一氧化碳

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一氧化碳
IUPAC名
Carbon monoxide
识别
CAS号 630-08-0
RTECS FG3500000
性质
化学式 CO
摩尔质量 28.0101 g·mol⁻¹
外观 无色无味气体
密度 (液) 0.789 g/cm³
0 °C 1 atm, 1.250 g/L
25 °C 1 atm, 1.145 g/L
熔点 -205 °C
沸点 -192.5 °C
溶解性 0.0026 g/100 mL (20 °C)
溶解性 易溶於氯仿乙酸乙酸乙酯乙醇氨水
偶极矩 0.112 D (3.74×10−31 C·m)
危险性
欧盟危险性符号
极易燃极易燃 F+
剧毒剧毒 T+
警示术语 R:R12-R26-R33-R48-R61
安全术语 S:S9-S16-S33-S45-S53-S63
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
2
 
闪点 −191 °C
自燃温度 609 °C
相关物质
相关氧化物 二氧化碳二氧化三碳一氧化二碳三氧化碳
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

一氧化碳,分子式CO,是一種無色,無嗅,無味,含劇毒的无机化合物氣體,比空氣略輕。在中的溶解度甚低,但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。 一氧化碳是含物质不完全燃烧的产物。也可以作为燃料使用,和水在高温下可以生成水煤气(一氧化碳与气的混合物)。有些現代技術,如煉鐵,還是會產生副產品的一氧化碳。一氧化碳是可用作身體自然調節炎症反應的三種氣體之一(其他兩種是一氧化氮硫化氫)。

由于一氧化碳与体内血红蛋白的亲和力比血红蛋白的亲和力大200-300倍,而碳氧血红蛋白较氧合血红蛋白的解离速度慢3600倍,当一氧化碳浓度在空气中达到35ppm,就会对人体产生损害,會造成一氧化碳中毒(又称煤气中毒)。

雖然一氧化碳有,但動物代謝亦會產生少量一氧化碳,並認為有一些正常的生理功能。

历史[编辑]

這種氣體是在古代用來處決希臘人羅馬人,在11世紀一個西班牙醫生第一次描述了這種氣體。 最早制备一氧化碳的是法国化学家 de Lassone(在1776年)。他通过加热氧化锌製得了一氧化碳。但由于一氧化碳燃烧时产生了与氢气类似的蓝色火焰,de Lassone错误地认为他制得的是氢气。在1800年英国化学家William Cruikshank才证明一氧化碳是由元素和元素组成的化合物

最早对一氧化碳的毒性进行彻底研究的是法国生理学家Claude Bernard。在1846年,他让吸入这种气体,发现狗的血液“变得比任何动脉中的都要鲜红”。现在我们知道血液变成“樱桃红色”是一氧化碳中毒的症状。

由于一氧化碳可以使血液变得非常鲜红的特点,一些肉品商人用一氧化碳处理鲜肉,可以使生肉不被氧化变色,甚至可以在10℃的温度下保存28天还如同新屠宰的肉,并因此引起非议。美国消费者协会认为即使这种处理没有害处,也会掩盖肉不新鲜的状态,即使肉品处于即将腐烂状态,消费者也不知情。

據報導,一氧化碳也用在納粹大屠殺名為T4“安樂死”計劃,納粹由海烏姆諾透過貨車運送氣體。

性質[编辑]

一氧化碳有的摩爾質量是28.0,它比空氣摩爾質量28.8略輕。燃燒一氧化碳時會產生藍色火焰。

製備[编辑]

工業用製備[编辑]

在工业上,通常采取二氧化碳在高温条件下与碳反应的原理制取 C+CO2→2CO

實驗室製備[编辑]

在實驗室中可將濃硫酸滴入甲酸裂解以製取一氧化碳

HCOOH + (H2SO4) → H2O + CO

亦可用碳酸鈣加熱,製得一氧化碳。

(Zn)+ 碳酸鈣(CaCO3)→ 氧化鋅(ZnO)+ 氧化鈣(CaO)+ 一氧化碳(CO)

毒性[编辑]

一氧化碳是無色,無臭,無味氣體,但吸入對人體有十分大的傷害。它會結合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白,碳氧血紅蛋白不能提供氧氣給身體組織。這種情況被稱為血缺氧。濃度低至667ppm可能會導致高達50%人體的血紅蛋白轉換為羰合血紅蛋白,可能會導致昏迷和死亡。而香煙中亦含有一氧化碳。 最常見的一氧化碳中毒症狀,如頭痛,噁心,嘔吐,頭暈,疲勞和虛弱的感覺。一氧化碳中毒中毒症狀包括視網膜出血,以及異常櫻桃紅色的血。 暴露在一氧化碳中可能嚴重損害心臟中樞神經系統,會有後遺症。一氧化碳可能令孕婦胎兒產生嚴重的不良影響。

