Karbonmonoksid



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Karbonmonoksid er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Karbonmonoksid som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Karbonmonoksid som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Karbonmonoksid, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Karbonmonoksid, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Karbonmonoksid. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Karbonmonoksid
Ball-and-stick-modell av karbonmonoksid
Romfyllingsmodell av karbonmonoksid
modell av karbonmonoksid
Navn
Foretrukket IUPAC -navn
Karbonmonoksid
Andre navn
Karbon oksyd
Carbon protoxide
oksyd av karbon
protoxide av karbon
karbon mono-oksyd
Carbonous oksyd
carbonei oxidum
oksid de Carbone
Carbon (II) oksyd
carbonii halitus
carboneum oxgenisatum
Carbate
Carbonyl
Kohlenoxyd

Vann gass
Avgass
karbon brennbar luft
tungt brennbare luft
hydrokarbonat
kullsyreHYDRO
hvit fuktig
brann fuktig
pulver gass
belyse gass
Dowson gass
Mond gass
kraft gass
generatorgass
masovn gass
kullgass
phlogiston
Identifikatorer
3D -modell ( JSmol )
3587264
ChEBI
CHEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.010.118 Rediger dette på Wikidata
EC -nummer
  • 211-128-3
421
KEGG
MeSH Karbon+monoksid
RTECS -nummer
  • FG3500000
UNII
FN -nummer 1016
  • InChI = 1S/CO/c1-2 kryss avY
    Nøkkel: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N kryss avY
  • InChI = 1/CO/c1-2
    Nøkkel: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYAT
  • [C-]#[O+]
Egenskaper
CO
Molar masse 28,010 g/mol
Utseende Fargeløs gass
Lukt Luktfri
Tetthet
  • 789 kg/m 3 , væske
  • 1.250 kg/m 3 ved 0 ° C, 1 atm
  • 1,145 kg/m 3 ved 25 ° C, 1 atm
Smeltepunkt 205,02 ° C (337,04 ° F; 68,13 K)
Kokepunkt 191,5 ° C (312,7 ° F; 81,6 K)
27,6 mg/L (25 ° C)
Løselighet løselig i kloroform , eddiksyre , etylacetat , etanol , ammoniumhydroksid , benzen
1,04 atm · m 3 /mol
9,8 · 10 6 cm 3 /mol
1.0003364
0,122 D
Termokjemi
29,1 J/(K · mol)
Std molar
entropi
( S o 298 )
197,7 J/(K · mol)
110,5 kJ/mol
283,4 kJ/mol
Farmakologi
V04CX08 ( WHO )
Farer
Sikkerhetsdatablad Se: dataside
ICSC 0023
GHS -piktogrammer GHS02: BrannfarligGHS06: GiftigGHS08: Helsefare
GHS Signalord Fare
H220 , H331 , H360 , H372
P201 , P202 , P210 , P260 , P261 , P264 , P270 , P271 , P281 , P304 + 340 , P308 + 313 , P311 , P314 , P321 , P377 , P381 , P403 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (branndiamant)
3
4
0
Flammepunkt 191 ° C (311,8 ° F; 82,1 K)
609 ° C (1128 ° F; 882 K)
Eksplosive grenser 12,574,2%
Dødelig dose eller konsentrasjon (LD, LC):
  • 8636 spm (rotte, 15 min)
  • 5207 ppm (rotte, 30 min)
  • 1784 ppm (rotte, 4 timer)
  • 2414 sppm (mus, 4 timer)
  • 5647 spm (marsvin, 4 timer)
  • 4000 ppm (menneske, 30 min)
  • 5000 ppm (menneske, 5 min)
NIOSH (amerikanske helseeksponeringsgrenser):
PEL (tillatt)
TWA 50 ppm (55 mg/m 3 )
REL (anbefalt)
  • TWA 35 ppm (40 mg/m 3 )
  • C 200 ppm (229 mg/m 3 )
IDLH (Umiddelbar fare)
1200 spm
Relaterte forbindelser
Andre anioner
Karbonmonosulfid
Andre kationer
Silisiummonoksid
Germaniummonoksid
Tinn (II) oksid
Bly (II) oksid
Relaterte karbonoksider
Karbondioksid
Carbon suboksydet
Oxocarbons
Supplerende dataside
Brytningsindeks ( n ),
Dielektrisk konstant ( r ), etc.
Termodynamiske
data
Faseadferd
fast væske gass
UV , IR , NMR , MS
Med mindre annet er angitt, gis data for materialer i standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
kryss avY bekreft  ( hva er   ) kryss avYN
Infobox -referanser

Karbonmonoksid ( kjemisk formel CO ) er en fargeløs, luktfri, smakløs, brennbar gass som er litt mindre tett enn luft. Karbonmonoksid består av ett karbonatom og ett oksygenatom. Det er det enkleste molekylet i oksokarbonfamilien . I koordinasjonskomplekser karbonmonoksydet liganden blir kalt karbonyl .

