Le monoxyde de carbone a les propriétés suivantes. Qu'est-ce que le monoxyde de carbone

Date de publication 28/01/2012 12:18

Monoxyde de carbone- le monoxyde de carbone, dont on entend trop souvent parler si nous parlons de sur les intoxications par les produits de combustion, les accidents industriels ou même domestiques. En raison des propriétés toxiques particulières de ce composé, un geyser domestique ordinaire peut provoquer la mort d'une famille entière. Il existe des centaines d’exemples de cela. Mais pourquoi cela arrive-t-il ? Ce qui s'est passé monoxyde de carbone En fait? En quoi est-ce dangereux pour les humains ?

Qu'est-ce que le monoxyde de carbone, formule, propriétés de base

Monoxyde de carbone, formule ce qui est très simple et désigne l'union d'un atome d'oxygène et d'un atome de carbone - CO - l'un des composés gazeux les plus toxiques. Mais contrairement à de nombreuses autres substances dangereuses, qui ne sont utilisées que pour résoudre des problèmes industriels précis, la pollution chimique par le monoxyde de carbone peut survenir lors de processus chimiques tout à fait ordinaires, voire même dans la vie quotidienne.

Cependant, avant de passer à la manière dont se produit la synthèse de cette substance, considérons qu'est-ce que le monoxyde de carbone en général et quelles sont ses principales propriétés physiques :

• gaz incolore, insipide et inodore ;
• points de fusion et d'ébullition extrêmement bas : respectivement -205 et -191,5 degrés Celsius ;
• densité 0,00125 g/cc ;
• hautement inflammable avec une température de combustion élevée (jusqu'à 2100 degrés Celsius).

Formation de monoxyde de carbone

Dans la vie quotidienne ou dans l'industrie formation de monoxyde de carbone se produit généralement de plusieurs manières des moyens simples, ce qui explique facilement le risque de synthèse accidentelle de cette substance avec un risque pour le personnel de l'entreprise ou les résidents d'une maison où l'équipement de chauffage a mal fonctionné ou les mesures de sécurité ont été violées. Considérons les principaux modes de formation de monoxyde de carbone :

• combustion du carbone (charbon, coke) ou de ses composés (essence et autres combustibles liquides) dans des conditions de manque d'oxygène. Comme vous pouvez le deviner, un manque d'air frais, dangereux du point de vue du risque de synthèse de monoxyde de carbone, se produit facilement dans les moteurs à combustion interne, les chauffe-eau domestiques mal ventilés, les fours industriels et conventionnels ;
• interaction du dioxyde de carbone ordinaire avec le charbon chaud. De tels processus se produisent constamment dans le four et sont complètement réversibles, mais, sous réserve du manque d'oxygène déjà mentionné, lorsque le registre est fermé, du monoxyde de carbone se forme en quantités beaucoup plus importantes, ce qui présente un danger mortel pour les personnes.

Pourquoi le monoxyde de carbone est-il dangereux ?

En concentration suffisante monoxyde de carbone, propriétés qui s'explique par sa forte activité chimique, est extrêmement dangereux pour vie humaine et la santé. L'essence d'un tel empoisonnement réside tout d'abord dans le fait que les molécules de ce composé se lient instantanément à l'hémoglobine dans le sang et le privent de sa capacité à transporter l'oxygène. Ainsi, le monoxyde de carbone réduit le niveau de respiration cellulaire avec les conséquences les plus graves pour l’organisme.

Répondre à la question " Pourquoi le monoxyde de carbone est-il dangereux ?« Il convient également de mentionner que, contrairement à de nombreuses autres substances toxiques, une personne ne ressent aucune odeur spécifique, n'éprouve pas de sensations désagréables et n'est pas capable de reconnaître sa présence dans l'air par d'autres moyens, sans équipement spécial. Résultat, la victime ne prend tout simplement pas de mesures pour se sauver, et lorsque les effets du monoxyde de carbone (somnolence et perte de conscience) deviennent évidents, il est peut-être déjà trop tard.

Le monoxyde de carbone provoque la mort en une heure à des concentrations dans l'air supérieures à 0,1 %. Dans le même temps, les gaz d'échappement d'une voiture particulière tout à fait ordinaire contiennent de 1,5 à 3 % de cette substance. Et ceci à condition également que le moteur soit en bon état. Ceci explique facilement le fait que empoisonnement au monoxyde de carbone se produit souvent dans les garages ou à l’intérieur d’une voiture recouverte de neige.

D'autres cas les plus dangereux dans lesquels des personnes ont été intoxiquées par le monoxyde de carbone à la maison ou au travail sont...

• ventilation bloquée ou cassée de la colonne chauffante ;
• utilisation inappropriée de poêles à bois ou à charbon ;
• sur les incendies dans les espaces clos ;
• à proximité d'autoroutes très fréquentées ;
• sur entreprises industrielles, où le monoxyde de carbone est activement utilisé.

OXYDE DE CARBONE (MONOXYDE DE CARBONE). Oxyde de carbone(II) (monoxyde de carbone) CO, monoxyde de carbone non formant du sel. Cela signifie qu'il n'existe pas d'acide correspondant à cet oxyde. Le monoxyde de carbone (II) est un gaz incolore et inodore qui se liquéfie lorsqu'il est pression atmosphériqueà une température de –191,5 °C et se solidifie à –205 °C. La molécule de CO a une structure similaire à celle de la molécule de N2 : les deux contiennent nombre égalélectrons (ces molécules sont appelées isoélectroniques), leurs atomes sont reliés par une triple liaison (deux liaisons dans la molécule de CO sont formées grâce aux électrons 2p des atomes de carbone et d'oxygène, et la troisième est formée par le mécanisme donneur-accepteur avec la participation d'une seule paire d'électrons d'oxygène et d'un carbone orbital 2p libre). De ce fait, les propriétés physiques du CO et du N2 (points de fusion et d’ébullition, solubilité dans l’eau…) sont très similaires.

