一氧化碳

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一氧化碳
IUPAC名
Carbon monoxide
識別
CAS號 630-08-0
RTECS FG3500000
性質
化學式 CO
摩爾質量 28.0101 g·mol⁻¹
外觀 無色無味氣體
密度 (液) 0.789 g/cm³
0 °C 1 atm, 1.250 g/L
25 °C 1 atm, 1.145 g/L
熔點 -205 °C
沸點 -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
偶極矩 0.112 D (3.74×10−31 C·m)
危險性
歐盟危險性符號
極易燃極易燃 F+
劇毒劇毒 T+
警示術語 R:R12-R23-R33-R48-R61
安全術語 S:S9-S16-S33-S45-S53
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
2
 
閃點 −191 °C
自燃溫度 609 °C
相關物質
相關氧化物 二氧化碳二氧化三碳一氧化二碳三氧化碳
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

一氧化碳,分子式CO,是一種無色,無嗅,無味,含劇毒的無機化合物氣體,比空氣略輕。在中的溶解度甚低,但易溶於氨水。空氣混合爆炸極限為12.5%~74%。 一氧化碳是含物質不完全燃燒的產物。也可以作為燃料使用,和水在高溫下可以生成水煤氣(一氧化碳與氣的混合物)。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)。

由於一氧化碳與體內血紅蛋白的親和力比血紅蛋白的親和力大200-300倍,而碳氧血紅蛋白較氧合血紅蛋白的解離速度慢3600倍,當一氧化碳濃度在空氣中達到35ppm,就會對人體產生損害,會造成一氧化碳中毒(又稱煤氣中毒)。

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。

歷史[編輯]

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。 最早製備一氧化碳的是法國化學家 de Lassone(在1776年)。他通過加熱氧化鋅製得了一氧化碳。但由於一氧化碳燃燒時產生了與氫氣類似的藍色火焰,de Lassone錯誤地認為他製得的是氫氣。在1800年英國化學家William Cruikshank才證明一氧化碳是由元素和元素組成的化合物

最早對一氧化碳的毒性進行徹底研究的是法國生理學家Claude Bernard。在1846年,他讓吸入這種氣體,發現狗的血液「變得比任何動脈中的都要鮮紅」。現在我們知道血液變成「櫻桃紅色」是一氧化碳中毒的癥狀。

由於一氧化碳可以使血液變得非常鮮紅的特點,一些肉品商人用一氧化碳處理鮮肉,可以使生肉不被氧化變色,甚至可以在10℃的溫度下保存28天還如同新屠宰的肉,並因此引起非議。美國消費者協會認為即使這種處理沒有害處,也會掩蓋肉不新鮮的狀態,即使肉品處於即將腐爛狀態,消費者也不知情。

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[編輯]

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[編輯]

工業用製備[編輯]

在工業上,通常採取二氧化碳在高溫條件下與碳反應的原理製取 C+CO2→2CO

實驗室製備[編輯]

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[編輯]

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[編輯]

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: 體積分數 is equal to 摩爾分數 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英語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[編輯]

MOPITT(對流層污染測量儀)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[編輯]

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[編輯]

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。

參見[編輯]

參考資料[編輯]

  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.