Termisk forbrenning er den vanligste kilden til karbonmonoksid, men det er mange miljømessige og biologiske kilder som genererer og avgir en betydelig mengde karbonmonoksid. Mennesker bruker karbonmonoksid til forskjellige industrielle prosesser, inkludert syntetisk kjemisk produksjon og metallurgi , men det er også et problematisk luftforurensning som stammer fra industriell virksomhet. Ved utslipp til atmosfæren kan karbonmonoksid ha roller som potensielt kan påvirke klimaendringene .

Kullmonoksid har viktige biologiske roller på tvers av fylogenetiske riker. I pattedyrsfysiologi er karbonmonoksid et klassisk eksempel på hormese der lave konsentrasjoner fungerer som en endogen nevrotransmitter ( gasotransmitter ) og høye konsentrasjoner er giftige som resulterer i karbonmonoksidforgiftning .

Historie

Forhistorien

Mennesker har opprettholdt et komplekst forhold til karbonmonoksid siden de først lærte å kontrollere brann rundt 800 000 f.Kr. Primitiv huleboer oppdaget sannsynligvis toksisiteten av karbonmonoksidforgiftning ved innføring av brann i boligene deres. Den tidlige utviklingen av metallurgi og smelteteknologier som dukket opp rundt 6000 f.Kr. gjennom bronsealderen, plaget også mennesker av karbonmonoksideksponering. Bortsett fra toksisiteten til karbonmonoksid, kan urbefolkningen av indianere ha opplevd de neuroaktive egenskapene til karbonmonoksid gjennom sjamanistiske brannritualer .

Antikk historie

Tidlige sivilisasjoner utviklet mytologiske historier for å forklare brannens opprinnelse, for eksempel Prometheus fra gresk mytologi som delte ild med mennesker. Aristoteles (384322 f.Kr.) registrerte først at brennende kull ga giftige røyk. Greske legen Galen (129-199 e.Kr.) spekulert i at det var en endring i sammensetningen av luften som forårsaket skade ved innånding, og mange andre av æra utviklet på basis av kunnskap om karbonmonoksid i sammenheng med kullstøv toksisitet. Cleopatra kan ha dødd av karbonmonoksidforgiftning .

Moderne historie

Georg Ernst Stahl nevnte carbonarii halitus i 1697 med henvisning til giftige damper som antas å være karbonmonoksid. Friedrich Hoffmann gjennomførte den første moderne vitenskapelige undersøkelsen av karbonmonoksidforgiftning fra kull i 1716. Herman Boerhaave utførte de første vitenskapelige forsøkene på effekten av karbonmonoksid (kullgasser) på dyr på 1730 -tallet.

Joseph Priestley regnes for å ha først syntetisert karbonmonoksid i 1772. Carl Wilhelm Scheele isolerte på samme måte karbonmonoksid fra kull i 1773 og trodde det kunne være den karboniske enheten som gjør røyk giftig. Torbern Bergman isolerte karbonmonoksid fra oksalsyre i 1775. Senere i 1776 produserte den franske kjemikeren de Lassone CO ved oppvarming av sinkoksid med koks , men feilaktig konkluderte det med at det gassformige produktet var hydrogen , ettersom det brant med en blå flamme. I nærvær av oksygen, inkludert atmosfæriske konsentrasjoner, brenner karbonmonoksid med en blå flamme og produserer karbondioksid. Antoine Lavoisier gjennomførte lignende ufattelige eksperimenter som Lassone i 1777. Gassen ble identifisert som en forbindelse som inneholder karbon og oksygen av William Cruickshank i 1800.

Thomas Beddoes og James Watt anerkjente karbonmonoksid (som hydrokarbonat ) for å lysne opp venøst blod i 1793. Watt foreslo kullgasser kunne fungere som en motgift mot oksygenet i blod, og Beddoes og Watt antydet på samme måte at hydrokarbonat har en større affinitet for animalsk fiber enn oksygen i 1796. I 1854 foreslo Adrien Chenot på samme måte karbonmonoksid for å fjerne oksygenet fra blodet og deretter oksidere av kroppen til karbondioksid. Mekanismen for karbonmonoksidforgiftning er mye kreditert Claude Bernard hvis memoarer som begynte i 1846 og publiserte i 1857 som formulerte "forhindrer arteriell blod i å bli venøs". Felix Hoppe-Seyler publiserte uavhengige lignende konklusjoner året etter.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Karbonmonoksid er det enkleste oksokarbon og er isoelektronisk med andre trippelbundne diatomiske arter som har 10 valenselektroner, inkludert cyanidanionen , nitrosoniumkationen , bormonofluorid og molekylært nitrogen . Den har en molar masse på 28,0, som ifølge den ideelle gassloven gjør den litt mindre tett enn luft, hvis gjennomsnittlige molare masse er 28,8.

