Kohlenmonoxid, Kohlenmonoxid (CO) ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, das etwas weniger dicht ist als Luft. Es ist für Hämoglobin-Tiere (einschließlich Menschen) toxisch, wenn die Konzentrationen über etwa 35 ppm liegen, obwohl es auch im normalen Tierstoffwechsel in geringen Mengen produziert wird und vermutlich einige normale biologische Funktionen hat. In der Atmosphäre ist es räumlich variabel und zerfällt schnell und spielt eine Rolle bei der Bildung von Ozon in Bodennähe. Kohlenmonoxid besteht aus einem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom, die durch eine Dreifachbindung verbunden sind, die aus zwei kovalenten Bindungen sowie einer kovalenten Dativbindung besteht. Es ist das einfachste Kohlenmonoxid. Es ist isoelektronisch mit dem Cyanidanion, dem Nitrosoniumkation und molekularem Stickstoff. In Koordinationskomplexen wird der Kohlenmonoxid-Ligand als Carbonyl bezeichnet.

Geschichte

Aristoteles (384-322 v. Chr.) beschrieb erstmals den Prozess der Kohleverbrennung, bei dem giftige Dämpfe entstehen. In der Antike gab es eine Hinrichtungsmethode - den Verbrecher in einem Badezimmer mit glimmenden Kohlen zu schließen. Allerdings war damals der Todesmechanismus unklar. Der griechische Arzt Galen (129-199 n. Chr.) schlug vor, dass es eine Veränderung in der Zusammensetzung der Luft gab, die eine Person beim Einatmen schädigte. 1776 stellte der französische Chemiker de Lasson CO her, indem er Zinkoxid mit Koks erhitzte, aber der Wissenschaftler schloss fälschlicherweise, dass das gasförmige Produkt Wasserstoff war, weil es mit einer blauen Flamme brannte. Das Gas wurde 1800 vom schottischen Chemiker William Cumberland Cruikshank als eine Verbindung identifiziert, die Kohlenstoff und Sauerstoff enthält. Seine Toxizität bei Hunden wurde um 1846 von Claude Bernard gründlich untersucht. Während des Zweiten Weltkriegs wurde ein kohlenmonoxidhaltiges Gasgemisch zur Aufrechterhaltung der Mechanik verwendet Fahrzeug Betrieb in Teilen der Welt, in denen Benzin und Diesel knapp waren. Externe (mit einigen Ausnahmen) aus Holzkohle oder Holz gewonnene Gasgeneratoren wurden installiert, und dem Gasmischer wurde eine Mischung aus atmosphärischem Stickstoff, Kohlenmonoxid und geringen Mengen anderer Vergasungsgase zugeführt. Das dabei entstehende Gasgemisch wird als Holzgas bezeichnet. Kohlenmonoxid wurde auch während des Holocaust in großem Umfang in einigen deutschen Nazi-Vernichtungslagern eingesetzt, insbesondere in den Chelmno-Gaswagen und im T4-„Euthanasie“-Tötungsprogramm.

Quellen

Kohlenmonoxid entsteht bei der partiellen Oxidation kohlenstoffhaltiger Verbindungen; es entsteht, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um Kohlendioxid (CO2) zu bilden, z. B. bei Arbeiten an einem Herd oder Verbrennungsmotor in geschlossenen Räumen. In Anwesenheit von Sauerstoff, einschließlich atmosphärischer Konzentrationen, verbrennt Kohlenmonoxid mit einer blauen Flamme und erzeugt Kohlendioxid. Kohlegas, das bis in die 1960er Jahre weit verbreitet für die Beleuchtung, das Kochen und das Heizen von Innenräumen verwendet wurde, enthielt Kohlenmonoxid als wesentlichen Brennstoffbestandteil. Einige Prozesse in der modernen Technologie, wie beispielsweise das Schmelzen von Eisen, erzeugen immer noch Kohlenmonoxid als Nebenprodukt. Weltweit sind die größten Quellen von Kohlenmonoxid natürliche Quellen, aufgrund photochemischer Reaktionen in der Troposphäre, die etwa 5 × 1012 kg Kohlenmonoxid pro Jahr erzeugen. Andere natürliche Quellen Zu CO gehören Vulkane, Waldbrände und andere Verbrennungsformen. In der Biologie wird Kohlenmonoxid auf natürliche Weise durch die Wirkung der Hämoxygenase 1 und 2 auf Häm aus dem Abbau von Hämoglobin erzeugt. Dieser Prozess produziert bei normalen Menschen eine bestimmte Menge Carboxyhämoglobin, auch wenn sie kein Kohlenmonoxid einatmen. Seit dem ersten Bericht im Jahr 1993, dass Kohlenmonoxid ein normaler Neurotransmitter und eines von drei Gasen ist, die auf natürliche Weise Entzündungsreaktionen im Körper modulieren (die anderen beiden sind Stickoxid und Schwefelwasserstoff), hat Kohlenmonoxid zugenommen großartige Aufmerksamkeit Wissenschaftler als biologischer Regulator. In vielen Geweben wirken alle drei Gase als entzündungshemmende Mittel, Vasodilatoren und Förderer des neovaskulären Wachstums. Kleine Mengen Kohlenmonoxid werden als Medikament klinisch getestet. Übermäßige Mengen an Kohlenmonoxid verursachen jedoch Vergiftungen. Kohlenmonoxid.

Molekulare Eigenschaften

Kohlenmonoxid hat ein Molekulargewicht von 28,0 und ist damit etwas leichter als Luft, deren Durchschnitt molekulare Masse ist der 28.8. Nach dem idealen Gasgesetz hat CO also eine geringere Dichte als Luft. Die Bindungslänge zwischen dem Kohlenstoffatom und dem Sauerstoffatom beträgt 112,8 pm. Diese Bindungslänge stimmt mit einer Dreifachbindung überein, wie in molekularem Stickstoff (N2), der eine ähnliche Bindungslänge und fast das gleiche Molekulargewicht hat. Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen sind viel länger, beispielsweise 120,8 m für Formaldehyd. Siedepunkt (82 K) und Schmelzpunkt (68 K) sind denen von N2 (77 K bzw. 63 K) sehr ähnlich. Die Bindungsdissoziationsenergie von 1072 kJ/mol ist stärker als die von N2 (942 kJ/mol) und stellt die stärkste bekannte chemische Bindung dar. Der Grundzustand des Kohlenmonoxidelektrons ist Singulett, da es keine ungepaarten Elektronen gibt.

Bindung und Dipolmoment

Kohlenstoff und Sauerstoff haben zusammen insgesamt 10 Elektronen in der Valenzschale. Gemäß der Oktettregel für Kohlenstoff und Sauerstoff bilden zwei Atome eine Dreifachbindung mit sechs gemeinsamen Elektronen in drei bindenden Molekülorbitalen und nicht die übliche Doppelbindung, die in organischen Carbonylverbindungen zu finden ist. Da vier der gemeinsamen Elektronen vom Sauerstoffatom und nur zwei vom Kohlenstoff stammen, wird ein Bindungsorbital von zwei Elektronen der Sauerstoffatome besetzt, wodurch eine Dativ- oder Dipolbindung entsteht. Dies führt zu einer C ← O-Polarisierung des Moleküls mit einer kleinen negativen Ladung auf Kohlenstoff und einer kleinen positiven Ladung auf Sauerstoff. Die anderen beiden bindenden Orbitale besetzen jeweils ein Elektron von Kohlenstoff und eines von Sauerstoff und bilden (polar) kovalente Bindungen mit umgekehrter C → O-Polarisation, da Sauerstoff elektronegativer ist als Kohlenstoff. In freiem Kohlenmonoxid bleibt die negative Nettoladung δ- am Kohlenstoffende und das Molekül hat ein kleines Dipolmoment von 0,122 D. Somit ist das Molekül asymmetrisch: Sauerstoff hat eine höhere Elektronendichte als Kohlenstoff und auch eine kleine positive Ladung , verglichen mit Kohlenstoff, der negativ ist. Im Gegensatz dazu hat das isoelektronische Distickstoffmolekül kein Dipolmoment. Wenn Kohlenmonoxid als Ligand fungiert, kann sich die Polarität des Dipols mit einer negativen Nettoladung am Sauerstoffende umkehren, abhängig von der Struktur des Koordinationskomplexes.