Le monoxyde de carbone (II) se forme lors de la combustion de composés contenant du carbone avec un accès insuffisant à l'oxygène, ainsi que lorsque du charbon chaud entre en contact avec le produit d'une combustion complète - gaz carbonique: C + CO2 → 2CO. En laboratoire, le CO est obtenu par déshydratation de l'acide formique par action de l'acide sulfurique concentré sur l'acide formique liquide lorsqu'il est chauffé, ou par passage de vapeur d'acide formique sur P2O5 : HCOOH → CO + H2O. Le CO est obtenu par décomposition de l'acide oxalique : H2C2O4 → CO + CO2 + H2O. Le CO peut être facilement séparé des autres gaz en le faisant passer dans une solution alcaline.
Dans des conditions normales, le CO, comme l’azote, est chimiquement assez inerte. Seulement quand températures élevées la tendance du CO à subir des réactions d'oxydation, d'addition et de réduction se manifeste. Ainsi, à des températures élevées, il réagit avec les alcalis : CO + NaOH → HCOONa, CO + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2. Ces réactions sont utilisées pour éliminer le CO des gaz industriels.

Le monoxyde de carbone (II) est un carburant très calorique : la combustion s'accompagne du dégagement d'une quantité importante de chaleur (283 kJ pour 1 mole de CO). Les mélanges de CO avec l'air explosent lorsque sa teneur varie de 12 à 74 % ; Heureusement, dans la pratique, de tels mélanges sont extrêmement rares. Dans l'industrie, pour obtenir du CO, on réalise la gazéification du combustible solide. Par exemple, souffler de la vapeur d'eau à travers une couche de charbon chauffée à 1000°C entraîne la formation d'eau gazeuse : C + H2O → CO + H2, qui a un pouvoir calorifique très élevé. Cependant, la combustion est loin d’être l’utilisation la plus rentable du gaz à l’eau. À partir de là, par exemple, il est possible d'obtenir (en présence de divers catalyseurs sous pression) un mélange d'hydrocarbures solides, liquides et gazeux - une matière première précieuse pour l'industrie chimique (réaction de Fischer-Tropsch). À partir du même mélange, en l'enrichissant en hydrogène et en utilisant les catalyseurs nécessaires, on peut obtenir des alcools, des aldéhydes et des acides. Sens spécial a la synthèse du méthanol : CO + 2H2 → CH3OH - la matière première la plus importante pour la synthèse organique, cette réaction est donc réalisée industriellement à grande échelle.

Les réactions dans lesquelles le CO est un agent réducteur peuvent être démontrées par l'exemple de la réduction du fer du minerai lors du processus de haut fourneau : Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2. La réduction des oxydes métalliques avec l'oxyde de carbone (II) a grande importance dans les procédés métallurgiques.

Les molécules de CO sont caractérisées par des réactions d'addition aux métaux de transition et à leurs composés avec formation de composés complexes - les carbonyles. Les exemples incluent les carbonyles métalliques liquides ou solides Fe(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, Ni(CO)4, Cr(CO)6, etc. Ce sont des substances très toxiques qui, lorsqu'elles sont chauffées, se décomposent. à nouveau dans le métal et le CO. De cette façon, vous pouvez obtenir des métaux en poudre de haute pureté. Parfois, des « taches » métalliques sont visibles sur le brûleur d'une cuisinière à gaz ; c'est une conséquence de la formation et de la décomposition du fer carbonyle. Actuellement, des milliers de métaux carbonyles différents ont été synthétisés, contenant, en plus du CO, des ligands inorganiques et organiques, par exemple PtCl2(CO), K3, Cr(C6H5Cl)(CO)3.

Le CO est également caractérisé par une réaction du composé avec le chlore, qui, à la lumière c'est déjà en coursà température ambiante avec formation de phosgène exclusivement toxique : CO + Cl2 → COCl2. Cette réaction est une réaction en chaîne, elle suit un mécanisme radicalaire avec la participation d'atomes de chlore et de radicaux libres COCl. Malgré sa toxicité, le phosgène est largement utilisé pour la synthèse de nombreux composés organiques.

Le monoxyde de carbone (II) est un poison puissant, car il forme des complexes puissants avec des molécules biologiquement actives contenant des métaux ; cela perturbe la respiration des tissus. Les cellules du système nerveux central sont particulièrement touchées. La liaison du CO aux atomes de Fe(II) dans l’hémoglobine sanguine empêche la formation d’oxyhémoglobline, qui transporte l’oxygène des poumons vers les tissus. Même lorsque l’air contient 0,1 % de CO, ce gaz déplace la moitié de l’oxygène de l’oxyhémoglobine. En présence de CO, la mort par asphyxie peut survenir même en présence de grandes quantités d’oxygène. Le CO est donc appelé monoxyde de carbone. Chez une personne « en détresse », le cerveau et système nerveux. Pour le salut, il faut d’abord de l’air pur qui ne contient pas de CO (ou, mieux encore, d’oxygène pur), tandis que le CO lié à l’hémoglobine est progressivement remplacé par des molécules d’O2 et que l’étouffement disparaît. La concentration quotidienne moyenne maximale admissible de CO dans l'air atmosphérique est de 3 mg/m3 (environ 3,10 à 5 %), dans l'air de la zone de travail – 20 mg/m3.