Kullet og oksygenet er forbundet med en trippelbinding som består av to netto pi -bindinger og en sigma -binding . Den bindingslengden mellom karbonatomet og oksygenatomet er 112,8  pm . Denne bindingslengden er konsistent med en trippelbinding, som i molekylært nitrogen (N 2 ), som har en lignende bindingslengde (109,76 pm) og nesten samme molekylmasse . Karbon -oksygen dobbeltbindinger er betydelig lengre , for eksempel 120,8 pm i formaldehyd . Kokepunktet (82 K) og smeltepunktet (68 K) ligner veldig på N 2 (henholdsvis 77 K og 63 K). Den bond-dissosiasjon energi fra 1.072 kJ / mol er sterkere enn den til N 2 (942 kJ / mol), og representerer den sterkeste kjemisk binding kjent.

Den første elektroniske tilstanden av karbonmonoksyd er en singlett tilstand , siden det ikke er noen uparede elektroner.

Liming og dipolmoment

Karbon og oksygen har til sammen 10 elektroner i valensskallet . Etter oktettregelen for både karbon og oksygen, danner de to atomer en trippelbinding , med seks delte elektroner i tre bindende molekylære orbitaler, i stedet for den vanlige dobbeltbindingen som finnes i organiske karbonylforbindelser. Siden fire av de delte elektronene kommer fra oksygenatomet og bare to fra karbon, opptar den ene bindingsbanen to elektroner fra oksygen, og danner en dativ eller dipolar binding . Dette forårsaker en C O polarisering av molekylet, med en liten negativ ladning på karbon og en liten positiv ladning på oksygen. De to andre bindingsorbitalene er hver opptatt av ett elektron fra karbon og ett fra oksygen, og danner (polare) kovalente bindinger med omvendt C O -polarisering siden oksygen er mer elektronegativ enn karbon. I den frie karbonmonoksyd molekyl, en netto negativ ladning - rester på karbon ende og molekylet har en liten dipolmoment på 0,122  D .

Molekylet er derfor asymmetrisk: oksygen har mer elektrontetthet enn karbon og er også litt positivt ladet sammenlignet med at karbon er negativt. Derimot har det isoelektroniske dinitrogenmolekylet ikke noe dipolmoment.

Karbonmonoksid har en beregnet fraksjonell bindingsrekkefølge på 2,6, noe som indikerer at den "tredje" bindingen er viktig, men utgjør noe mindre enn en full binding. Således, i valensbinding vilkår, - CO + er den viktigste struktur, mens: C = O er ikke-oktett, men har en nøytral formell ladning på hver atom, og representerer den nest viktigste resonans bidragsyter. På grunn av det ensomme paret og divalensen av karbon i denne resonansstrukturen, blir karbonmonoksid ofte ansett for å være en usedvanlig stabilisert karben . Isocyanider er forbindelser der O er erstattet av en NR (R = alkyl eller aryl) gruppe og har et lignende bindingsopplegg.

Hvis karbonmonoksid fungerer som en ligand , kan dipolens polaritet reversere med en netto negativ ladning på oksygenenden, avhengig av strukturen i koordinasjonskomplekset . Se også avsnittet "Koordineringskjemi" nedenfor.

Binding polaritet og oksidasjonstilstand

Teoretiske og eksperimentelle studier viser at til tross for større elektronegativitet av oksygen, peker dipolmomentet fra den mer negative karbonenden til den mer positive oksygenenden. De tre bindingene er faktisk polare kovalente bindinger som er sterkt polarisert. Den beregnede polarisasjonen mot oksygenatomet er 71% for -bindingen og 77% for begge -bindingene .

Den oksidasjonstilstand av karbon i karbon-monoksid er to i hver av disse strukturer. Det beregnes ved å telle alle bindingselektronene som tilhørende det mer elektronegative oksygenet. Bare de to ikke-bindende elektronene på karbon er tildelt karbon. I denne tellingen har karbon da bare to valenselektroner i molekylet sammenlignet med fire i det frie atom.

Hendelse

Kullmonoksid forekommer i forskjellige naturlige og kunstige miljøer. Typiske konsentrasjoner i deler per million er som følger:

Sammensetning av tørr atmosfære, etter volum
Konsentrasjon (ppmv) Kilde
0,1 Naturlig atmosfærenivå ( MOPITT )
0,55 Gjennomsnittlig nivå i hjemmene
515 Nær riktig justerte gassovner i hjemmet, moderne utslipp av kjøretøyer
17 Atmosfæren til Venus
100200 Eksos fra biler i sentrum av Mexico by i 1975
700 Atmosfære på Mars
<1000 Bilens avgasser etter å ha passert gjennom katalysatoren
5000 Eksos fra en hjemmebrenning
30 000100 000 Ufortynnet varm bileksos uten katalysator

Atmosfærisk tilstedeværelse

Raden av rødt, oransje og gult over Sør -Amerika , Afrika og Atlanterhavet i denne animasjonen peker på høye nivåer av karbonmonoksid 30. september 2005.