Bindungspolarität und Oxidationsstufe

Theoretische u Experimentelle Studien zeigen, dass trotz der größeren Elektronegativität von Sauerstoff das Dipolmoment vom negativeren Ende des Kohlenstoffs zum positiveren Ende des Sauerstoffs fortschreitet. Diese drei Bindungen sind eigentlich polare kovalente Bindungen, die stark polarisiert sind. Die berechnete Polarisation zum Sauerstoffatom beträgt 71 % für die σ-Bindung und 77 % für beide π-Bindungen. Der Oxidationszustand von Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid in jeder dieser Strukturen ist +2. Sie wird wie folgt berechnet: Alle Bindungselektronen werden als zu elektronegativeren Sauerstoffatomen gehörend angesehen. Kohlenstoff werden nur zwei nicht bindende Elektronen auf Kohlenstoff zugeordnet. Bei dieser Zählung hat Kohlenstoff im Molekül nur zwei Valenzelektronen im Vergleich zu vier in einem freien Atom.

Biologische und physiologische Eigenschaften

Toxizität

Kohlenmonoxidvergiftung ist in vielen Ländern die häufigste tödliche Luftvergiftung. Kohlenmonoxid ist eine farblose Substanz, geruchs- und geschmacklos, aber sehr giftig. Es verbindet sich mit Hämoglobin, um Carboxyhämoglobin zu bilden, das die Stelle im Hämoglobin „an sich reißt“, die normalerweise Sauerstoff transportiert, aber für die Abgabe von Sauerstoff an Körpergewebe ineffizient ist. Konzentrationen von nur 667 ppm können dazu führen, dass bis zu 50 % des körpereigenen Hämoglobins in Carboxyhämoglobin umgewandelt werden. 50 % Carboxyhämoglobinspiegel können zu Krämpfen, Koma und Tod führen. In den Vereinigten Staaten begrenzt das Arbeitsministerium die langfristige Exposition gegenüber Kohlenmonoxid am Arbeitsplatz auf 50 Teile pro Million. Für einen kurzen Zeitraum ist die Aufnahme von Kohlenmonoxid kumulativ, da seine Halbwertszeit an frischer Luft etwa 5 Stunden beträgt. Die häufigsten Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung können denen anderer Arten von Vergiftungen und Infektionen ähneln und umfassen Symptome wie Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Schwindel, Müdigkeit und Schwächegefühl. Betroffene Familien glauben oft, Opfer einer Lebensmittelvergiftung zu sein. Babys können reizbar sein und sich schlecht ernähren. Zu den neurologischen Symptomen gehören Verwirrtheit, Orientierungslosigkeit, verschwommenes Sehen, Ohnmacht (Bewusstlosigkeit) und Krampfanfälle. Einige Beschreibungen einer Kohlenmonoxidvergiftung umfassen Netzhautblutungen sowie eine abnormale kirschrote Farbe des Blutes. Bei den meisten klinischen Diagnosen sind diese Merkmale selten. Eine der Schwierigkeiten bei der Nützlichkeit dieses "Kirsch"-Effekts besteht darin, dass er ein ansonsten ungesundes Aussehen korrigiert oder maskiert, da der Haupteffekt des Entfernens von venösem Hämoglobin darin besteht, die erstickte Person normaler erscheinen zu lassen, oder toter Mann wirkt lebendig, ähnlich der Wirkung roter Farbstoffe in Einbalsamierungsmitteln. Dieser Färbeeffekt in anoxischem CO-vergiftetem Gewebe ist auf die kommerzielle Verwendung von Kohlenmonoxid beim Färben von Fleisch zurückzuführen. Kohlenmonoxid bindet auch an andere Moleküle wie Myoglobin und mitochondriale Cytochromoxidase. Die Exposition gegenüber Kohlenmonoxid kann zu erheblichen Schäden am Herzen und am zentralen Nervensystem führen, insbesondere im Globus pallidus, was häufig mit chronischen Langzeiterkrankungen einhergeht. Kohlenmonoxid kann schwerwiegende nachteilige Auswirkungen auf den Fötus einer schwangeren Frau haben.

normale menschliche Physiologie

Kohlenmonoxid wird auf natürliche Weise im menschlichen Körper als Signalmolekül produziert. Daher kann Kohlenmonoxid im Körper eine physiologische Rolle als Neurotransmitter oder Blutgefäßrelaxans spielen. Aufgrund der Rolle von Kohlenmonoxid im Körper werden Anomalien in seinem Stoffwechsel mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Neurodegeneration, Bluthochdruck, Herzinsuffizienz und Entzündungen.

CO fungiert als körpereigenes Signalmolekül.

CO moduliert die Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems

CO hemmt die Blutplättchenaggregation und -adhäsion

CO kann als potenzielles Therapeutikum eine Rolle spielen

Mikrobiologie

Kohlenmonoxid ist ein Nährstoff für methanogene Archaeen, ein Baustein für Acetyl-Coenzym A. Dies ist ein Thema für ein neues Gebiet der bioorganometallischen Chemie. So können extremophile Mikroorganismen beispielsweise an den Hitzequellen von Vulkanen Kohlenmonoxid verstoffwechseln. In Bakterien entsteht Kohlenmonoxid durch die Reduktion von Kohlendioxid durch das Enzym Kohlenmonoxid-Dehydrogenase, ein Fe-Ni-S-haltiges Protein. CooA ist ein Kohlenmonoxidrezeptorprotein. Der Umfang seiner biologischen Aktivität ist noch unbekannt. Es kann Teil des Signalwegs in Bakterien und Archaeen sein. Seine Prävalenz bei Säugetieren ist nicht nachgewiesen.

Häufigkeit

Kohlenmonoxid kommt in verschiedenen natürlichen und vom Menschen geschaffenen Umgebungen vor.