En règle générale, la teneur en CO dans l'atmosphère ne dépasse pas 10 à 5 %. Ce gaz pénètre dans l'air en tant que gaz volcanique et marécageux, avec des sécrétions de plancton et d'autres micro-organismes. Ainsi, 220 millions de tonnes de CO sont rejetées chaque année dans l’atmosphère à partir des couches superficielles de l’océan. La concentration de CO dans les mines de charbon est élevée. Une grande quantité de monoxyde de carbone est produite lors des incendies de forêt. La fusion de chaque million de tonnes d’acier s’accompagne de la formation de 300 à 400 tonnes de CO. Au total, les rejets technogéniques de CO dans l’air atteignent 600 millions de tonnes par an, dont plus de la moitié provient des véhicules automobiles. Si le carburateur n'est pas réglé, les gaz d'échappement peuvent contenir jusqu'à 12% de CO ! C’est pourquoi la plupart des pays ont introduit des normes strictes concernant la teneur en CO des gaz d’échappement des voitures.

La formation de CO se produit toujours lors de la combustion de composés carbonés, dont le bois, avec un accès insuffisant à l'oxygène, ainsi que lorsque du charbon chaud entre en contact avec du dioxyde de carbone : C + CO2 → 2CO. De tels processus se produisent également dans les fours villageois. Par conséquent, fermer prématurément la cheminée du poêle pour conserver la chaleur entraîne souvent une intoxication au monoxyde de carbone. Il ne faut pas croire que les citadins qui ne chauffent pas leur poêle sont assurés contre l’intoxication au CO ; Par exemple, il leur est facile de s’empoisonner dans un garage mal aéré où est garée une voiture moteur tournant. Le CO se retrouve également dans les produits de combustion du gaz naturel dans la cuisine. Dans le passé, de nombreux accidents d’aviation étaient causés par l’usure du moteur ou par de mauvais réglages, permettant au CO de pénétrer dans le cockpit et d’empoisonner l’équipage. Le danger est aggravé par le fait que le CO ne peut pas être détecté par l’odorat ; à cet égard, le monoxyde de carbone est plus dangereux que le chlore !

Le monoxyde de carbone (II) n'est pratiquement pas sorbé par le charbon actif et donc un masque à gaz ordinaire ne protège pas contre ce gaz ; Pour l’absorber, une cartouche hopcalite supplémentaire est nécessaire, contenant un catalyseur qui « post-brûle » le CO en CO2 à l’aide de l’oxygène atmosphérique. De plus en plus de personnes disposent désormais de catalyseurs de postcombustion. voitures particulières, malgré le coût élevé de ces catalyseurs à base de platine métallique.

Les propriétés physiques du monoxyde de carbone (monoxyde de carbone CO) à pression atmosphérique normale sont considérées en fonction de la température aux valeurs négatives et positives.

Dans les tableaux Les propriétés physiques suivantes du CO sont présentées : densité de monoxyde de carbone ρ , capacité thermique spécifique à pression constante Cp, coefficients de conductivité thermique λ et viscosité dynamique μ .

Le premier tableau montre la densité et la capacité thermique spécifique du monoxyde de carbone CO dans la plage de température de -73 à 2 727 °C.

Le deuxième tableau donne les valeurs de tels propriétés physiques le monoxyde de carbone, comme la conductivité thermique et sa viscosité dynamique dans la plage de température de moins 200 à 1000°C.

La densité du monoxyde de carbone, comme , dépend considérablement de la température - lorsque le monoxyde de carbone CO est chauffé, sa densité diminue. Par exemple, à température ambiante, la densité du monoxyde de carbone est de 1,129 kg/m3, mais lors du chauffage à une température de 1000°C, la densité de ce gaz diminue de 4,2 fois - jusqu'à une valeur de 0,268 kg/m 3.

Dans des conditions normales (température 0°C), le monoxyde de carbone a une densité de 1,25 kg/m3. Si nous comparons sa densité avec d'autres gaz courants, alors la densité du monoxyde de carbone par rapport à l'air est moins importante - le monoxyde de carbone est plus léger que l'air. Il est également plus léger que l'argon, mais plus lourd que l'azote, l'hydrogène, l'hélium et d'autres gaz légers.

La chaleur spécifique du monoxyde de carbone dans des conditions normales est de 1 040 J/(kg deg). À mesure que la température de ce gaz augmente, sa capacité thermique spécifique augmente. Par exemple, à 2727°C, sa valeur est de 1329 J/(kg deg).

Densité du monoxyde de carbone CO et sa capacité thermique spécifique

t, °С	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg deg)	t, °С	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg deg)	t, °С	ρ, kg/m 3	C p , J/(kg deg)
-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

La conductivité thermique du monoxyde de carbone dans des conditions normales est de 0,02326 W/(m deg). Elle augmente avec l'augmentation de la température et à 1000°C elle devient égale à 0,0806 W/(m deg). Il est à noter que la conductivité thermique du monoxyde de carbone est légèrement inférieure à cette valeur y.

La viscosité dynamique du monoxyde de carbone à température ambiante est de 0,0246·10 -7 Pa·s. Lorsque le monoxyde de carbone est chauffé, sa viscosité augmente. Ce type de dépendance de la viscosité dynamique à la température est observé dans . Il convient de noter que le monoxyde de carbone est plus visqueux que la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone CO 2, mais a une viscosité inférieure à celle de l'oxyde d'azote NO et de l'air.

Les signes indiquant que du monoxyde de carbone (monoxyde de carbone (II), monoxyde de carbone, monoxyde de carbone) s'est formé dans l'air à une concentration dangereuse sont difficiles à déterminer - invisibles, peuvent ne pas sentir, s'accumulent progressivement et imperceptiblement dans la pièce. Il est extrêmement dangereux pour la vie humaine : il est hautement toxique ; des niveaux excessifs dans les poumons entraînent de graves intoxications et la mort. Un taux de mortalité élevé par intoxication au gaz est enregistré chaque année. Le risque d'intoxication peut être réduit en suivant règles simples et l'utilisation de capteurs spéciaux de dioxyde de carbone.