Kullmonoksid (CO) er tilstede i små mengder (ca. 80 ppb) i jordens atmosfære . Mesteparten av resten kommer fra kjemiske reaksjoner med organiske forbindelser som slippes ut av menneskelig aktivitet og naturlig opprinnelse på grunn av fotokjemiske reaksjoner i troposfæren som genererer omtrent 5 × 10 12 kilo per år. Andre naturlige kilder til CO inkluderer vulkaner, skog- og buskbranner og diverse andre forbrenningsformer som fossilt brensel . Små mengder slippes også ut fra havet og fra geologisk aktivitet fordi karbonmonoksid oppstår oppløst i smeltet vulkansk bergart ved høyt trykk i jordens mantel . Fordi naturlige kilder til karbonmonoksid er så varierende fra år til år, er det vanskelig å måle naturlige utslipp av gassen nøyaktig.

Kullmonoksid har en indirekte effekt på strålingskraft ved å øke konsentrasjonene av direkte klimagasser , inkludert metan og troposfærisk ozon . CO kan reagere kjemisk med andre atmosfæriske bestanddeler (hovedsakelig den hydroksyl- radikal , OH . ) Som ellers ville ødelegge metan. Gjennom naturlige prosesser i atmosfæren blir det oksidert til karbondioksid og ozon. Kullmonoksid er kortvarig i atmosfæren (med en gjennomsnittlig levetid på omtrent en til to måneder), og romlig variabel i konsentrasjon.

På grunn av sin lange levetid i midten av troposfæren, brukes karbonmonoksid også som sporstoff for forurensende fjær.

Forurensing

Urban forurensning

Kullmonoksid er et midlertidig atmosfærisk forurensende stoff i noen urbane områder, hovedsakelig fra eksos fra forbrenningsmotorer (inkludert kjøretøyer, bærbare og reservegeneratorer, gressklippere, maskinskiver osv.), Men også fra ufullstendig forbrenning av forskjellige andre drivstoff ( inkludert tre, kull, trekull, olje, parafin, propan, naturgass og søppel).

Store CO -forurensningshendelser kan observeres fra verdensrommet over byer.

Roll i ozondannelse på bakkenivå

Kullmonoksid er, sammen med aldehyder , en del av serien med sykluser av kjemiske reaksjoner som danner fotokjemisk smog . Den reagerer med hydroksylradikal ( OH) for å produsere et radikal mellomprodukt HOCO, som raskt overfører sitt radikale hydrogen til O 2 for å danne peroksyradikal (HO 2 ) og karbondioksid (CO 2 ). Peroksyradikal reagerer deretter med nitrogenoksid (NO) for å danne nitrogendioksid (NO 2 ) og hydroksylradikal. NO 2 gir O ( 3 P) via fotolyse, hvorved det dannes O 3 etter reaksjon med O 2 . Siden hydroksylradikal dannes under dannelsen av NO 2 , er balansen i sekvensen av kjemiske reaksjoner som starter med karbonmonoksid og fører til dannelse av ozon:

CO + 2O 2 + h CO 2 + O 3

(hvor h refererer til fotonen av lys absorbert av NO 2 -molekylet i sekvensen)

Selv om dannelsen av NO 2 er det kritiske trinnet som fører til lavt ozondannelse , øker det også dette ozonet på en annen, noe gjensidig utelukkende måte, ved å redusere mengden NO som er tilgjengelig for å reagere med ozon.

Innendørs forurensning

I lukkede miljøer kan konsentrasjonen av karbonmonoksid stige til dødelige nivåer. I gjennomsnitt dør 170 mennesker i USA hvert år av karbonmonoksid produsert av ikke-bilforbrukerprodukter. Disse produktene inkluderer feilfunksjonelle drivstoff-brennende apparater som ovner, serier, vannvarmere og gass- og parafinvarmere ; motordrevet utstyr som bærbare generatorer (og biler som kjører i tilknyttede garasjer); peiser; og kull som brennes i hjem og andre lukkede områder. Mange dødsfall har skjedd under strømbrudd på grunn av alvorlig vær som orkanen Katrina og strømkrisen i Texas i 2021 .

Astronomi

Utover jorden er karbonmonoksid det nest vanligste diatomiske molekylet i det interstellare mediet , etter molekylært hydrogen . På grunn av sin asymmetri produserer dette polare molekylet langt lysere spektrale linjer enn hydrogenmolekylet, noe som gjør CO mye lettere å oppdage. Interstellar CO ble først oppdaget med radioteleskoper i 1970. Det er nå det mest brukte sporstoffet for molekylær gass generelt i det interstellare mediet av galakser, ettersom molekylært hydrogen bare kan oppdages ved hjelp av ultrafiolett lys, som krever romteleskoper . Karbonmonoksidobservasjoner gir mye av informasjonen om de molekylære skyene der de fleste stjernene dannes .

Beta Pictoris , den nest lyseste stjernen i stjernebildet Pictor , viser et overskudd av infrarød stråling sammenlignet med normale stjerner av sin type, som er forårsaket av store mengder støv og gass (inkludert karbonmonoksid) i nærheten av stjernen.

I atmosfæren til Venus oppstår karbonmonoksid som et resultat av fotodissosiasjon av karbondioksid ved elektromagnetisk stråling med bølgelengder kortere enn 169 nm . Det har også blitt identifisert spektroskopisk på overflaten av Neptuns måne Triton .