Kohlenmonoxid ist in geringen Mengen in der Atmosphäre vorhanden, hauptsächlich als Produkt vulkanische Aktivität, ist aber auch ein Produkt natürlicher und von Menschen verursachter Brände (z. B. Waldbrände, Verbrennung von Ernterückständen und Verbrennung von Zuckerrohr). Auch die Verbrennung fossiler Brennstoffe trägt zur Bildung von Kohlenmonoxid bei. Kohlenmonoxid kommt in gelöster Form in geschmolzenem Vulkangestein vor hohe Drücke im Erdmantel. Da natürliche Kohlenmonoxidquellen variabel sind, ist es äußerst schwierig, Erdgasemissionen genau zu messen. Kohlenmonoxid ist ein schnell zerfallendes Treibhausgas und übt auch einen indirekten Strahlungsantrieb aus, indem es die Konzentrationen von Methan und troposphärischem Ozon durch chemische Reaktionen mit anderen atmosphärischen Bestandteilen (z. B. Hydroxylradikalen, OH) erhöht, die sie sonst zerstören würden. Durch natürliche Prozesse in der Atmosphäre wird es schließlich zu Kohlendioxid oxidiert. Kohlenmonoxid ist in der Atmosphäre sowohl kurzlebig (dauert im Durchschnitt etwa zwei Monate) als auch in einer räumlich variablen Konzentration. In der Atmosphäre der Venus entsteht Kohlenmonoxid durch die Photodissoziation von Kohlendioxid durch elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 169 nm. Wegen seiner langen Verweildauer in der mittleren Troposphäre wird Kohlenmonoxid auch als Transporttracer für Schadstofffahnen verwendet.

Städtische Verschmutzung

Kohlenmonoxid ist in einigen städtischen Gebieten ein vorübergehender Luftschadstoff, hauptsächlich aus den Auspuffrohren von Verbrennungsmotoren (einschließlich Fahrzeugen, tragbaren und Standby-Generatoren, Rasenmähern, Waschmaschinen usw.) und aus der unvollständigen Verbrennung verschiedener anderer Brennstoffe (einschließlich Brennholz, Kohle, Holzkohle, Öl, Wachs, Propan, Erdgas und Müll). Aus dem All sind über Städten große CO2-Belastungen zu beobachten.

Rolle bei der Bildung von bodennahem Ozon

Kohlenmonoxid ist zusammen mit Aldehyden Teil einer Reihe chemischer Reaktionszyklen, die photochemischen Smog bilden. Es reagiert mit dem Hydroxylradikal (OH) zum radikalischen Zwischenprodukt HOCO, das das Radikal Wasserstoff O2 schnell in ein Peroxidradikal (HO2) und Kohlendioxid (CO2) überführt. Das Peroxidradikal reagiert dann mit Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO2) und einem Hydroxylradikal. NO 2 ergibt O(3P) durch Photolyse, wodurch O3 entsteht, nachdem es mit O2 reagiert hat. Da bei der Bildung von NO2 das Hydroxylradikal gebildet wird, führt die Bilanz der Abfolge chemischer Reaktionen ausgehend von Kohlenmonoxid zur Bildung von Ozon: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (wobei hν das Photon von bezeichnet Licht, das vom NO2-Molekül in der Folge absorbiert wird), obwohl die Schaffung von NO2 ein wichtiger Schritt ist, der zur Bildung von Ozon führt niedriges Niveau, erhöht es auch die Ozonmenge auf eine andere, etwas sich gegenseitig ausschließende Weise, indem es die Menge an NO verringert, die zur Reaktion mit Ozon verfügbar ist.

Innenraumluftverschmutzung

In geschlossenen Räumen kann die Kohlenmonoxidkonzentration leicht tödliche Werte erreichen. In den Vereinigten Staaten sterben jedes Jahr durchschnittlich 170 Menschen an Konsumgütern, die kein Kraftfahrzeug sind und Kohlenmonoxid produzieren. Laut dem Gesundheitsministerium von Florida "sterben jedes Jahr mehr als 500 Amerikaner an einer versehentlichen Exposition gegenüber Kohlenmonoxid, und Tausende weitere in den USA benötigen medizinische Notversorgung wegen einer nicht tödlichen Kohlenmonoxidvergiftung." Zu diesen Produkten gehören fehlerhafte Brennstoffverbrennungsgeräte wie Öfen, Herde, Warmwasserbereiter sowie Gas- und Kerosin-Raumheizgeräte; mechanisch angetriebene Geräte wie tragbare Generatoren; Kamine; und Holzkohle, die in Wohnungen und anderen geschlossenen Räumen verbrannt wird. Die American Association of Poison Control Centers (AAPCC) meldete 15.769 Fälle von Kohlenmonoxidvergiftungen, die 2007 zu 39 Todesfällen führten. Im Jahr 2005 meldete CPSC 94 Todesfälle im Zusammenhang mit einer Kohlenmonoxidvergiftung durch einen Generator. 47 dieser Todesfälle ereigneten sich bei Stromausfällen aufgrund von Unwettern, einschließlich Hurrikan Katrina. Allerdings sterben Menschen an Kohlenmonoxidvergiftungen durch Non-Food-Artikel wie Autos, die in an Häuser angeschlossenen Garagen laufen gelassen werden. Die Centers for Disease Control and Prevention berichten, dass jedes Jahr mehrere tausend Menschen wegen einer Kohlenmonoxidvergiftung in die Notaufnahme eines Krankenhauses gehen.

Präsenz im Blut

Kohlenmonoxid wird durch die Atmung aufgenommen und gelangt durch den Gasaustausch in der Lunge in den Blutkreislauf. Es wird auch während des Stoffwechsels von Hämoglobin produziert und gelangt aus Geweben in das Blut und ist somit in allen normalen Geweben vorhanden, auch wenn es nicht in den Körper eingeatmet wird. Der normale Kohlenmonoxidspiegel im Blut liegt zwischen 0 % und 3 % und ist bei Rauchern höher. Der Kohlenmonoxidgehalt kann nicht durch eine körperliche Untersuchung festgestellt werden. Labortests erfordern eine Blutprobe (arteriell oder venös) und eine Laboranalyse für ein CO-Oximeter. Darüber hinaus ist nicht-invasives Carboxyhämoglobin (SPCO) mit gepulster CO-Oxymetrie effektiver als invasive Methoden.

Astrophysik

Außerhalb der Erde ist Kohlenmonoxid nach molekularem Wasserstoff das zweithäufigste Molekül im interstellaren Medium. Aufgrund seiner Asymmetrie erzeugt das Kohlenmonoxidmolekül viel hellere Spektrallinien als das Wasserstoffmolekül, wodurch CO viel einfacher nachweisbar ist. Interstellares CO wurde erstmals 1970 von Radioteleskopen nachgewiesen. Es ist derzeit der am häufigsten verwendete Tracer für molekulares Gas im interstellaren Medium von Galaxien, und molekularer Wasserstoff kann nur mit ultraviolettem Licht nachgewiesen werden, was Weltraumteleskope erfordert. Beobachtungen von Kohlenmonoxid liefern die meisten Informationen über die Molekülwolken, in denen die meisten Sterne entstehen. Beta Pictoris, der zweithellste Stern im Sternbild Pictor, weist im Vergleich zu normalen Sternen seines Typs einen Überschuss an Infrarotstrahlung auf, was auf die große Menge an Staub und Gas (einschließlich Kohlenmonoxid) in der Nähe des Sterns zurückzuführen ist.

Produktion

Viele Verfahren wurden entwickelt, um Kohlenmonoxid zu erzeugen.

industrielle Produktion

Die wichtigste industrielle CO-Quelle ist Produktionsgas, ein Gemisch, das hauptsächlich Kohlenmonoxid und Stickstoff enthält und entsteht, wenn Kohlenstoff in Luft bei hoher Temperatur verbrannt wird, wenn ein Kohlenstoffüberschuss vorhanden ist. Im Ofen wird Luft durch eine Koksschicht gepresst. Anfänglich produziertes CO2 wird mit der verbleibenden heißen Kohle ausgeglichen, um CO zu produzieren. Die Reaktion von CO2 mit Kohlenstoff zu CO wird als Boudouard-Reaktion bezeichnet. Oberhalb von 800 °C ist CO das dominierende Produkt:

CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 kJ/mol)

Eine weitere Quelle ist "Wassergas", ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das durch eine endotherme Reaktion von Dampf und Kohlenstoff entsteht:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Andere ähnliche "Syngase" können aus Erdgas und anderen Brennstoffen gewonnen werden. Kohlenmonoxid ist auch ein Nebenprodukt der Reduktion von Metalloxiderzen mit Kohlenstoff:

MO + C → M + CO

Kohlenmonoxid entsteht auch durch die direkte Oxidation von Kohlenstoff in einer begrenzten Menge Sauerstoff oder Luft.

