Tlenek węgla

Tlenek węgla (; potocznie: czad), 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. Ładunek formalny i różnice elektroujemności atomów węgla i tlenu znoszą się wzajemnie, co sprawia, że cząsteczka ma niewielki moment dipolowy (0,10980 D) z ładunkiem ujemnym na atomie węgla, 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.

Tlenek węgla jest izoelektronowy z cząsteczką azotu , co oznacza, że obie cząsteczki mają tę samą liczbę elektronów i podobny charakter wiązania. Właściwości fizyczne CO i  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:
 

W drastycznych warunkach, ze stężonymi zasadami tworzy mrówczany (nie jest jednak bezwodnikiem kwasowym), a z amoniakiem – formamid:
 CO + NaOH → HCOONa
 

Przyłącza chlor tworząc fosgen:

Szkodliwość 

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 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 . W niewielkich ilościach jest także produkowany w organizmach żywych – ma działanie przeciwzapalne, jest naturalnym antagonistą tlenku azotu.

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:
.

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):
 

Na skalę przemysłową otrzymywany może być przez spalanie koksu przy niedoborze powietrza:
 
 

Można go też otrzymać w wyniku redukcji siarczanu sodu lub tlenku magnezu węglem:
 
 MgO + C → Mg + CO↑

a także w reakcji węglanu wapnia z cynkiem:
 

W laboratorium można uzyskać go przez odwodnienie kwasu mrówkowego lub kwasu szczawiowego stężonym kwasem siarkowym, a także przez termiczny rozkład karbonylku niklu, .

Zobacz też 
 karbonylki

Przypisy

Bibliografia 
 

Nieorganiczne związki węgla
Ogólnotrujące bojowe środki trujące
Węgla, tlenek