Fast karbonmonoksid er en komponent i kometer . Halleys komet er omtrent 15% karbonmonoksid. Ved romtemperatur og ved atmosfæretrykk er karbonmonoksid faktisk bare metastabilt (se Boudouard -reaksjonen ), og det samme gjelder ved lave temperaturer der CO og CO
2
er solide, men likevel kan den eksistere i milliarder av år i kometer. Det er veldig lite CO i atmosfæren til Pluto , som ser ut til å ha blitt dannet av kometer. Dette kan være fordi det er (eller var) flytende vann inne i Pluto.

Kullmonoksid kan reagere med vann for å danne karbondioksid og hydrogen:

CO + H 2 O H
2
+ CO
2

Dette kalles vann-gass-skiftreaksjonen når den forekommer i gassfasen, men den kan også finne sted (veldig sakte) i en vandig løsning. Hvis hydrogendeltrykket er høyt nok (for eksempel i et underjordisk hav), dannes maursyre :

CO + H 2 O HCOOH

Disse reaksjonene kan skje i løpet av noen få millioner år, selv ved temperaturer som finnes på Pluto.

Nisje bruker

Karbonmonoksid har blitt foreslått for bruk som drivstoff på Mars. Karbonmonoksid / oksygen-motorer har blitt foreslått for tidlig overflatetransport bruk som både karbonmonoksid og oksygen kan oversiktlig stilles fra karbondioksidatmosfære Mars av zirkoniumoksid elektrolyse , uten bruk av marsvannressurser for å oppnå hydrogen, noe som ville være nødvendig for å gjøre metan eller noe hydrogenbasert drivstoff.

Kjemi

Karbonmonoksid har et bredt spekter av funksjoner på tvers av alle kjemiområder. De fire fremste kategoriene av reaktivitet involverer metall-karbonylkatalyse , radikal kjemi, kation og anionkjemi .

Koordineringskjemi

Den HOMO av CO er en MO .
Den LUMO av CO er en * anti-bindings MO .

De fleste metaller danner koordinasjonskomplekser som inneholder kovalent festet karbonmonoksid. Bare metaller i lavere oksidasjonstilstander vil danne kompleks med karbonmonoksid ligander . Dette er fordi det må være tilstrekkelig elektrontettheten for å lette tilbake donasjon fra metallet d xz -orbital, til den * molekylorbital fra CO. Enkeltpar på karbonatomet i CO donerer også elektrontettheten til d x²-Y ^ på metallet for å danne en sigmabinding . Denne elektrondonasjonen vises også med cis -effekten , eller labilisering av CO -ligander i cis -stillingen. Nikkelkarbonyl dannes for eksempel ved den direkte kombinasjonen av karbonmonoksid og nikkelmetall :

Ni + 4 CO Ni (CO) 4 (1 bar, 55 ° C)

Av denne grunn må nikkel i slanger eller deler ikke komme i langvarig kontakt med karbonmonoksid. Nikkelkarbonyl brytes lett tilbake til Ni og CO ved kontakt med varme overflater, og denne metoden brukes for industriell rensing av nikkel i Mond -prosessen .

I nikkelkarbonyl og andre karbonyler samhandler elektronparet på karbonet med metallet; karbonmonoksidet donerer elektronparet til metallet. I disse situasjonene blir karbonmonoksyd kalles karbonyl ligand . En av de viktigste metallkarbonylene er jernpentakarbonyl , Fe (CO) 5 :

Struktur av jernpentakarbonyl. Jernpentakarbonyl.

Mange metall-CO-komplekser fremstilles ved dekarbonylering av organiske løsningsmidler, ikke fra CO. For eksempel reagerer iridiumtriklorid og trifenylfosfin i kokende 2-metoksyetanol eller DMF for å gi IrCl (CO) (PPh 3 ) 2 .

Metallkarbonyler i koordinasjonskjemi studeres vanligvis ved bruk av infrarød spektroskopi .

Organisk kjemi og hovedgruppe

I nærvær av sterke syrer og vann reagerer karbonmonoksid med alkener for å danne karboksylsyrer i en prosess kjent som Koch - Haaf -reaksjonen. I Gattermann-Koch reaksjon , arener omdannes til benzaldehyd- derivater i nærvær av AlCl 3 og HCl . Organolitiumforbindelser (f.eks. Butyllitium ) reagerer med karbonmonoksid, men disse reaksjonene har liten vitenskapelig bruk.

Selv om CO reagerer med karbokasjoner og karbanioner , er det relativt ikke -reaktivt mot organiske forbindelser uten inngrep av metallkatalysatorer.