2C (s) + O 2 → 2CO (g)

Da CO ein Gas ist, kann der Reduktionsprozess durch Erhitzen über die positive (günstige) Entropie der Reaktion gesteuert werden. Das Ellingham-Diagramm zeigt, dass die CO-Produktion gegenüber CO2 bei hohen Temperaturen bevorzugt wird.

Vorbereitung im Labor

Kohlenmonoxid wird zweckmäßigerweise im Labor durch Dehydratisierung von Ameisensäure oder Oxalsäure, beispielsweise mit konzentrierter Schwefelsäure, gewonnen. Eine andere Möglichkeit ist das Erhitzen eine homogene Mischung pulverisiertes Zinkmetall und Calciumcarbonat, das CO freisetzt und Zinkoxid und Calciumoxid hinterlässt:

Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO

Silbernitrat und Jodoform geben auch Kohlenmonoxid:

CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI

Koordinationschemie

Die meisten Metalle bilden Koordinationskomplexe, die kovalent gebundenes Kohlenmonoxid enthalten. Nur Metalle in niedrigeren Oxidationsstufen verbinden sich mit Kohlenmonoxid-Liganden. Dies liegt daran, dass eine ausreichende Elektronendichte erforderlich ist, um die umgekehrte Abgabe vom metallischen DXZ-Orbital zum π*-Molekülorbital von CO zu erleichtern. Das freie Elektronenpaar am Kohlenstoffatom in CO spendet auch Elektronendichte in dx²-y² an das Metall, um eine Sigma-Bindung zu bilden. Diese Elektronenspende manifestiert sich auch durch den cis-Effekt oder die Labilisierung von CO-Liganden in der cis-Position. Nickelcarbonyl entsteht beispielsweise durch die direkte Verbindung von Kohlenmonoxid und metallischem Nickel:

Ni + 4 CO → Ni(CO) 4 (1 bar, 55 °C)

Aus diesem Grund darf das Nickel im Rohr oder Teilen davon nicht über längere Zeit mit Kohlenmonoxid in Kontakt kommen. Nickelcarbonyl zersetzt sich bei Kontakt mit heißen Oberflächen leicht wieder zu Ni und CO, und dieses Verfahren wird für die kommerzielle Nickelraffination im Mond-Verfahren verwendet. In Nickelcarbonyl und anderen Carbonylen interagiert das Elektronenpaar am Kohlenstoff mit dem Metall; Kohlenmonoxid gibt ein Elektronenpaar an das Metall ab. In solchen Situationen wird Kohlenmonoxid als Carbonylligand bezeichnet. Eines der wichtigsten Metallcarbonyle ist Eisenpentacarbonyl, Fe(CO) 5. Viele Metall-CO-Komplexe werden eher durch Decarbonylierung organischer Lösungsmittel als aus CO hergestellt. Beispielsweise reagieren Iridiumtrichlorid und Triphenylphosphin in refluxierendem 2-Methoxyethanol oder DMF zu IrCl(CO)(PPh3)2 Metallcarbonyle in der Koordinationschemie werden üblicherweise mit Infrarotspektroskopie untersucht.

Organische Chemie und Chemie der Hauptgruppen der Elemente

In Gegenwart von starken Säuren und Wasser reagiert Kohlenmonoxid mit Alkenen unter Bildung Carbonsäuren in einem Prozess, der als Koch-Haaf-Reaktion bekannt ist. Bei der Guttermann-Koch-Reaktion werden Arene in Gegenwart von AlCl3 und HCl in Benzaldehydderivate umgewandelt. Organolithiumverbindungen (wie Butyllithium) reagieren mit Kohlenmonoxid, aber diese Reaktionen haben wenig wissenschaftliche Anwendung. Obwohl CO mit Carbokationen und Carbanionen reagiert, ist es relativ reaktionsträge gegenüber organische Verbindungen ohne das Eingreifen von Metallkatalysatoren. Mit Reagenzien aus der Hauptgruppe geht CO mehrere bemerkenswerte Reaktionen ein. Die CO-Chlorierung ist ein industrieller Prozess, der die wichtige Phosgenverbindung produziert. Mit Boran bildet CO ein Addukt, H3BCO, das mit dem Acylium + -Kation isoelektronisch ist. CO reagiert mit Natrium zu Produkten, die von der C-C-Bindung abgeleitet sind. Als Polymere des Kohlenmonoxids können die bisher nur in Spuren gewonnenen Verbindungen Cyclohexahehexon bzw. Trichinoyl (C6O6) und Cyclopentanpenton bzw. Leuconsäure (C5O5) angesehen werden. Bei Drücken über 5 GPa wird Kohlenmonoxid in ein festes Polymer aus Kohlenstoff und Sauerstoff umgewandelt. Es ist eine metastabile Substanz Luftdruck, aber es ist ein starker Sprengstoff.

Verwendungszweck

Chemische Industrie

Kohlenmonoxid ist ein Industriegas, das viele Anwendungen in der Massenproduktion hat Chemikalien. Große Mengen an Aldehyden werden durch die Reaktion der Hydroformylierung von Alkenen, Kohlenmonoxid und H2 erhalten. Die Hydroformylierung im Shell-Prozess ermöglicht die Herstellung von Waschmittelvorprodukten. Phosgen, das zur Herstellung von Isocyanaten, Polycarbonaten und Polyurethanen geeignet ist, wird hergestellt, indem gereinigtes Kohlenmonoxid und Chlorgas durch ein Bett aus poröser Aktivkohle geleitet werden, das als Katalysator dient. Die Weltproduktion dieser Verbindung wurde 1989 auf 2,74 Millionen Tonnen geschätzt.

CO + Cl2 → COCl2

Methanol wird durch die Hydrierung von Kohlenmonoxid hergestellt. In einer verwandten Reaktion beinhaltet die Hydrierung von Kohlenmonoxid die Bildung einer C-C-Bindung, wie beim Fischer-Tropsch-Verfahren, bei dem Kohlenmonoxid zu flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen hydriert wird. Diese Technologie ermöglicht die Umwandlung von Kohle oder Biomasse in Dieselkraftstoff. Beim Monsanto-Prozess reagieren Kohlenmonoxid und Methanol in Gegenwart eines Katalysators auf Rhodiumbasis und homogener Jodwasserstoffsäure zu Essigsäure. Dieser Prozess ist für einen Großteil der industriellen Produktion von Essigsäure verantwortlich. Im industriellen Maßstab wird reines Kohlenmonoxid zur Reinigung von Nickel im Mond-Verfahren verwendet.