存在[编辑]

一氧化碳存在於各種自然和人造環境中,以「PPM」來度量的典型濃度如下:

乾燥大氣中的組成(以「體積」計)[1]
ppmv: 百萬分率 by volume (note: 体积分数 is equal to 摩尔分数 for 理想氣體 only, see 體積 (熱力學))
濃度 來源
0.1 ppmv 大氣中污染的水準 (MOPITT英语MOPITT)[2]
0.5–5 ppmv 居家中的平均水準[3]
5–15 ppmv 居家的火爐、加熱器附近,現代汽車排放的廢氣[4]
17 ppmv 金星大氣
100–200 ppmv 墨西哥市中心地區的汽車排放[5]
700 ppmv 火星大氣層
5,000 ppmv 家中木材燃燒的排放[6]
7,000 ppmv 沒有觸媒轉化器的汽車,未經稀釋的暖車尾氣排放[4]

大氣中的一氧化碳[编辑]

MOPITT(对流层污染测量仪)在2000年檢測全球一氧化碳的含量

目前在大氣中,一氧化碳是少量存在的氣體,主要由火山活動產生,但也會因自然和人為的火災(如森林大火,焚燒秸稈甘蔗以驅趕甘蔗園裏的蚊蟲)所產生。燃燒化石燃料也會產生大量一氧化碳。

而一氧化碳最主要的天然來源是由對流層中的光化學反應而產生,每年產生約5 x 1012千克一氧化碳。

天文物理[编辑]

在地球之外,一氧化碳在星際介質中是僅次於氫分子之後,第二常見的分子。由於它的不對稱,一氧化碳的分子輻射出的譜線遠比氫分子明亮,使得CO更容易被偵測得到。在1970年電波望遠鏡首度在偵測到星際間的CO,雸現在它已經成為在星系中檢測分子最常用的示蹤者。而氫分子只能動用太空望遠鏡使用紫外線檢測。一氧化碳的觀測提供了許多分子雲的資訊,而大部分的恆星形成都發生在分子雲[7]

影響[编辑]

在封閉的環境中,一氧化碳的濃度可以很容易達到造成致命的水平。平均而言,每年在美國就有170人因一氧化碳而死。然而,根據佛羅里達州衛生署資料「每年有500多名美國人死於一氧化碳意外接觸和美國各地的有數千人因一氧化碳中毒需要緊急醫療照顧」 這些可能產生一氧化碳的產品包括故障的燃料燃燒機器,如,爐灶,熱水器和室內加熱器。 美國毒物控制中心協會(AAPCC)報告於2007年有39人死於一氧化碳中毒。2005年,美國消費品安全委員會報告有94宗因發電機而導致相關的一氧化碳中毒死亡。一氧化碳也是煙草燃燒產生煙霧的次要成分。

参见[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Source for figures: Carbon dioxide, NOAA Earth System Research Laboratory, (updated 2010.06). Methane, IPCC TAR table 6.1, (updated to 1998). The NASA total was 17 ppmv over 100%, and CO2 was increased here by 15 ppmv. To normalize, N2 should be reduced by about 25 ppmv and O2 by about 7 ppmv.
  2. ^ Committee on Medical and Biological Effects of Environmental Pollutants. Carbon Monoxide. Washington, D.C.: National Academy of Sciences. 1977: 29. ISBN 0-309-02631-8. 
  3. ^ Green W. An Introduction to Indoor Air Quality: Carbon Monoxide (CO). United States Environmental Protection Agency. [2008-12-16]. 
  4. ^ 4.0 4.1 Gosink, Tom. What Do Carbon Monoxide Levels Mean?. Alaska Science Forum. Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks. 1983-01-28 [2007-12-01]. 
  5. ^ Singer, Siegfried Fred. The Changing Global Environment. Springer. 1975: 90. ISBN 9027704023. 
  6. ^ Gosink T. What Do Carbon Monoxide Levels Mean?. Alaska Science Forum. Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks. January 28, 1983 [December 16, 2008]. 
  7. ^ Combes, Françoise. Distribution of CO in the Milky Way. Annual Review of Astronomy & Astrophysics. 1991, 29: 195. Bibcode:1991ARA&A..29..195C. doi:10.1146/annurev.aa.29.090191.001211.