Med hovedgruppereagenser gjennomgår CO flere bemerkelsesverdige reaksjoner. Klorering av CO er den industrielle veien til det viktige sammensatte fosgenet . Med boran CO danner adduktet H 3 BCO , som er isoelektronisk med acetyliumkation [H 3 CCO] + . CO reagerer med natrium for å gi produkter som er resultatet av CC -kobling, slik som natriumacetylendiolat 2 Na+
· C
2
O2
2
. Den reagerer med smeltet kalium for å gi en blanding av en organometallisk forbindelse, kaliumacetylendiolat 2 K+
· C
2
O2
2
, kaliumbenzenheksolat 6 K+
C
6
O6
6
og kalium -rhodizonat 2 K+
· C
6
O2
6
.

Forbindelsene cyclohexanehexone eller triquinoyl (C 6 O 6 ) og cyclopentanepentone eller leuconic acid (C 5 O 5 ), som så langt bare er oppnådd i spormengder, kan betraktes som polymerer av karbonmonoksid.

Laboratorieforberedelse

Karbonmonoksid produseres praktisk i laboratoriet ved dehydrering av maursyre eller oksalsyre , for eksempel med konsentrert svovelsyre . En annen metode er oppvarming av en intim blanding av pulverisert sinkmetall og kalsiumkarbonat , som frigjør CO og etterlater sinkoksid og kalsiumoksyd :

Zn + CaCO 3 ZnO + CaO + CO

Sølvnitrat og jodform gir også karbonmonoksid:

CHI 3 + 3AgNO 3 + H 2 O 3HNO 3 + CO + 3AgI

Til slutt, metalls oksalat alter frigjøre CO ved oppvarming, og etterlater et karbonat som biprodukt:

Na
2
C
2
O
4
Na
2
CO
3
+ CO

Produksjon

Termisk forbrenning er den vanligste kilden til karbonmonoksid. Kullmonoksid dannes ved delvis oksidasjon av karbonholdige forbindelser; den dannes når det ikke er nok oksygen til å produsere karbondioksid (CO 2 ), for eksempel når du bruker en komfyr eller en forbrenningsmotor i et lukket rom. For eksempel, under andre verdenskrig , ble en gassblanding inkludert karbonmonoksid brukt til å holde motorvogner i gang i deler av verden der bensin og diesel var knappe. Ekstern (med noen få unntak) trekull eller tre gassgeneratorer ble montert, og blandingen av atmosfærisk nitrogen, hydrogen, karbonmonoksyd, og små mengder av andre gasser som dannes ved forgassing var rørledning til en gassblander. Gassblandingen som produseres ved denne prosessen er kjent som tremass .

En stor mengde CO -biprodukt dannes under oksidative prosesser for produksjon av kjemikalier. Av denne grunn må prosessen avgasser renses. På den annen side gjøres det betydelig forskningsinnsats for å optimalisere prosessbetingelsene, utvikle katalysator med forbedret selektivitet og forstå reaksjonsveiene som fører til målproduktet og biproduktene.

Mange metoder er utviklet for produksjon av karbonmonoksid.

Industriell produksjon

En viktig industriell CO -kilde er produsentgass , en blanding som hovedsakelig inneholder karbonmonoksid og nitrogen, dannet ved forbrenning av karbon i luft ved høy temperatur når det er et overskudd av karbon. I en ovn passerer luft gjennom en koksbed . Det opprinnelig produserte CO 2 ekvilibrerer med det gjenværende varme karbon for å gi CO. Reaksjonen av CO 2 med karbon for å gi CO beskrives som Boudouard -reaksjonen . Over 800 ° C er CO det dominerende produktet:

CO 2 + C 2 CO (H = 170 kJ/mol)

En annen kilde er " vanngass ", en blanding av hydrogen og karbonmonoksid produsert via den endotermiske reaksjonen av damp og karbon:

H 2 O + C H 2 + CO (AH = 131 kJ / mol)

Andre lignende " syntesegasser " kan fås fra naturgass og annet drivstoff.

Karbonmonoksid kan også produseres ved høytemperaturelektrolyse av karbondioksid med faste oksydelektrolysatorceller : En metode, utviklet ved DTU Energy, bruker en ceriumoksidkatalysator og har ingen problemer med tilsmussing av katalysatoren

2 CO 2 2 CO + O 2

Karbonmonoksid er også et biprodukt ved reduksjonen av metall oksyd- malmer med kull, vist i en forenklet form som følger:

MO + C M + CO

Kullmonoksid produseres også ved direkte oksidasjon av karbon i en begrenset tilførsel av oksygen eller luft.

2 C (er) + O 2 2 CO (g)

Siden CO er en gass, kan reduksjonsprosessen drives ved oppvarming, og utnytte den positive (gunstige) entropien av reaksjonen. De Ellingham Diagrammet viser at CO-dannelse favorisert i forhold til CO 2 i høye temperaturer.

Kjemisk industri

Kullmonoksid er en industrigass som har mange bruksområder i bulkkjemikalieproduksjon. Store mengder av aldehyder fremstilles ved hydroformylering omsetning av alkener , karbonmonoksyd, og H- 2 . Hydroformylering er koblet til Shell høyere olefinprosess for å gi forløpere til vaskemidler .