Fleisch färben

Kohlenmonoxid wird in den Vereinigten Staaten in modifizierten atmosphärischen Verpackungssystemen verwendet, hauptsächlich in Frischfleischprodukten wie Rind, Schwein und Fisch, um ihr frisches Aussehen zu erhalten. Kohlenmonoxid verbindet sich mit Myoglobin zu Carboxymyoglobin, einem leuchtend kirschroten Pigment. Carboxymyoglobin ist stabiler als die oxidierte Form von Myoglobin, Oxymyoglobin, das zum braunen Farbstoff Metmyoglobin oxidieren kann. Diese stabile rote Farbe kann viel länger halten als herkömmliches verpacktes Fleisch. Typische Kohlenmonoxidgehalte, die in Anlagen verwendet werden, die dieses Verfahren verwenden, sind 0,4 % bis 0,5 %. Diese Technologie wurde erstmals 2002 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als "allgemein sicher" (GRAS) für die Verwendung als Sekundärverpackungssystem anerkannt und erfordert keine Kennzeichnung. Im Jahr 2004 genehmigte die FDA CO als Primärverpackungsmethode und erklärte, dass CO den Geruch von Verderb nicht überdeckt. Trotz dieses Urteils bleibt fraglich, ob diese Methode den Verderb von Lebensmitteln verschleiert. 2007 wurde im US-Repräsentantenhaus ein Gesetzentwurf vorgeschlagen, um den modifizierten Verpackungsprozess unter Verwendung von Kohlenmonoxid als Farbzusatz zu bezeichnen, aber der Gesetzentwurf wurde nicht verabschiedet. Dieser Verpackungsprozess ist in vielen anderen Ländern verboten, darunter Japan, Singapur und Länder der Europäischen Union.

Die Medizin

In der Biologie wird Kohlenmonoxid auf natürliche Weise durch die Wirkung der Hämoxygenase 1 und 2 auf Häm aus dem Abbau von Hämoglobin erzeugt. Dieser Prozess produziert bei normalen Menschen eine bestimmte Menge Carboxyhämoglobin, auch wenn sie kein Kohlenmonoxid einatmen. Seit dem ersten Bericht im Jahr 1993, dass Kohlenmonoxid ein normaler Neurotransmitter ist, sowie eines von drei Gasen, die auf natürliche Weise Entzündungsreaktionen im Körper modulieren (die anderen beiden sind Stickoxid und Schwefelwasserstoff), hat Kohlenmonoxid viel klinische Aufmerksamkeit erhalten Aufmerksamkeit als biologischer Regulator. In vielen Geweben sind alle drei Gase dafür bekannt, dass sie als entzündungshemmende Mittel, Vasodilatatoren und neovaskuläre Wachstumsverstärker wirken. Diese Probleme sind jedoch komplex, da das neovaskuläre Wachstum nicht immer vorteilhaft ist, da es sowohl beim Tumorwachstum als auch bei der Entwicklung der feuchten Makuladegeneration eine Rolle spielt, einer Krankheit, deren Risiko durch Rauchen (eine Hauptursache) um das 4- bis 6-fache erhöht wird Kohlenmonoxid) im Blut, ein Vielfaches der natürlichen Produktion). Es gibt eine Theorie, dass in einigen Synapsen von Nervenzellen, wenn Langzeiterinnerungen gespeichert werden, die empfangende Zelle Kohlenmonoxid produziert, das an die Sendekammer zurückgeleitet wird, wodurch es in Zukunft leichter übertragen werden kann. Einige dieser Nervenzellen enthalten nachweislich Guanylatcyclase, ein Enzym, das durch Kohlenmonoxid aktiviert wird. Viele Labors auf der ganzen Welt haben Forschungen mit Kohlenmonoxid hinsichtlich seiner entzündungshemmenden und zytoprotektiven Eigenschaften durchgeführt. Diese Eigenschaften können verwendet werden, um die Entwicklung einer Reihe von pathologischen Zuständen zu verhindern, einschließlich ischämischer Reperfusionsverletzung, Transplantatabstoßung, Atherosklerose, schwerer Sepsis, schwerer Malaria oder Autoimmunerkrankungen. Es wurden klinische Studien am Menschen durchgeführt, aber die Ergebnisse wurden noch nicht veröffentlicht.

Kohlenstoff bildet zwei extrem stabile Oxide (CO und CO 2), drei viel weniger stabile Oxide (C 3 O 2 , C 5 O 2 und C 12 O 9), eine Reihe instabiler oder wenig untersuchter Oxide (C 2 O, C 2 O 3 etc.) und nichtstöchiometrisches Graphitoxid. Unter den aufgeführten Oxiden spielen CO und CO 2 eine besondere Rolle.

DEFINITION

Kohlenmonoxid unter normalen Bedingungen ein brennbares Gas, farb- und geruchlos.

Es ist ziemlich giftig aufgrund seiner Fähigkeit, mit Hämoglobin einen Komplex zu bilden, der etwa 300-mal stabiler ist als der Sauerstoff-Hämoglobin-Komplex.

DEFINITION

Kohlendioxid Unter normalen Bedingungen ist es ein farbloses Gas, etwa 1,5-mal schwerer als Luft, wodurch es wie eine Flüssigkeit von einem Gefäß in ein anderes gegossen werden kann.

Die Masse von 1 Liter CO 2 beträgt unter normalen Bedingungen 1,98 g Die Löslichkeit von Kohlendioxid in Wasser ist gering: 1 Volumen Wasser bei 20 ° C löst 0,88 Volumen CO 2 und bei 0 ° C - 1,7 Volumen.

Die direkte Oxidation von Kohlenstoff unter Sauerstoff- oder Luftmangel führt zur Bildung von CO, bei einer ausreichenden Menge davon wird CO 2 gebildet. Einige Eigenschaften dieser Oxide sind in der Tabelle dargestellt. ein.

Tabelle 1. Physikalische Eigenschaften von Kohlenoxiden.

Kohlenmonoxid erhalten

Reines CO kann im Labor durch Dehydratisierung von Ameisensäure (HCOOH) mit konzentrierter Schwefelsäure bei ~140°C gewonnen werden:

HCOOH \u003d CO + H 2 O.

Kohlendioxid kann in kleinen Mengen leicht durch Einwirkung von Säuren auf Carbonate gewonnen werden:

CaCO 3 + 2 HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Im industriellen Maßstab entsteht CO 2 hauptsächlich als Nebenprodukt bei der Ammoniaksynthese:

CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2;

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.

Beim Verbrennen von Kalkstein entstehen große Mengen Kohlendioxid:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2.

Chemische Eigenschaften von Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid ist bei hohen Temperaturen reaktiv. Es manifestiert sich als starkes Reduktionsmittel. Reagiert mit Sauerstoff, Chlor, Schwefel, Ammoniak, Alkalien, Metallen.

CO + NaOH = Na(HCOO) (t = 120 - 130 o C, p);

CO + H 2 \u003d CH 4 + H 2 O (t \u003d 150 - 200 ° C, kat. Ni);

CO + 2H 2 \u003d CH 3 OH (t \u003d 250 - 300 ° C, kat. CuO / Cr 2 O 3);

2CO + O 2 \u003d 2CO 2 (kat. MnO 2 / CuO);

CO + Cl 2 \u003d CCl 2 O (t \u003d 125 - 150 ° C, Kat. C);

4CO + Ni = (t = 50 - 100 °C);

5CO + Fe = (t = 100 - 200 o C, p).

Kohlendioxid-Exponate saure Eigenschaften: reagiert mit Laugen, Ammoniakhydrat. Es wird durch aktive Metalle, Wasserstoff und Kohlenstoff wiederhergestellt.

