一氧化碳（無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體）
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一氧化碳
無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體
一氧化碳（英文名稱(chēng)：Carbon Monoxide），無(wú)機化合物，由碳和氧組成?；瘜W(xué)式為CO，摩爾質(zhì)量為28.010g/mol，密度為0.97g/cm。一氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，呈弱酸性，微溶于水，溶于苯、乙醇、醋酸和氯化亞銅。一氧化碳具有很強的還原性，可以將許多金屬氧化物或金屬離子還原。一氧化碳可以在空氣中燃燒，生成二氧化碳。一氧化碳可以與人體內的血紅蛋白結合使人中毒。實(shí)驗室中一氧化碳可由甲酸滴入熱的濃硫酸溶液中進(jìn)行脫水生成；工業(yè)上一氧化碳主要來(lái)源為水煤氣、發(fā)生煤爐氣和煤氣。一氧化碳可以用作民用生活燃氣、工業(yè)燃氣和燃料電池中的燃氣，在化工領(lǐng)域中是重要的碳基合成有機化工產(chǎn)品原料，在冶金工業(yè)中是一種重要的還原劑。
基本信息
中文名
一氧化碳
英文名
Carbon Monoxide
CAS號
630-08-0
性質(zhì)
化學(xué)式
CO、co
摩爾質(zhì)量
28.010g/mol
外觀(guān)
無(wú)色氣體
氣味
無(wú)味
密度
0.97g/cm
熔點(diǎn)
-205℃
沸點(diǎn)
-191℃
溶解性
微溶于水，20℃時(shí)為2.3ml/100ml
蒸氣壓
25℃時(shí)為1.55×10毫米汞柱
危險性
自燃溫度
605℃
歷史
古希臘時(shí)代，哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle）曾記錄了燃燒的煤炭會(huì )散發(fā)有毒煙氣的現象。當時(shí)有一種執行死刑的方法，將罪犯關(guān)在一間浴室，并在浴室內放置文火燃燒的煤炭 。古希臘醫生蓋倫（Galen）推測，可能是浴室內空氣的組成發(fā)生了變化，因此呼入后能引起傷害。
1630年，比利時(shí)化學(xué)家范 · 海爾孟（Johann Basptistavan Helmont）發(fā)明了氣體一詞，這是他從希臘字導出的。他在實(shí)驗中研究了許多氣體，其中碳氣是指燃燒木炭和其他可燃物生成的氣體，通常是二氧化碳，但有時(shí)也是一氧化碳，因為范·海爾孟說(shuō)在他65歲時(shí)差點(diǎn)被燃燒的木炭的煙熏死，而他記述的是一氧化碳中毒的癥狀。范·海爾孟發(fā)現由文火燃燒的木炭產(chǎn)生的一種有毒氣體，這種氣體能危及自己的生命。這說(shuō)明他已經(jīng)研究了一氧化碳氣體的性質(zhì)。另外，他發(fā)現有機物腐爛或在缺氧狀態(tài)下加熱產(chǎn)生的氣體，相當輕而且可以燃燒?，F在看來(lái)，他談到的這種氣體實(shí)際上是氫氣、甲烷、一氧化碳的混合物。 古希臘人利用過(guò)一氧化碳的毒性，范·海爾孟在實(shí)驗中研究過(guò)一氧化碳，但他們都沒(méi)有將其分離出來(lái)進(jìn)一步研究。因此，以上研究只是人類(lèi)發(fā)現一氧化碳的前奏。
1776年，法國化學(xué)家拉松（De Lassone）通過(guò)讓焦炭加熱氧化鋅以及加熱槍管中的普魯士藍得到一氧化碳。他在《皇家科學(xué)院備忘錄》中把這種氣體描 述為 “一 種性質(zhì)極怪異的可燃空氣”。1785年，英國科學(xué)家普里斯特利（J.Priestley）用木炭加熱鑄皮，制備了一氧化碳；但他誤以為它是 “可燃空氣” 。