Fosgen , nyttig for fremstilling av isocyanater, polykarbonater og polyuretaner, produseres ved å føre renset karbonmonoksid og klorgass gjennom en seng av porøst aktivert karbon , som fungerer som en katalysator . Verdens produksjon av denne forbindelsen ble estimert til 2,74 millioner tonn i 1989.

CO + Cl 2 COCl 2

Metanol produseres ved hydrogenering av karbonmonoksid. I en beslektet reaksjon er hydrogeneringen av karbonmonoksid koblet til CC -bindingsdannelse, som i Fischer -Tropsch -prosessen der karbonmonoksid hydrogeneres til flytende hydrokarbonbrensel. Denne teknologien gjør at kull eller biomasse kan konverteres til diesel.

I Cativa -prosessen reagerer karbonmonoksid og metanol i nærvær av en homogen Iridium -katalysator og hydrojodsyre for å gi eddiksyre . Denne prosessen er ansvarlig for det meste av industriell produksjon av eddiksyre .

Metallurgi

Karbonmonoksid er et sterkt reduktivt middel og har blitt brukt i pyrometallurgi for å redusere metaller fra malm siden antikken. Kullmonoksid fjerner oksygen fra metalloksider, reduserer dem til rent metall ved høye temperaturer og danner karbondioksid i prosessen. Karbonmonoksid tilføres vanligvis ikke som det er i gassfasen i reaktoren, men det dannes snarere ved høy temperatur i nærvær av oksygenbærende malm, eller et karbonholdig middel som koks og høy temperatur. Den masovn prosess er et typisk eksempel på en prosess for reduksjon av metall fra malm med karbonmonoksyd.

På samme måte inneholder masovnsgass som er samlet på toppen av masovnen, fortsatt ca. 10% til 30% karbonmonoksid, og brukes som drivstoff på Cowper-ovner og på Siemens-Martin-ovner på åpen ildstålproduksjon .

Gruvedrift

Gruvearbeidere omtaler karbonmonoksid som " whitedamp " eller "stille morder". Den kan finnes i lukkede områder med dårlig ventilasjon i både gruver og underjordiske gruver. De vanligste kildene til karbonmonoksid i gruvedrift er forbrenningsmotoren og sprengstoff, men i kullgruver kan man også finne karbonmonoksid på grunn av oksidasjon av kull ved lave temperaturer. Den uttrykk " Canary i kullgruve " gjaldt et tidlig varsel om en karbonmonoksyd tilstedeværelse.

Biologiske og fysiologiske egenskaper

Fysiologi

Karbonmonoksid er et bioaktivt molekyl som fungerer som et gassformig signalmolekyl . Det produseres naturlig av mange enzymatiske og ikke-enzymatiske veier, hvor den best forståtte er den katabolske virkningen av hemoksygenasehemmen som stammer fra hemoproteiner som hemoglobin . Etter den første rapporten om at karbonmonoksid er en normal nevrotransmitter i 1993, har karbonmonoksid fått betydelig klinisk oppmerksomhet som biologisk regulator.

På grunn av karbonmonoksidets rolle i kroppen har abnormiteter i metabolismen vært knyttet til en rekke sykdommer, inkludert nevrodegenerasjoner, hypertensjon, hjertesvikt og patologisk betennelse. I mange vev fungerer karbonmonoksid som antiinflammatorisk , vasodilatorisk og oppmuntrer til neovaskulær vekst. I dyremodellstudier reduserte karbonmonoksid alvorlighetsgraden av eksperimentelt indusert bakteriell sepsis , pankreatitt, hepatisk iskemi/reperfusjonsskade, kolitt, slitasjegikt, lungeskade, avvisning av lungetransplantasjon og nevropatiske smerter samtidig som det fremmer sårheling i huden. Derfor er det betydelig interesse for det terapeutiske potensialet for karbonmonoksid som blir farmasøytisk middel og klinisk standard for behandling.

Medisin

Studier med karbonmonoksid har blitt utført i mange laboratorier over hele verden på grunn av dets antiinflammatoriske og cytoprotektive egenskaper. Disse egenskapene kan brukes til å forhindre utvikling av en rekke patologiske tilstander, inkludert iskemi reperfusjonsskade, transplantatavvisning, åreforkalkning, alvorlig sepsis, alvorlig malaria eller autoimmunitet. Mange initiativer for levering av farmasøytiske legemidler har utviklet metoder for sikker administrering av karbonmonoksid, og påfølgende kontrollerte kliniske studier har evaluert den terapeutiske effekten av karbonmonoksid.

Mikrobiologi

Microbiota kan også bruke karbonmonoksid som en gasstransmitter . Karbonmonoksidføling er en signalvei tilrettelagt av proteiner som CooA . Omfanget av de biologiske rollene for karbonmonoksidføling er fremdeles ukjent.

Det menneskelige mikrobiomet produserer, forbruker og reagerer på karbonmonoksid. For eksempel produseres karbonmonoksid i visse bakterier via reduksjon av karbondioksid med enzymet karbonmonoksyddehydrogenase med gunstig bioenergi for å drive nedstrøms cellulære operasjoner. I et annet eksempel er karbonmonoksid et næringsstoff for metanogene archaea som reduserer det til metan ved bruk av hydrogen.