Qu'est-ce que le monoxyde de carbone

Le gaz naturel se forme lors de la combustion de toute biomasse ; dans l'industrie, il est le produit de la combustion de tout composé carboné. Dans les deux cas prérequis La libération de gaz est un manque d'oxygène. De grandes quantités de cette substance pénètrent dans l'atmosphère à la suite d'incendies de forêt, sous la forme les gaz d'échappement, formé lors de la combustion du carburant dans les moteurs de voiture. À des fins industrielles, il est utilisé dans la production d'alcool biologique, de sucre et dans la transformation de la viande animale et du poisson. Une petite quantité de monoxyde est également produite par les cellules humaines.

Propriétés

D'un point de vue chimique, le monoxyde est un composé inorganique avec un seul atome d'oxygène dans la molécule, la formule chimique est CO. Ce Substance chimique, qui n'a pas de couleur, de goût ou d'odeur caractéristiques, est plus léger que l'air, mais plus lourd que l'hydrogène et est inactif à température ambiante. Une personne qui sent ne ressent que la présence d'impuretés organiques dans l'air. Il appartient à la catégorie des produits toxiques ; la mort à une concentration dans l'air de 0,1 % survient en une heure. La concentration maximale admissible est de 20 mg/cub.m.

Effet du monoxyde de carbone sur le corps humain

Le monoxyde de carbone est mortel pour l'homme. Son effet toxique s'explique par la formation de carboxyhémoglobine dans les cellules sanguines, produit de l'ajout de monoxyde de carbone (II) à l'hémoglobine sanguine. Haut niveau la teneur en carboxyhémoglobine provoque un manque d'oxygène, un apport insuffisant d'oxygène au cerveau et à d'autres tissus du corps. En cas d'intoxication légère, sa teneur dans le sang est faible; une destruction naturelle est possible en 4 à 6 heures. À forte concentration, seuls les médicaments sont efficaces.

Empoisonnement au monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone est l'une des substances les plus dangereuses. En cas d'intoxication, une intoxication de l'organisme se produit, accompagnée d'une détérioration de l'état général de la personne. Il est très important de reconnaître précocement les signes d’une intoxication au monoxyde de carbone. Le résultat du traitement dépend du niveau de la substance dans le corps et de la rapidité avec laquelle les secours arrivent. Dans ce cas, les minutes comptent - la victime peut soit être complètement guérie, soit rester malade pour toujours (tout dépend de la rapidité de réponse des sauveteurs).

Symptômes

Selon le degré d'intoxication, des maux de tête, des étourdissements, des acouphènes, un rythme cardiaque rapide, des nausées, un essoufflement, un scintillement des yeux et une faiblesse générale peuvent survenir. On observe souvent une somnolence, ce qui est particulièrement dangereux lorsqu'une personne se trouve dans une pièce remplie de gaz. Lorsqu'une grande quantité de substances toxiques pénètre dans le système respiratoire, des convulsions, une perte de conscience et, dans les cas particulièrement graves, un coma sont observés.

Premiers secours en cas d'intoxication au monoxyde de carbone

La victime doit recevoir les premiers soins sur place en cas d'intoxication au monoxyde de carbone. Il doit être immédiatement déplacé vers Air frais et appelle un médecin. N'oubliez pas non plus votre sécurité : lorsque vous entrez dans une pièce contenant une source de cette substance, vous ne devez respirer que profondément et ne pas respirer à l'intérieur. En attendant l'arrivée du médecin, il faut faciliter l'accès de l'oxygène aux poumons : déboutonner les boutons, retirer ou desserrer les vêtements. Si la victime perd connaissance et arrête de respirer, une ventilation artificielle est nécessaire.

Antidote contre l'empoisonnement

Un antidote spécial (antidote) contre l'intoxication au monoxyde de carbone est un médicament qui empêche activement la formation de carboxyhémoglobine. L'action de l'antidote entraîne une diminution des besoins en oxygène de l'organisme, soutenant les organes sensibles au manque d'oxygène : le cerveau, le foie, etc. Il est administré par voie intramusculaire à la dose de 1 ml immédiatement après avoir retiré le patient d'une zone avec une forte concentration de substances toxiques. L'antidote peut être réadministré au plus tôt une heure après la première administration. Son utilisation à des fins préventives est autorisée.

Traitement

En cas d'exposition légère au monoxyde de carbone, le traitement est effectué en ambulatoire ; dans les cas graves, le patient est hospitalisé. Déjà dans l'ambulance, on lui donne une poche ou un masque à oxygène. Dans les cas graves, afin de donner au corps une forte dose d'oxygène, le patient est placé dans une chambre à pression. Un antidote est administré par voie intramusculaire. Les niveaux de gaz sanguins sont constamment surveillés. La rééducation ultérieure est médicinale ; les actions des médecins visent à restaurer le fonctionnement du cerveau, du système cardiovasculaire et des poumons.

Conséquences

L'exposition au monoxyde de carbone dans le corps peut provoquer maladies graves: les performances du cerveau, le comportement et la conscience d'une personne changent et des maux de tête inexpliqués apparaissent. La mémoire, la partie du cerveau responsable de la transition de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme, est particulièrement sensible à l'influence de substances nocives. Le patient peut ressentir les effets d’une intoxication au monoxyde de carbone seulement après plusieurs semaines. La plupart des victimes se rétablissent complètement après une période de réadaptation, mais certaines en subissent les conséquences pour le reste de leur vie.