CO 2 + NaOH verdünnt = NaHCO 3 ;

CO 2 + 2 NaOH conc \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O \u003d Ba (HCO 3) 2;

CO 2 + NH 3 × H 2 O \u003d NH 4 HCO 3;

CO 2 + 4H 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t \u003d 200 ° C, kat. Cu 2 O);

CO 2 + C \u003d 2CO (t\u003e 1000 ° C);

CO 2 + 2 Mg \u003d C + 2 MgO;

2CO 2 + 5Ca = CaC 2 + 4CaO (t = 500°C);

2CO 2 + 2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2.

Anwendung von Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid wird in Form von Produktionsgas oder Wassergas in großem Umfang als Brennstoff verwendet und entsteht auch bei der Trennung vieler Metalle von ihren Oxiden durch Reduktion mit Kohle. Generatorgas wird gewonnen, indem Luft durch heiße Kohle geleitet wird. Es enthält etwa 25 % CO, 4 % CO2 und 70 % N 2 mit Spuren von H 2 und CH 4 62.

Die Verwendung von Kohlendioxid ist meistens auf seine physikalischen Eigenschaften zurückzuführen. Es wird als Kühlmittel, zum Karbonisieren von Getränken, zur Herstellung leichter (geschäumter) Kunststoffe und als Gas zur Erzeugung einer inerten Atmosphäre verwendet.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Die Aufgabe	Bestimmen Sie, wie viel schwerer als Luft Kohlenmonoxid (IV)CO 2 ist.
Lösung	Das Verhältnis der Masse eines gegebenen Gases zur Masse eines anderen Gases im selben Volumen, bei derselben Temperatur und demselben Druck, wird als relative Dichte des ersten Gases gegenüber dem zweiten bezeichnet. Dieser Wert zeigt an, wie oft das erste Gas schwerer oder leichter ist als das zweite Gas. Das relative Molekulargewicht der Luft wird mit 29 angenommen (unter Berücksichtigung des Gehalts an Stickstoff, Sauerstoff und anderen Gasen in der Luft). Es sollte beachtet werden, dass das Konzept des "relativen Molekulargewichts von Luft" bedingt verwendet wird, da Luft ein Gasgemisch ist. D Luft (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (Luft); D Luft (CO 2) \u003d 44 / 29 \u003d 1,517. Herr (CO 2) \u003d Herr (C) + 2 × Herr (O) \u003d 12 + 2 × 16 \u003d 12 + 32 \u003d 44.
Antworten	Kohlenmonoxid (IV)CO 2 ist 1,517 mal schwerer als Luft.

Kohlenmonoxid, auch bekannt als Kohlenmonoxid, hat eine sehr starke molekulare Zusammensetzung, ist chemisch inert und löst sich nicht gut in Wasser. Diese Verbindung ist auch unglaublich giftig; wenn sie in die Atemwege gelangt, verbindet sie sich mit Bluthämoglobin und hört auf, Sauerstoff zu Geweben und Organen zu transportieren.

Chemische Namen und Formeln

Kohlenmonoxid ist auch unter anderen Namen bekannt, darunter Kohlenmonoxid II. Im Alltag wird es gemeinhin als Kohlenmonoxid bezeichnet. Dieses Kohlenmonoxid ist ein giftiges, farb-, geschmack- und geruchloses Gas. Seine chemische Formel- CO, und die Masse eines Moleküls beträgt 28,01 g/mol.

Auswirkungen auf den Körper

Kohlenmonoxid verbindet sich mit Hämoglobin zu Carboxyhämoglobin, das keine hat Bandbreite Sauerstoff. Das Einatmen seiner Dämpfe verursacht ZNS-Schäden (Zentralnervensystem) und Erstickung. Der resultierende Sauerstoffmangel verursacht Kopfschmerzen, Schwindel, verringerte Herzfrequenz und Atemfrequenz, was zu Ohnmacht und anschließendem Tod des Körpers führt.

Giftiges Gas

Kohlenmonoxid entsteht durch die teilweise Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen, beispielsweise in Verbrennungsmotoren. Die Verbindung enthält 1 Kohlenstoffatom, das kovalent an 1 Sauerstoffatom gebunden ist. Kohlenmonoxid ist hochgiftig und weltweit eine der häufigsten Ursachen für tödliche Vergiftungen. Die Exposition kann das Herz und andere Organe schädigen.

Was sind die Vorteile von Kohlenmonoxid?

Trotz seiner schweren Toxizität ist Kohlenmonoxid äußerst nützlich - dank moderner Technologien werden daraus eine Reihe lebenswichtiger Produkte hergestellt. Kohlenmonoxid, obwohl es heute als Schadstoff gilt, war schon immer in der Natur vorhanden, jedoch nicht in solchen Mengen wie beispielsweise Kohlendioxid.

Wer glaubt, dass die Verbindung Kohlenmonoxid in der Natur nicht vorkommt, irrt. CO löst sich in geschmolzenem Vulkangestein bei hohen Drücken im Erdmantel. Der Gehalt an Kohlenoxiden in vulkanischen Gasen variiert je nach Vulkan zwischen weniger als 0,01 % und 2 %. Da der natürliche Wert dieser Verbindung kein konstanter Wert ist, ist es nicht möglich, Erdgasemissionen genau zu messen.

Chemische Eigenschaften

Kohlenmonoxid (Formel CO) bezieht sich auf nicht salzbildende oder indifferente Oxide. Bei einer Temperatur von +200 o Mit reagiert es jedoch mit Natriumhydroxid. Bei diesem chemischen Prozess entsteht Natriumformiat:

NaOH + CO = HCOONa (Ameisensäuresalz).

Die Eigenschaften von Kohlenmonoxid beruhen auf seiner Reduktionsfähigkeit. Kohlenmonoxid:

Molekülstruktur

Die beiden Atome, aus denen das Molekül Kohlenmonoxid (CO) besteht, sind durch eine Dreifachbindung verbunden. Zwei von ihnen entstehen durch die Fusion von p-Elektronen von Kohlenstoffatomen mit Sauerstoff, und der dritte ist auf einen speziellen Mechanismus zurückzuführen, der auf das freie 2p-Orbital von Kohlenstoff und das 2p-Elektronenpaar von Sauerstoff zurückzuführen ist. Diese Struktur verleiht dem Molekül eine hohe Festigkeit.

Ein bisschen Geschichte

Mehr Aristoteles aus antikes griechenland beschrieben die entstehenden giftigen Dämpfe, der Todesmechanismus selbst war nicht bekannt. Eine der alten Hinrichtungsmethoden bestand jedoch darin, den Täter in ein Dampfbad einzusperren, in dem glimmende Kohlen lagen. Der griechische Arzt Galen schlug vor, dass bestimmte Veränderungen in der Zusammensetzung der Luft auftreten, die beim Einatmen schädlich sind.

Während des Zweiten Weltkriegs wurde mit Kohlenmonoxid versetztes Gas als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge in Teilen der Welt verwendet, in denen Benzin und Diesel knapp waren. Externe (mit wenigen Ausnahmen) Holzkohle- oder Holzgasgeneratoren wurden installiert, und ein Gemisch aus Luftstickstoff, Kohlenmonoxid und einer geringen Menge anderer Gase wurde einem Gasmischer zugeführt. Es war das sogenannte Holzgas.

