Tlenek węgla

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
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 | edytuj kod]

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 | edytuj kod]

Właściwości fizyczne[edytuj | edytuj kod]

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

Właściwości chemiczne[edytuj | edytuj kod]

Jest to gaz bezwonny, palny, 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:

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 | edytuj kod]

 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 | edytuj kod]

Źródła naturalne[edytuj | edytuj kod]

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 | edytuj kod]

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 | edytuj kod]

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 | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  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 978-1-4200-9084-0.
  2. Tlenek węgla (CID: 281) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  3. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4–56, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  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 978-1-4200-9084-0.
  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 978-1-4200-9084-0.
  6. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 9–53, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  7. a b Tlenek węgla (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  8. Tlenek węgla (nr 295116) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Polski. [dostęp 2016-04-16].
  9. Tlenek węgla (nr 295116) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2016-04-16].
  10. Tlenek węgla (nr 295116) 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. 16–14, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  12. CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 9–33, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  13. W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3-527-30609-9.
  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 | edytuj kod]