Comment détecter le monoxyde de carbone à l'intérieur

L'intoxication au monoxyde de carbone est facile à la maison et elle ne se produit pas uniquement lors d'un incendie. La concentration de dioxyde de carbone se forme en raison d'une manipulation imprudente du registre du poêle, lors du fonctionnement d'un chauffe-eau à gaz ou d'une ventilation défectueux. La source de dioxyde de carbone peut être cuisinière à gaz. S'il y a de la fumée dans la pièce, c'est déjà une raison pour tirer la sonnette d'alarme. Il existe des capteurs spéciaux pour une surveillance constante des niveaux de gaz. Ils surveillent le niveau de concentration de gaz et signalent si la norme est dépassée. La présence d'un tel dispositif réduit le risque d'intoxication.

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−110,52 kJ/mole La pression de la vapeur 35 ± 1 guichet automatique Propriétés chimiques solubilité dans l'eau 0,0026 g/100 ml Classification Rég. Numero CAS 630-08-0 PubChem Rég. Numéro EINECS 211-128-3 SOURIRES InChI Rég. Numéro CE 006-001-00-2 RTECS FG3500000 ChEBI Numéro ONU 1016 ChemSpider Sécurité Toxicité NFPA704 Les données sont basées sur des conditions standard (25 °C, 100 kPa), sauf indication contraire.

Monoxyde de carbone (monoxyde de carbone, monoxyde de carbone, monoxyde de carbone(II)) est un gaz incolore, extrêmement toxique, insipide et inodore, plus léger que l'air (dans des conditions normales). Formule chimique- CO.

Structure moléculaire

Grâce à la disponibilité triple liaison la molécule de CO est très forte (énergie de dissociation 1069 kJ/mol, soit 256 kcal/mol, ce qui est supérieur à celle de toute autre molécule diatomique) et a une faible distance internucléaire ( d C≡O =0,1128 nm ou 1,13 Å ).

La molécule est faiblement polarisée, son moment dipolaire électrique μ = 0,04⋅10 −29 C m. De nombreuses études ont montré que la charge négative de la molécule de CO est concentrée sur l'atome de carbone C − ←O + (direction moment dipolaire dans la molécule est opposé à ce qui était supposé précédemment). Énergie d'ionisation 14,0 eV, force de couplage constante k = 18,6 .

Propriétés

Le monoxyde de carbone(II) est un gaz incolore, insipide et inodore. Inflammable La soi-disant « odeur de monoxyde de carbone » est en fait l’odeur d’impuretés organiques.

Propriétés du monoxyde de carbone

Énergie de formation de Gibbs standard Δ g	−137,14 kJ/mol (g) (à 298 K)
Entropie de l'éducation standard S	197,54 J/mol K (g) (à 298 K)
Capacité thermique molaire standard Cp	29,11 J/mol K (g) (à 298 K)
Enthalpie de fusion Δ H PL	0,838 kJ/mole
Enthalpie d'ébullition Δ H balle	6,04 kJ/mole
Température critique t Crète	−140,23 °C
Pression critique P. Crète	3,499 MPa
Densité critique ρ crit	0,301 g/cm³

Types principaux réactions chimiques dans lesquelles le monoxyde de carbone (II) intervient sont les réactions d'addition et les réactions redox, dans lesquelles il présente des propriétés réductrices.

À température ambiante, le CO est inactif ; son activité chimique augmente considérablement lorsqu’il est chauffé et en solution. Ainsi, dans les solutions, il réduit les sels et autres en métaux déjà à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé, il réduit également d'autres métaux, par exemple CO + CuO → Cu + CO 2. Il est largement utilisé en pyrométallurgie. La méthode de détection qualitative du CO est basée sur la réaction du CO en solution avec le chlorure de palladium, voir ci-dessous.

L'oxydation du CO en solution se produit souvent à un rythme notable uniquement en présence d'un catalyseur. Lors du choix de ce dernier, le rôle principal est joué par la nature de l'agent oxydant. Ainsi, KMnO 4 oxyde le CO le plus rapidement en présence d'argent finement broyé, K 2 Cr 2 O 7 - en présence de sels, KClO 3 - en présence d'OsO 4. En général, le CO a des propriétés réductrices similaires à celles de l’hydrogène moléculaire.

En dessous de 830 °C, l'agent réducteur le plus puissant est le CO, au-dessus, l'hydrogène. Par conséquent, l’équilibre de la réaction

H 2 O + C O ⇄ C O 2 + H 2 (\displaystyle (\mathsf (H_(2)O+CO\rightleftarrows CO_(2)+H_(2))))

jusqu'à 830 °C est décalée vers la droite, au-dessus de 830 °C vers la gauche.

Il est intéressant de noter qu’il existe des bactéries qui, grâce à l’oxydation du CO, obtiennent l’énergie dont elles ont besoin pour vivre.

Le monoxyde de carbone (II) brûle avec une flamme de couleur bleue(température de début de réaction 700 °C) dans l'air :

2 C O + O 2 → 2 C O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CO+O_(2)\rightarrow 2CO_(2)))) (Δ g° 298 = −257 kJ, Δ S° 298 = −86 J/K).

La température de combustion du CO peut atteindre 2 100 °C. La réaction de combustion est une réaction en chaîne et les initiateurs sont de petites quantités de composés contenant de l'hydrogène (eau, ammoniac, sulfure d'hydrogène, etc.)