Oxidation von Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid entsteht bei der partiellen Oxidation kohlenstoffhaltiger Verbindungen. CO entsteht, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um Kohlendioxid (CO 2 ) zu erzeugen, beispielsweise wenn ein Ofen oder ein Verbrennungsmotor in einem geschlossenen Raum betrieben wird. Wenn Sauerstoff sowie bestimmte andere atmosphärische Konzentrationen vorhanden sind, verbrennt Kohlenmonoxid, emittiert blaues Licht und erzeugt Kohlendioxid, das als Kohlendioxid bekannt ist.

Kohlegas, das bis in die 1960er Jahre weit verbreitet für die Innenbeleuchtung, zum Kochen und Heizen verwendet wurde, hatte CO als vorherrschende Brennstoffkomponente. Einige Prozesse in moderne Technologien, wie die Eisenverhüttung, produzieren immer noch Kohlenmonoxid als Nebenprodukt. Die CO-Verbindung selbst wird bei Raumtemperatur zu CO 2 oxidiert.

Kommt CO in der Natur vor?

Gibt es Kohlenmonoxid in der Natur? Eine seiner natürlichen Quellen sind photochemische Reaktionen, die in der Troposphäre stattfinden. Es wird erwartet, dass diese Prozesse jährlich etwa 5 × 10 12 kg Substanz e erzeugen können. Unter anderen Quellen sind, wie oben erwähnt, Vulkane, Waldbrände und andere

Molekulare Eigenschaften

Kohlenmonoxid hat eine Molmasse von 28,0 und ist damit etwas weniger dicht als Luft. Die Bindungslänge zwischen zwei Atomen beträgt 112,8 Mikrometer. Es ist nah genug, um eines der stärksten zu sein chemische Bindungen. Beide Elemente in einer CO-Verbindung haben zusammen etwa 10 Elektronen in einer Valenzschale.

In organischen Carbonylverbindungen kommt in der Regel eine Doppelbindung vor. Ein charakteristisches CO ist, dass zwischen Atomen mit 6 gemeinsamen Elektronen in 3 gebundenen Molekülorbitalen eine starke Dreifachbindung entsteht. Da 4 der gemeinsamen Elektronen vom Sauerstoffatom stammen und nur 2 vom Kohlenstoff, wird ein gebundenes Orbital von zwei Elektronen von O 2 besetzt, wodurch eine Dativ- oder Dipolbindung entsteht. Dies verursacht eine C ← O-Polarisierung des Moleküls mit einer kleinen "-"-Ladung auf Kohlenstoff und einer kleinen "+"-Ladung auf Sauerstoff.

Die verbleibenden zwei gebundenen Orbitale besetzen ein geladenes Teilchen aus Kohlenstoff und eines aus Sauerstoff. Das Molekül ist asymmetrisch: Sauerstoff hat eine höhere Elektronendichte als Kohlenstoff und ist zudem im Vergleich zu negativem Kohlenstoff leicht positiv geladen.

Kassenbon

In der Industrie wird Kohlenmonoxid CO durch Erhitzen von Kohlendioxid oder Wasserdampf mit Kohle ohne Zugang zu Luft gewonnen:

CO 2 + C \u003d 2CO;

H 2 O + C \u003d CO + H 2.

Das zuletzt entstehende Gemisch wird auch als Wasser oder Synthesegas bezeichnet. IN Laborbedingungen Kohlenmonoxid II durch Einwirkung auf organische Säuren mit konzentrierter Schwefelsäure, die als Wasserentzugsmittel wirkt:

HCOOH \u003d CO + H 2 O;

H 2 C 2 O 4 \u003d CO 2 + H 2 O.

Die wichtigsten Symptome und Hilfe bei einer CO-Vergiftung

Verursacht Kohlenmonoxid Vergiftungen? Ja, und sehr stark. ist das weltweit häufigste Vorkommen. Die häufigsten Symptome:

• Schwächegefühl;
• Brechreiz;
• Schwindel;
• Ermüdung;
• Reizbarkeit;
• schlechter Appetit;
• Kopfschmerzen;
• Orientierungslosigkeit;
• Sehbehinderung;
• sich erbrechen;
• Ohnmacht;
• Krämpfe.

Die Exposition gegenüber diesem giftigen Gas kann erhebliche Schäden verursachen, die oft zu chronischen Langzeiterkrankungen führen können. Kohlenmonoxid kann den Fötus einer schwangeren Frau ernsthaft schädigen. Opfern, zum Beispiel nach einem Brand, sollte sofort geholfen werden. Es ist dringend erforderlich, einen Krankenwagen zu rufen, für frische Luft zu sorgen, Kleidung auszuziehen, die die Atmung einschränkt, ruhig, warm. Schwere Vergiftungen werden in der Regel nur unter ärztlicher Aufsicht in einem Krankenhaus behandelt.

Anwendung

Kohlenmonoxid ist, wie bereits erwähnt, giftig und gefährlich, aber es ist eine der Grundverbindungen, die in der modernen Industrie für verwendet werden organische Synthese. CO wird verwendet, um reine Metalle, Carbonyle, Phosgen, Schwefelkohlenstoff, Methylalkohol, Formamid und aromatische Säuren herzustellen. Dieser Stoff wird auch als Brennstoff verwendet. Trotz seiner Toxizität und Giftigkeit wird es oft als Rohstoff für die Herstellung von verwendet verschiedene Substanzen in der chemischen Industrie.

Kohlenmonoxid vs. Kohlendioxid: Was ist der Unterschied?

Kohlenmonoxid und Kohlendioxid (CO und CO 2) werden oft verwechselt. Beide Gase sind geruchs- und farblos und wirken sich negativ auf das Herz-Kreislauf-System aus. Beide Gase können durch Einatmen, Haut und Augen in den Körper gelangen. Diese Verbindungen haben, wenn sie einem lebenden Organismus ausgesetzt werden, eine Reihe allgemeiner Symptome – Kopfschmerzen, Schwindel, Krämpfe und Halluzinationen. Den meisten Menschen fällt es schwer, den Unterschied zu erkennen, und sie erkennen nicht, dass Autoabgase sowohl CO als auch CO 2 emittieren. In Innenräumen kann eine Erhöhung der Konzentration dieser Gase die Gesundheit und Sicherheit der ihnen ausgesetzten Person gefährden. Was ist der Unterschied?

In hohen Konzentrationen können beide tödlich sein. Der Unterschied besteht darin, dass CO 2 ein gemeinsames Erdgas ist, das für alle Pflanzen und Tiere benötigt wird. CO ist nicht üblich. Es ist ein Nebenprodukt der sauerstofffreien Kraftstoffverbrennung. Der entscheidende chemische Unterschied besteht darin, dass CO 2 ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome enthält, während CO nur eines hat. Kohlendioxid ist nicht brennbar, während sich Monoxid eher entzündet.

Kohlendioxid kommt natürlicherweise in der Atmosphäre vor: Menschen und Tiere atmen Sauerstoff ein und Kohlendioxid aus, was bedeutet, dass Lebewesen geringe Mengen davon aushalten können. Dieses Gas ist auch für die Durchführung der Photosynthese durch Pflanzen notwendig. Kohlenmonoxid kommt jedoch nicht natürlicherweise in der Atmosphäre vor und kann bereits in geringen Konzentrationen gesundheitliche Probleme verursachen. Auch die Dichte beider Gase ist unterschiedlich. Kohlendioxid ist schwerer und dichter als Luft, während Kohlenmonoxid etwas leichter ist. Diese Eigenschaft sollte bei der Installation geeigneter Sensoren in Häusern berücksichtigt werden.