Kullmonoksid har visse antimikrobielle egenskaper som har blitt studert for å behandle mot smittsomme sykdommer .

Matvitenskap

Kullmonoksid brukes i emballasjesystemer med modifisert atmosfære i USA, hovedsakelig med ferske kjøttprodukter som biff, svinekjøtt og fisk for å holde dem ferske. Fordelen er todelt, karbonmonoksid som beskytter mot mikrobiell ødeleggelse, og det forbedrer kjøttfargen for forbrukernes appell. Karbonmonoksidet kombineres med myoglobin for å danne karboksymyoglobin, et lys-kirsebærrødt pigment. Karboksymyoglobin er mer stabil enn den oksygenrike formen av myoglobin, oksymyoglobin, som kan bli oksidert til det brune pigmentet metmyoglobin . Denne stabile røde fargen kan vedvare mye lenger enn i normalt pakket kjøtt. Typiske nivåer av karbonmonoksid som brukes i anleggene som bruker denne prosessen er mellom 0,4% og 0,5%.

Teknologien ble først gitt " generelt anerkjent som sikker " (GRAS) status av US Food and Drug Administration (FDA) i 2002 for bruk som et sekundært emballasjesystem, og krever ikke merking. I 2004 godkjente FDA CO som primær emballasjemetode, og erklærte at CO ikke skjuler ødeleggelseslukt. Prosessen er for tiden uautorisert i mange andre land, inkludert Japan, Singapore og EU .

Giftighet

Karbonmonoksidforgiftning er den vanligste typen dødelig luftforgiftning i mange land. De Centers for Disease Control og Prevention anslår at flere tusen mennesker går til sykehusenes akuttavdelinger hvert år for å bli behandlet for kullosforgiftning. I følge Florida Department of Health , "dør hvert år mer enn 500 amerikanere hvert år av utilsiktet eksponering for karbonmonoksid og tusenvis flere i USA krever legehjelp for ikke-dødelig karbonmonoksidforgiftning." American Association of Poison Control Centers (AAPCC) rapporterte 15.769 tilfeller av karbonmonoksidforgiftning som resulterte i 39 dødsfall i 2007. I 2005 rapporterte CPSC 94 generatorrelaterte karbonmonoksidforgiftningsdødsfall.

Karbonmonoksid er fargeløst, luktfritt og smakløst. Som sådan er det relativt uoppdagbart. Det kombineres lett med hemoglobin for å produsere karboksyhemoglobin som potensielt påvirker gassutveksling ; derfor kan eksponering være svært giftig. Konsentrasjoner så lave som 667 ppm kan føre til at opptil 50% av kroppens hemoglobin omdannes til karboksyhemoglobin. Et nivå på 50% karboksyhemoglobin kan resultere i anfall, koma og dødsfall. I USA begrenser OSHA langsiktige eksponeringsnivåer på arbeidsplassen over 50 ppm.

I tillegg til å påvirke oksygentilførselen, binder karbonmonoksid også til andre hemoproteiner som myoglobin og mitokondrielt cytokromoksidase , metalliske og ikke-metalliske cellulære mål for å påvirke mange celleoperasjoner.

Bemerkelsesverdige dødsfall

Selv om avgjørende bevis ikke er tilgjengelig, har følgende dødsfall blitt knyttet til karbonmonoksidforgiftning:

Våpenisering

I gammel historie henrettet Hannibal romerske fanger med kullgasser under den andre puniske krigen .

Kullmonoksid hadde blitt brukt til folkemord under Holocaust i noen utryddelsesleirer , den mest bemerkelsesverdige av gassbiler i Chemno , og i Action T4 " eutanasi " -programmet.

Ved trykk på over 5 gigapascal omdannes karbonmonoksid til en fast polymer av karbon og oksygen . Dette er metastabilt ved atmosfærisk trykk, men er et kraftig eksplosiv.

Diverse

Lasere

Karbonmonoksid har også blitt brukt som lasermedium i kraftige infrarøde lasere .

Se også

Referanser

Eksterne linker

Opiniones de nuestros usuarios

Malin Bye

Endelig en artikkel om Karbonmonoksid som er gjort lett å lese.

Knut Arntsen

Jeg synes måten denne oppføringen på Karbonmonoksid er formulert på veldig interessant, den minner meg om skoleårene mine. Hvilke vakre tider, takk for at du tok meg tilbake til dem.

Paul Antonsen

Informasjonen om Karbonmonoksid er veldig interessant og pålitelig, som resten av artiklene jeg har lest så langt, som allerede er mange, fordi jeg har ventet på Tinder-datoen min i nesten en time og den vises ikke, så det gir meg som har reist meg opp. Jeg benytter anledningen til å legge igjen noen stjerner for selskapet og drite på livet mitt.

Karin Edvardsen

Jeg var glad for å finne denne artikkelen på Karbonmonoksid.