En raison de son bon pouvoir calorifique, le CO entre dans la composition de divers mélanges de gaz techniques (voir par exemple le gaz de générateur), utilisés entre autres pour le chauffage. Explosif lorsqu'il est mélangé à l'air ; limites de concentration inférieure et supérieure de propagation de la flamme : de 12,5 à 74 % (en volume).

halogènes. Le plus grand utilisation pratique j'ai eu une réaction avec le chlore :

C O + C l 2 → C O C l 2 . (\displaystyle (\mathsf (CO+Cl_(2)\rightarrow COCl_(2))).)

En faisant réagir le CO avec F 2, en plus du fluorure de carbonyle COF 2, vous pouvez obtenir le composé peroxyde (FCO) 2 O 2. Ses caractéristiques : point de fusion −42 °C, point d'ébullition +16 °C, a une odeur caractéristique (semblable à l'odeur de l'ozone), lorsqu'il est chauffé au-dessus de 200 °C, se décompose de manière explosive (produits de réaction CO 2, O 2 et COF 2 ), en milieu acide réagit avec l'iodure de potassium selon l'équation :

(F C O) 2 O 2 + 2 K I → 2 K F + I 2 + 2 C O 2. (\displaystyle (\mathsf ((FCO)_(2)O_(2)+2KI\rightarrow 2KF+I_(2)+2CO_(2).)))

Le monoxyde de carbone (II) réagit avec les chalcogènes. Avec le soufre, il forme du sulfure de carbone COS, la réaction se produit lorsqu'il est chauffé, selon l'équation :

C O + S → C O S (\displaystyle (\mathsf (CO+S\rightarrow COS))) (Δ g° 298 = −229 kJ, Δ S° 298 = −134 J/K).

Du sélénoxyde de carbone COSe et du telluroxyde de carbone COTe similaires ont également été obtenus.

Restaure SO 2 :

2 C O + S O 2 → 2 C O 2 + S. (\displaystyle (\mathsf (2CO+SO_(2)\rightarrow 2CO_(2)+S.)))

Avec les métaux de transition, il forme des composés inflammables et toxiques - des carbonyles, tels que , , , , etc. Certains d'entre eux sont volatils.

n C O + M e → [ M e (C O) n ] (\displaystyle (\mathsf (nCO+Me\rightarrow )))

Le monoxyde de carbone (II) est légèrement soluble dans l'eau, mais ne réagit pas avec elle. Il ne réagit pas non plus avec les solutions d'alcalis et d'acides. Cependant, il réagit avec les produits alcalins fondus pour former les formiates correspondants :

C O + K O H → H C O O K . (\displaystyle (\mathsf (CO+KOH\rightarrow HCOOK.)))

La réaction du monoxyde de carbone (II) avec le potassium métallique dans une solution d’ammoniaque est intéressante. Cela produit le composé explosif dioxodicarbonate de potassium :

2 K + 2 C O → K 2 C 2 O 2 . (\displaystyle (\mathsf (2K+2CO\rightarrow K_(2)C_(2)O_(2.))) x C O + y H 2 → (\displaystyle (\mathsf (xCO+yH_(2)\rightarrow ))) alcools + alcanes linéaires.

Ce processus est à l'origine de la production de produits industriels aussi importants que le méthanol, le carburant diesel synthétique, les alcools polyhydriques, les huiles et les lubrifiants.

Action physiologique

Toxicité

Le monoxyde de carbone est très toxique.

L'effet toxique du monoxyde de carbone (II) est dû à la formation de carboxyhémoglobine - un complexe carbonyle beaucoup plus puissant avec l'hémoglobine, comparé au complexe de l'hémoglobine avec l'oxygène (oxyhémoglobine). Ainsi, les processus de transport de l'oxygène et de respiration cellulaire sont bloqués. Des concentrations dans l'air supérieures à 0,1 % entraînent la mort en une heure.

• La victime doit être emmenée à l'air frais. En cas d'intoxication légère, une hyperventilation des poumons avec de l'oxygène est suffisante.
• Ventilation artificielle.
• Lobéline ou caféine sous la peau.
• Carboxylase par voie intraveineuse.

La médecine mondiale ne connaît pas d'antidotes fiables à utiliser en cas d'intoxication au monoxyde de carbone.

Protection carbone(II)

Monoxyde de carbone endogène

Le monoxyde de carbone endogène est normalement produit par les cellules des humains et des animaux et sert de molécule de signalisation. Il joue un rôle physiologique connu dans l’organisme, notamment en tant que neurotransmetteur et provoque une vasodilatation. En raison du rôle du monoxyde de carbone endogène dans l'organisme, des perturbations de son métabolisme sont associées à diverses maladies, telles que les maladies neurodégénératives, l'athérosclérose des vaisseaux sanguins, l'hypertension, l'insuffisance cardiaque et divers processus inflammatoires.

Le monoxyde de carbone endogène se forme dans le corps en raison de l'effet oxydant de l'enzyme hème oxygénase sur l'hème, qui est un produit de la destruction de l'hémoglobine et de la myoglobine, ainsi que d'autres protéines contenant de l'hème. Ce processus provoque la formation d’une petite quantité de carboxyhémoglobine dans le sang d’une personne, même si la personne ne fume pas et ne respire pas de l’air atmosphérique (contenant toujours de petites quantités de monoxyde de carbone exogène), mais de l’oxygène pur ou un mélange d’azote et d’oxygène.

