Tlenek węgla

Tlenek węgla
Nazewnictwo
	Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
konst.	tlenek węgla, monotlenek węgla, tlenek(2−) węgla(2+), tlenek węgla(2+), tlenek węgla(II)
	Inne nazwy i oznaczenia
Stocka	tlenek węgla(II)
inne	potocznie: czad
	Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	CO
Masa molowa	28,01 g/mol
Wygląd	bezwonny, bezbarwny gaz
	Identyfikacja
Numer CAS	630-08-0
PubChem	281
DrugBank	DB11588
SMILES
	[C-]#[O+]
InChI
	InChI=1S/CO/c1-2
	InChIKey
	UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N
Właściwości
	Gęstość
	0,7909 g/cm³ (poniżej punktu wrzenia); ciecz; 0,001145 g/cm³; gaz
	Rozpuszczalność w wodzie
	słaba
	w innych rozpuszczalnikach
	benzen, kwas octowy, chloroform, etanol
Temperatura topnienia	−205,02 °C
Temperatura wrzenia	−191,45 °C
Punkt krytyczny	−140,29 °C; 3,494 MPa
Lepkość	6,7 μPa·s (−173,15 °C); 12,9 μPa·s (−73,15 °C); 17,8 μPa·s (26,85 °C); 22,1 μPa·s (126,85 °C); 25,8 μPa·s (226,85 °C); 29,1 μPa·s (326,85 °C)
Budowa
Moment dipolowy	0,10980 D
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2016-04-16]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI
Zwroty H	H220, H331, H360D, H372
Zwroty P	P201, P210, P261, P311, P410+P403
	Europejskie oznakowanie substancji
	oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne
	Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI
Skrajnie; łatwopalny; (F+)	Toksyczny; (T)
Zwroty R	R61, R12, R23, R48/23
Zwroty S	S53, S45
	NFPA 704
Na podstawie; podanego źródła	4 3 0
Temperatura samozapłonu	609 °C
Numer RTECS	FG3500000
	Podobne związki
Podobne związki	tlenki węgla, m.in. podtlenek węgla, dwutlenek węgla
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
	Klasyfikacja medyczna
ATC	V04CX08
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

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.

Budowa

Wiązanie 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

Właściwości fizyczne

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

Właściwości chemiczne

Jest 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

Osobny artykuł: zatrucie tlenkiem węgla.

Toksyczne 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

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^[15]^[16].

Źródła na skutek działalności człowieka

Większość 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

Tlenek 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

karbonylki

Przypisy

↑ ^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 AdamA. Bielański AdamA., Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: PWN, 2002, s. 703–707, ISBN 83-01-13654-5 .
↑ KurtK. Waselowsky KurtK., 225 Doświadczeń Chemicznych, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, s. 90–91 .

Bibliografia

David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.

[CRC-O-1] Lide 2009 ↓, s. 3–88.

[CRC-I-2] Lide 2009 ↓, s. 4–56.

[CRC-Kr-3] Lide 2009 ↓, s. 6–55.

[CRC-L-4] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Lide 2009 ↓, s. 6–174.

[CRC-Md-5] Lide 2009 ↓, s. 9–53.

[CLI-6] Tlenek węgla, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).

[Aldrich-7] 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)

[Aldrich-US-8] 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)

[Aldrich2-9] Tlenek węgla (nr 295116) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck). [dostęp 2016-04-16].

[CRC-Fl-10] Lide 2009 ↓, s. 16–14.

[epwn-11] czad, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-10-02] .

[CRC-W-12] Lide 2009 ↓, s. 9–33.

[Kutzelnigg-13] W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3-527-30609-9.

[gilliam-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.

[ExpMed1-15] Sally Pobojewski, Kara Gavin: Carbon monoxide: Poison gas or anti-inflammatory drug?. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).

[ExpMed2-16] Nickey Henry: Carbon monoxide soothes inflammatory bowel disease. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).

[Bielanski-17] AdamA. Bielański AdamA., Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: PWN, 2002, s. 703–707, ISBN 83-01-13654-5 .

[18] KurtK. Waselowsky KurtK., 225 Doświadczeń Chemicznych, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, s. 90–91 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]