Tlenek węgla (CO, nazwa zwyczajowa czad, nazwa systematyczna: tlenek węgla(II)) –
nieorganiczny
związek chemiczny
,
tlenek
węgla
na II
stopniu utlenienia
. Ma silne własności
toksyczne
.
Budowa
Długość wiązania C-O w tlenku węgla wynosi 1,128
Å
[3]. Ładunek formalny i różnice w
elektroujemności
atomów węgla i tlenu znoszą się wzajemnie, co sprawia, że cząsteczka ma niewielki
moment dipolowy
(0,112
D
) z ładunkiem ujemnym na atomie węgla[4], 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 z lewej strony rysunku[3].
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
Właściwości fizyczne
W temperaturze pokojowej jest to bezbarwny, bezwonny i niedrażniący
gaz
.
Temperatura wrzenia
: -191,5 °C.
Temperatura topnienia
: -204 °C. Jest trudno rozpuszczalny w
wodzie
. Tlenek węgla ma nieco mniejszą
gęstość
od
powietrza
, jako produkt spalania paliw (czad) powstaje jednak w mieszaninie z ciężkim
dwutlenkiem węgla
, co sprawia, że spaliny mają sumaryczną gęstość większą od powietrza i gromadzą się w dolnych partiach pomieszczeń.
Właściwości chemiczne
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
Z zasadami tworzy
mrówczany
(nie jest jednak
bezwodnikiem kwasowym
), a z amoniakiem –
formamid
:
- CO + NaOH → HCOONa
- CO + NH3 → HCONH2
Przyłącza
chlor
tworząc
fosgen
:
- CO + Cl2 → COCl2
Szkodliwość
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
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
[5].
Źródła na skutek działalności człowieka
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 wysokoprężne).
Mechanizm samooczyszczania się atmosfery:
2CO + O2 → en. UV → 2CO2.
Można go otrzymać przez spalanie węgla w niewystarczającej ilości tlenu (jest to źródło czadu w urządzeniach grzewczych oraz podczas pożarów), podczas redukcji pary wodnej węglem w temperaturze kilkuset stopni oraz podczas odwadniania
kwasu szczawiowego
kwasem siarkowym
(VI).
Zobacz też
Przypisy