Suite à la première preuve en 1993 que le monoxyde de carbone endogène est un neurotransmetteur normal dans le corps humain, ainsi que l'un des trois gaz endogènes qui modulent normalement les réactions inflammatoires dans le corps (les deux autres étant l'oxyde nitrique (II) et le sulfure d'hydrogène), Le monoxyde de carbone endogène a attiré une attention considérable de la part des cliniciens et des chercheurs en tant que régulateur biologique important. Dans de nombreux tissus, il a été démontré que les trois gaz ci-dessus sont des agents anti-inflammatoires, des vasodilatateurs et induisent également l'angiogenèse. Cependant, tout n’est pas si simple et sans ambiguïté. L'angiogenèse n'est pas toujours un effet bénéfique, puisqu'elle joue notamment un rôle dans la croissance des tumeurs malignes, et est également l'une des causes des lésions rétiniennes lors de la dégénérescence maculaire. En particulier, il est important de noter que le tabagisme (principale source de monoxyde de carbone dans le sang, qui produit des concentrations plusieurs fois supérieures à la production naturelle) augmente de 4 à 6 fois le risque de dégénérescence maculaire de la rétine.

Il existe une théorie selon laquelle dans certaines synapses de cellules nerveuses, où se produit le stockage à long terme d'informations, la cellule réceptrice, en réponse au signal reçu, produit du monoxyde de carbone endogène, qui transmet le signal à la cellule émettrice, l'informant ainsi de sa disponibilité à continuer à recevoir des signaux de sa part et à augmenter l'activité de la cellule émettrice de signaux. Certaines de ces cellules nerveuses contiennent de la guanylate cyclase, une enzyme activée par l'exposition au monoxyde de carbone endogène.

Des recherches sur le rôle du monoxyde de carbone endogène en tant que substance anti-inflammatoire et cytoprotecteur ont été menées dans de nombreux laboratoires à travers le monde. Ces propriétés du monoxyde de carbone endogène font de son effet sur son métabolisme une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de pathologies aussi diverses que les lésions tissulaires provoquées par l'ischémie et la reperfusion ultérieure (par exemple, infarctus du myocarde, accident vasculaire cérébral ischémique), le rejet de greffe, l'athérosclérose vasculaire, sepsis sévère, paludisme grave, maladies auto-immunes. Des essais cliniques sur l'homme ont également été menés, mais leurs résultats n'ont pas encore été publiés.

Pour résumer, ce que l’on sait en 2015 sur le rôle du monoxyde de carbone endogène dans l’organisme peut se résumer ainsi :

• Le monoxyde de carbone endogène est l’une des molécules de signalisation endogènes importantes ;
• Le monoxyde de carbone endogène module les fonctions du système nerveux central et du système cardiovasculaire ;
• Le monoxyde de carbone endogène inhibe l'agrégation des plaquettes et leur adhésion aux parois des vaisseaux sanguins ;
• Influencer le métabolisme du monoxyde de carbone endogène à l’avenir pourrait constituer l’une des stratégies thérapeutiques importantes pour un certain nombre de maladies.

Histoire de la découverte

La toxicité de la fumée dégagée lors de la combustion du charbon a été décrite par Aristote et Galien.

Le monoxyde de carbone (II) a été produit pour la première fois par le chimiste français Jacques de Lassonne en chauffant de l'oxyde de zinc avec du charbon, mais a d'abord été confondu avec de l'hydrogène car il brûlait avec une flamme bleue.

Le fait que ce gaz contienne du carbone et de l'oxygène a été découvert par le chimiste anglais William Cruyckshank. La toxicité du gaz a été étudiée en 1846 par le médecin français Claude Bernard lors d'expériences sur des chiens.

Le monoxyde de carbone (II) en dehors de l'atmosphère terrestre a été découvert pour la première fois par le scientifique belge M. Migeotte en 1949 grâce à la présence d'une bande vibrationnelle-rotationnelle principale dans le spectre IR du Soleil. Le monoxyde de carbone(II) a été découvert dans le milieu interstellaire en 1970.

Reçu

Méthode industrielle

• Formé lors de la combustion de carbone ou de composés carbonés (par exemple l'essence) dans des conditions de manque d'oxygène :

2 C + O 2 → 2 C O (\displaystyle (\mathsf (2C+O_(2)\rightarrow 2CO)))(l'effet thermique de cette réaction est de 220 kJ),

• ou lors de la réduction du dioxyde de carbone avec du charbon chaud :

C O 2 + C ⇄ 2 C O (\displaystyle (\mathsf (CO_(2)+C\rightleftarrows 2CO))) (Δ H= 172 kJ, Δ S= 176 J/K)

Cette réaction se produit lors d'un incendie de poêle lorsque le registre du poêle est fermé trop tôt (avant que les charbons ne soient complètement brûlés). Le monoxyde de carbone (II) formé dans ce cas, en raison de sa toxicité, provoque des troubles physiologiques (« fumées ») et même la mort (voir ci-dessous), d'où l'un des noms triviaux - « monoxyde de carbone ».

La réaction de réduction du dioxyde de carbone est réversible ; l'effet de la température sur l'état d'équilibre de cette réaction est illustré dans le graphique. Le déroulement d'une réaction vers la droite est assuré par le facteur entropie, et vers la gauche par le facteur enthalpie. À des températures inférieures à 400 °C, l'équilibre est presque complètement déplacé vers la gauche, et à des températures supérieures à 1 000 °C vers la droite (vers la formation de CO). À basse température, la vitesse de cette réaction est très faible, le monoxyde de carbone (II) est donc assez stable dans des conditions normales. Cet équilibre porte un nom spécial Équilibre boudoir.

• Les mélanges de monoxyde de carbone (II) avec d'autres substances sont obtenus en faisant passer de l'air, de la vapeur d'eau, etc. à travers une couche de coke chaud, de pierre ou charbon marron etc. (voir gaz générateur, gaz à eau, gaz mixte, gaz de synthèse).