Die physikalischen Eigenschaften von Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid CO) bei normalem Atmosphärendruck werden in Abhängigkeit von der Temperatur mit seinen negativen und positiven Werten betrachtet.

In Tabellen Die folgenden physikalischen Eigenschaften von CO werden dargestellt: Kohlenmonoxid-Dichte ρ , spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck Vgl, Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten λ und dynamische Viskosität μ .

Die erste Tabelle zeigt die Dichte und spezifische Wärme von Kohlenmonoxid CO im Temperaturbereich von -73 bis 2727 °C.

Die zweite Tabelle gibt die Werte solcher physikalischen Eigenschaften von Kohlenmonoxid wie Wärmeleitfähigkeit und seine dynamische Viskosität im Temperaturbereich von minus 200 bis 1000 ° C an.

Auch die Dichte von Kohlenmonoxid hängt stark von der Temperatur ab - wenn Kohlenmonoxid CO erhitzt wird, nimmt seine Dichte ab. Zum Beispiel, bei Raumtemperatur beträgt die Dichte von Kohlenmonoxid 1,129 kg / m 3, aber beim Erhitzen auf eine Temperatur von 1000 ° C nimmt die Dichte dieses Gases um das 4,2-fache ab - auf einen Wert von 0,268 kg / m 3.

Unter normalen Bedingungen (Temperatur 0°C) hat Kohlenmonoxid eine Dichte von 1,25 kg/m 3 . Wenn wir seine Dichte mit einem oder anderen üblichen Gasen vergleichen, dann ist die Dichte von Kohlenmonoxid relativ zu Luft weniger wichtig – Kohlenmonoxid ist leichter als Luft. Es ist auch leichter als Argon, aber schwerer als Stickstoff, Wasserstoff, Helium und andere leichte Gase.

Die spezifische Wärmekapazität von Kohlenmonoxid beträgt unter Normalbedingungen 1040 J/(kg deg). Mit steigender Temperatur dieses Gases nimmt seine spezifische Wärmekapazität zu. Bei 2727 °C beträgt der Wert beispielsweise 1329 J/(kg deg).

Dichte von Kohlenmonoxid CO und seine spezifische Wärmekapazität

t, °С	ρ, kg / m 3	C p , J/(kg Grad)	t, °С	ρ, kg / m 3	C p , J/(kg Grad)	t, °С	ρ, kg / m 3	C p , J/(kg Grad)
-73	1,689	1045	157	0,783	1053	1227	0,224	1258
-53	1,534	1044	200	0,723	1058	1327	0,21	1267
-33	1,406	1043	257	0,635	1071	1427	0,198	1275
-13	1,297	1043	300	0,596	1080	1527	0,187	1283
-3	1,249	1043	357	0,535	1095	1627	0,177	1289
0	1,25	1040	400	0,508	1106	1727	0,168	1295
7	1,204	1042	457	0,461	1122	1827	0,16	1299
17	1,162	1043	500	0,442	1132	1927	0,153	1304
27	1,123	1043	577	0,396	1152	2027	0,147	1308
37	1,087	1043	627	0,374	1164	2127	0,14	1312
47	1,053	1043	677	0,354	1175	2227	0,134	1315
57	1,021	1044	727	0,337	1185	2327	0,129	1319
67	0,991	1044	827	0,306	1204	2427	0,125	1322
77	0,952	1045	927	0,281	1221	2527	0,12	1324
87	0,936	1045	1027	0,259	1235	2627	0,116	1327
100	0,916	1045	1127	0,241	1247	2727	0,112	1329

Die Wärmeleitfähigkeit von Kohlenmonoxid beträgt unter normalen Bedingungen 0,02326 W/(m Grad). Es steigt mit seiner Temperatur und wird bei 1000°C gleich 0,0806 W/(m Grad). Es ist zu beachten, dass die Wärmeleitfähigkeit von Kohlenmonoxid geringfügig unter diesem Wert y liegt.

Die dynamische Viskosität von Kohlenmonoxid bei Raumtemperatur beträgt 0,0246·10 –7 Pa·s. Wenn Kohlenmonoxid erhitzt wird, erhöht sich seine Viskosität. Ein solcher Charakter der Abhängigkeit der dynamischen Viskosität von der Temperatur wird in beobachtet. Es sollte beachtet werden, dass Kohlenmonoxid viskoser ist als Wasserdampf und Kohlendioxid CO 2 , aber eine niedrigere Viskosität als Stickoxid NO und Luft hat.

Kohlenmonoxid oder Kohlenmonoxid (CO) ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Es brennt mit blauer Flamme wie Wasserstoff. Aus diesem Grund verwechselten Chemiker es 1776 mit Wasserstoff, als sie erstmals Kohlenmonoxid durch Erhitzen von Zinkoxid mit Kohlenstoff herstellten. Das Molekül dieses Gases hat eine starke Dreifachbindung, wie das Stickstoffmolekül. Deshalb gibt es eine gewisse Ähnlichkeit zwischen ihnen: Schmelz- und Siedepunkt sind fast gleich. Das Kohlenmonoxidmolekül hat ein hohes Ionisationspotential.

Oxidiert bildet Kohlenmonoxid Kohlendioxid. Diese Reaktion löst aus große Menge Wärmeenergie. Deshalb wird Kohlenmonoxid in Heizungsanlagen eingesetzt.

Kohlenmonoxid bei niedrige Temperaturen fast nicht mit anderen Stoffen reagiert, bei hohen Temperaturen ist die Situation anders. Die Zugabereaktionen verschiedener organischer Substanzen verlaufen sehr schnell. Eine Mischung aus CO und Sauerstoff in bestimmten Anteilen ist aufgrund der Explosionsgefahr sehr gefährlich.

Kohlenmonoxid erhalten

Unter Laborbedingungen entsteht Kohlenmonoxid durch Zersetzung. Es tritt unter dem Einfluss heißer konzentrierter Schwefelsäure auf oder wenn es durch Phosphoroxid geleitet wird. Ein anderer Weg ist, dass eine Mischung aus Ameisen- und Oxalsäure auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Aus dieser Mischung kann das freigesetzte CO entfernt werden, indem man es durch Barytwasser leitet ( gesättigte Lösung ).

Die Gefahr von Kohlenmonoxid

Kohlenmonoxid ist für den Menschen extrem gefährlich. Es verursacht schwere Vergiftungen, die oft zum Tod führen können. Die Sache ist, dass Kohlenmonoxid die Fähigkeit hat, mit Bluthämoglobin zu reagieren, das Sauerstoff zu allen Körperzellen transportiert. Als Ergebnis dieser Reaktion wird Carbohämoglobin gebildet. Aufgrund des Sauerstoffmangels verhungern die Zellen.

Folgende Vergiftungssymptome können unterschieden werden: Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen, Verlust der Farbwahrnehmung, Atemnot und andere. Eine Person, die durch Kohlenmonoxid vergiftet wurde, braucht so schnell wie möglich Erste Hilfe. Zuerst müssen Sie es an die frische Luft ziehen und ein in Ammoniak getauchtes Wattestäbchen an Ihre Nase halten. Als nächstes reiben Sie die Brust des Opfers und legen Sie Heizkissen auf seine Beine. Reichlich warmes Getränk wird empfohlen. Es ist notwendig, sofort nach der Entdeckung von Symptomen einen Arzt zu rufen.