一氧化碳

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  一氧化碳,分子式CO,分子量 28.01,是一种无色,无嗅,无味,含剧毒的无机化合物气体,比空气略轻。在水中的溶解度甚低,但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。 一氧化碳是含碳物质不完全燃烧的产物。也可以作为燃料使用,煤和水在高温下可以生成水煤气(一氧化碳与氢气的混合物)。有些现代技术,如炼铁,还是会产生副产品的一氧化碳。一氧化碳是可用作身体自然调节炎症反应的三种气体之一(其他两种是一氧化氮硫化氢)。

  由于一氧化碳与体内血红蛋白的亲和力比氧与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,会造成一氧化碳中毒或煤气中毒。

  虽然一氧化碳有毒,但动物代谢亦会产生少量一氧化碳,并认为有一些正常的生理功能。

  最早制备一氧化碳的是法国化学家 de Lassone(在1776年)。他通过加热氧化锌和碳制得了一氧化碳。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碳元素和氧元素组成的化合物。

  最早对一氧化碳的毒性进行彻底研究的是法国的生理学家Claude Bernard。在1846年,他让狗吸入这种气体,发现狗的血液“变得比任何动脉中的血都要鲜红”。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。

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
  • 溶解度(水):0.0026 g/100 mL (20 °C)
  • 溶解度: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)
  • 闪点:−191 °C
  • 自燃温度:609 °C
  • 危险特性:是一种易燃易爆气体。与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
  • 燃烧(分解)产物:二氧化碳。
  • 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)

制备

实验室制备

  在实验室中可将浓硫酸滴入甲酸裂解以制取一氧化碳

   HCOOH + (H2SO4) → H2O + CO

  亦可用锌与碳酸钙加热,制得一氧化碳

   (Zn)+ 碳酸钙(CaCO3)→ 氧化锌(ZnO)+ 氧化钙(CaO)+ 一氧化碳(CO)

毒性

  一氧化碳是无色,无臭,无味气体,但吸入对人体有十分大的伤害。它会结合血红蛋白生成碳氧血红蛋白,碳氧血红蛋白不能提供氧气给身体组织。这种情况被称为血缺氧。浓度低至667ppm可能会导致高达50%人体的血红蛋白转换为羰合血红蛋白,可能会导致昏迷和死亡。而香烟中亦含有一氧化碳。 最常见的一氧化碳中毒症状,如头痛,恶心,呕吐,头晕,疲劳和虚弱的感觉。一氧化碳中毒中毒症状包括视网膜出血,以及异常樱桃红色的血。 暴露在一氧化碳中可能严重损害心脏和中枢神经系统,会有后遗症。一氧化碳可能令孕妇胎儿产生严重的不良影响。

大气中的一氧化碳

  目前在大气中,一氧化碳是少量存在的气体,主要由火山活动产生,但也会因自然和人为的火灾(如森林大火,焚烧秸秆和甘蔗以驱赶甘蔗园里的蚊虫)所产生。燃烧化石燃料也会产生大量一氧化碳。

  而一氧化碳最主要的天然来源是由对流层中的光化学反应而产生,每年产生约5×1012千克一氧化碳。

影响

  在封闭的环境中,一氧化碳的浓度可以很容易达到造成致命的水平。平均而言,每年在美国就有170人因一氧化碳而死。然而,根据佛罗里达州卫生署资料“每年有500多名美国人死于一氧化碳意外接触和美国各地的有数千人因一氧化碳中毒需要紧急医疗照顾” 这些可能产生一氧化碳的产品包括故障的燃料燃烧机器,如炉,炉灶,热水器和室内加热器。 美国毒物控制中心协会(AAPCC)报告于2007年有39人死于一氧化碳中毒。2005年,美国消费品安全委员会报告有94宗因发电机而导致相关的一氧化碳中毒死亡。一氧化碳也是烟草燃烧产生烟雾的次要成分。