Méthode de laboratoire

• Décomposition de l'acide formique liquide sous l'action d'acide sulfurique concentré chaud ou passage d'acide formique gazeux sur l'oxyde de phosphore P 2 O 5. Schéma de réaction :

H C O O H → H 2 S O 4 ou H 2 O + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))H_(2)O+CO.))) Il est également possible de traiter l'acide formique avec de l'acide chlorosulfonique. Cette réaction se produit à températures ordinaires selon le schéma suivant : H C O O H + C l S O 3 H → H 2 S O 4 + H C l + C O . (\displaystyle (\mathsf (HCOOH+ClSO_(3)H\rightarrow H_(2)SO_(4)+HCl+CO\uparrow .)))

• Chauffage d'un mélange d'acides oxalique et sulfurique concentré. La réaction se déroule selon l'équation :

H 2 C 2 O 4 → H 2 S O 4 o t C O + C O 2 + H 2 O . (\displaystyle (\mathsf (H_(2)C_(2)O_(4)(\xrightarrow[(H_(2)SO_(4))](^(o)t))CO\uparrow +CO_(2) \uparrow +H_(2)O.)))

• Chauffage d'un mélange d'hexacyanoferrate de potassium (II) avec de l'acide sulfurique concentré. La réaction se déroule selon l'équation :

K 4 [ F e (C N) 6 ] + 6 H 2 S O 4 + 6 H 2 O → o t 2 K 2 S O 4 + F e S O 4 + 3 (NH 4) 2 S O 4 + 6 C O . (\displaystyle (\mathsf (K_(4)+6H_(2)SO_(4)+6H_(2)O(\xrightarrow[()](^(o)t))2K_(2)SO_(4)+ FeSO_(4)+3(NH_(4))_(2)SO_(4)+6CO\uparrow .)))

• Réduction du carbonate de zinc par le magnésium lorsqu'il est chauffé :

M g + Z n C O 3 → o t M g O + Z n O + C O . (\displaystyle (\mathsf (Mg+ZnCO_(3)(\xrightarrow[()](^(o)t))MgO+ZnO+CO\uparrow .)))

Détermination du monoxyde de carbone (II)

La présence de CO peut être déterminée qualitativement par le noircissement de solutions de chlorure de palladium (ou de papier imbibé de cette solution). L'assombrissement est associé à la libération de palladium métallique fin selon le schéma suivant :

P ré C l 2 + C O + H 2 O → P ré ↓ + C O 2 + 2 H C l . (\displaystyle (\mathsf (PdCl_(2)+CO+H_(2)O\rightarrow Pd\downarrow +CO_(2)+2HCl.)))

Cette réaction est très sensible. Solution étalon : 1 gramme de chlorure de palladium par litre d'eau.

La détermination quantitative du monoxyde de carbone(II) est basée sur la réaction iodométrique :

5 C O + I 2 O 5 → 5 C O 2 + I 2. (\displaystyle (\mathsf (5CO+I_(2)O_(5)\rightarrow 5CO_(2)+I_(2).)))

Application

• Le monoxyde de carbone (II) est un réactif intermédiaire utilisé dans les réactions avec l'hydrogène dans les processus industriels critiques pour produire des alcools organiques et des hydrocarbures simples.
• Le monoxyde de carbone (II) est utilisé pour transformer la viande animale et le poisson, leur donnant une couleur rouge vif et un aspect de fraîcheur sans en altérer le goût (technologie Fumée claire Et Fumée insipide). La concentration admissible en CO est de 200 mg/kg de viande.
• Le monoxyde de carbone (II) est le principal composant du gaz générateur, utilisé comme carburant dans les véhicules à essence.
• Le monoxyde de carbone provenant des gaz d'échappement des moteurs a été utilisé par les nazis pendant la Seconde Guerre mondiale pour tuer massivement des personnes par empoisonnement.

Monoxyde de carbone (II) dans l'atmosphère terrestre

Il existe des sources naturelles et anthropiques d'entrée dans l'atmosphère terrestre. Dans des conditions naturelles, à la surface de la Terre, le CO se forme lors de la décomposition anaérobie incomplète des composés organiques et lors de la combustion de la biomasse, principalement lors des incendies de forêts et de steppes. Le monoxyde de carbone (II) se forme dans le sol de manière biologique (libéré par les organismes vivants) et non biologique. Le dégagement de monoxyde de carbone (II) dû aux composés phénoliques courants dans les sols, contenant des groupes OCH 3 ou OH en positions ortho ou para par rapport au premier groupe hydroxyle, a été prouvé expérimentalement.

L'équilibre global de la production non biologique de CO et de son oxydation par les micro-organismes dépend de conditions environnementales spécifiques, principalement l'humidité et . Par exemple, le monoxyde de carbone (II) est rejeté directement dans l’atmosphère par les sols arides, créant ainsi des concentrations maximales locales de ce gaz.

Dans l'atmosphère, le CO est le produit de chaînes de réactions impliquant le méthane et d'autres hydrocarbures (principalement l'isoprène).

La principale source anthropique de CO est actuellement les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne. Le monoxyde de carbone se forme lorsque des hydrocarbures sont brûlés dans des moteurs à combustion interne à des températures insuffisantes ou que le système d'alimentation en air est mal réglé (une quantité insuffisante d'oxygène est fournie pour oxyder le CO en CO 2). Dans le passé, une part importante de l’apport anthropique de CO dans l’atmosphère était assurée par le gaz d’éclairage, utilisé pour l’éclairage intérieur au XIXe siècle. Sa composition était approximativement la même que celle de l'eau gazeuse, c'est-à-dire qu'elle contenait jusqu'à 45 % de monoxyde de carbone (II). Il n'est pas utilisé dans le secteur des services publics en raison de la présence d'un analogue beaucoup moins cher et économe en énergie -