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.

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

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[1]
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)[1]; ciecz 0,001145 g/cm³[2]; gaz Rozpuszczalność w wodzie słaba[1] w innych rozpuszczalnikach benzen, kwas octowy[1], chloroform, etanol[2] Temperatura topnienia −205,02 °C[1] Temperatura wrzenia −191,45 °C[3] Punkt krytyczny −140,29 °C[3]; 3,494 MPa[3] Lepkość 6,7 μPa·s (−173,15 °C)[4] 12,9 μPa·s (−73,15 °C)[4] 17,8 μPa·s (26,85 °C)[4] 22,1 μPa·s (126,85 °C)[4] 25,8 μPa·s (226,85 °C)[4] 29,1 μPa·s (326,85 °C)[4]
Budowa Moment dipolowy 0,10980 D[5]
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[6] Niebezpieczeństwo Zwroty H H220, H331, H360D, H372 Zwroty P P201, P210, P261, P311, P410+P403[7] Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[6] Skrajnie łatwopalny (F+) Toksyczny (T) Zwroty R R61, R12, R23, R48/23 Zwroty S S53, S45 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[8] 4 3 0   Temperatura samozapłonu 609 °C[9][10] 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

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:

• gazu generatorowego
• gazu wodnego
• gazu wielkopiecowego
• gazu świetlnego.

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

1. Lide 2009 ↓, s. 3–88.
2. Lide 2009 ↓, s. 4–56.
3. Lide 2009 ↓, s. 6–55.
4. Lide 2009 ↓, s. 6–174.
5. Lide 2009 ↓, s. 9–53.
6. Tlenek węgla, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-04-10] (ang.).
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)
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)
9. Tlenek węgla (nr 295116) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck). [dostęp 2016-04-16].
10. Lide 2009 ↓, s. 16–14.
11. czad, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-10-02].
12. Lide 2009 ↓, s. 9–33.
13. W. Kutzelnigg: Einführung in die Theoretische Chemie. Wiley. ISBN 3-527-30609-9. Brak numerów stron w książce
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?. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).
16. Nickey Henry: Carbon monoxide soothes inflammatory bowel disease. EurekAlert. [dostęp 2011-06-24]. (ang.).
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.

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.

Kontrola autorytatywna (rodzaj indywiduum chemicznego):

• LCCN: sh85020121
• GND: 4164521-2
• NDL: 00564272
• BnF: 119582607
• BNCF: 38028
• NKC: ph123880
• J9U: 987007283485505171
• LNB: 000260240

Encyklopedie internetowe:

• Britannica: science/carbon-monoxide
• БРЭ: 4214920
• NE.se: kolmonoxid
• SNL: karbonmonoksid
• DSDE: kulilte