg

Największy udział ma struktura z lewej strony rysunku[14].

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[edytuj]

Właściwości fizyczne[edytuj]

W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niedrażniący gaz o nieco mniejszej gęstości od powietrza (przy takiej samej temperaturze).

Właściwości chemiczne[edytuj]

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

W drastycznych warunkach, ze stężonymi zasadami tworzy mrówczany (nie jest jednak bezwodnikiem kwasowym), a z amoniakiem – formamid:

CO + NaOH → HCOONa
CO + NH3HCONH2

Przyłącza chlor tworząc fosgen:

CO + Cl2COCl2

Szkodliwość[edytuj]

 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.

Źródła[edytuj]

Źródła naturalne[edytuj]

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[15][16].

Źródła na skutek działalności człowieka[edytuj]

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 i innych paliw w niewystarczającej ilości tlenu (jest to źródło czadu w urządzeniach grzewczych oraz podczas pożarów), podczas redukcji pary wodnej węglem w temperaturze kilkuset stopni.

Otrzymywanie[edytuj]

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

Na skalę przemysłową otrzymywany może być przez spalanie koksu przy niedoborze powietrza[17]:

C + O
2
→ CO
2
C + CO
2
⇄ 2CO

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 siarkowym[17] lub przez odwadnianie kwasu szczawiowego kwasem siarkowym, a także przez termiczny rozkład karbonylku niklu Ni(CO)4.

Zobacz też[edytuj]

Przypisy[edytuj]

  1. a b c d e CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 3-88. ISBN 9781420090840.
  2. Tlenek węgla – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  3. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-56. ISBN 9781420090840.
  4. a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-55. ISBN 9781420090840.
  5. a b c d e f CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 6-174. ISBN 9781420090840.
  6. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 9-53. ISBN 9781420090840.
  7. a b Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji według Rozporządzenia (WE) nr 1272/2008, zał. VI, z uwzględnieniem Rozporządzeń ATP: Tlenek węgla w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  8. Tlenek węgla. Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Polski. [dostęp 2016-04-16].
  9. Tlenek węgla (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-04-16].
  10. Tlenek węgla w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck KGaA). [dostęp 2016-04-16].
  11. CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 16-4. ISBN 9781420090840.
  12. CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 9-33. ISBN 9781420090840.
  13. W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3527306099.
  14. 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. 
  15. Sally Pobojewski, Kara Gavin: Carbon monoxide: Poison gas or anti-inflammatory drug? (ang.). EurekAlert. [dostęp 2011-06-24].
  16. Nickey Henry: Carbon monoxide soothes inflammatory bowel disease (ang.). EurekAlert. [dostęp 2011-06-24].
  17. a b Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 703–707. ISBN 83-01-13654-5.

Bibliografia[edytuj]