分子結構
雜化軌道理論解釋
在CO分子中，碳原子采用sp雜化與氧原子成鍵。碳原子兩個(gè)p軌道上的電子可以與氧原子兩個(gè)成單p軌道上的電子形成一個(gè)
一氧化碳分子結構圖
分子軌道理論解釋
C原子核外有4個(gè)價(jià)電子，其電子結構式為2s2p；氧原子核外有6個(gè)價(jià)電子，其電子結構式為2s2p。由于碳原子和氧原子的相應原子軌道能量很近，因此互相重疊形成CO分子的分子軌道。一氧化碳的分子軌道式為：
由此可以得出一氧化碳分子中有兩個(gè)
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
一氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，不容易被液化和固化。一氧化碳微溶于水，20℃時(shí)為2.3ml/100ml，溶于苯、乙醇、醋酸和氯化亞銅。其摩爾質(zhì)量為28.010g/mol，密度為0.97g/cm，熔點(diǎn)為-205℃，沸點(diǎn)為-191℃，25℃時(shí)蒸汽壓為1.55×10毫米汞柱，自燃溫度為605℃。
化學(xué)性質(zhì)
還原性
在高溫的條件下，一氧化碳可以從很多金屬氧化物中奪取氧，使金屬還原。
在常溫下，一氧化碳還可以使一些化合物中的金屬離子還原。例如：一氧化碳能使二氯化鈀溶液、銀氨溶液變黑，反應非常靈敏，因此可以用于檢測微量一氧化碳的存在。
在高溫下，一氧化碳可以與氧氣發(fā)生劇烈反應，生成二氧化碳。
配位反應
活潑性
一氧化碳在空氣中燃燒，生成二氧化碳。
一氧化碳與硫反應，生成硫化碳酰。
一氧化碳可以與鹵素氟、氯、溴反應，生成鹵化碳酰，鹵化碳酰很容易被水解，并與氨作用生成尿素。
酸性
一氧化碳的酸性非常微弱，在一定壓力和受熱條件下與堿反應，生成甲酸鹽。
與有機物反應
與醇反應
與不飽和烴反應
合成氣與不飽和烴及其衍生物的氫甲?；磻且谎趸剂硪活?lèi)重要的羰基化合成反應。
例如：
一氧化碳、氧氣 與不飽和烴反應生成羧酸或酯。
中毒機理
血紅蛋白（Hb）中的二價(jià)鐵離子的空軌道可以接受氧氣分子提供的電子對形成氧合血紅蛋白（HbO2），從而通過(guò)血液的流動(dòng)運輸氧氣分子。一氧化碳可以作為配體與血紅蛋白形成一氧化碳血紅蛋白（HbCO）。一氧化碳血紅蛋白比氧合血紅蛋白穩定，因此，一氧化碳能把氧氣從氧合血紅蛋白中置換出來(lái)。
體溫在37℃以下時(shí)，K=200。在肺部，即使一氧化碳濃度很低，血紅蛋白仍能優(yōu)先與一氧化碳結合，從而使血液輸氧中斷，進(jìn)而使人體組織缺氧，產(chǎn)生細胞能量代謝障礙，導致肌肉麻痹、昏迷，甚至死亡，這就是一氧化碳中毒。同時(shí)，由于一氧化碳血紅蛋白解離比氧合血紅蛋白慢得多，增加了一氧化碳中毒的危險性。經(jīng)測定，當空氣中一氧化碳濃度達0.08%時(shí)，人在兩小時(shí)內就會(huì )昏迷致死。
制備方法
實(shí)驗室制法
工業(yè)制法
應用領(lǐng)域
燃氣
燃料電池不但能用氫氣作燃料，還可利用一氧化碳等作燃料。如在工作溫度為650℃的熔融碳酸鹽燃料電池（MCFS），是用煤氣作負極燃氣，空氣與二氧化碳的混合氣為正極助燃氣，用一定比例的碳酸鋰和碳酸鈉，低熔點(diǎn)混合物作電解質(zhì)，以金屬鎳（燃料極）為催化劑制成的。有關(guān)電極和電池反應式為：
負極（燃料極）：
正極（空氣極）：
總反應式：
化工
一氧化碳是重要的碳基合成有機化工產(chǎn)品原料， 如從一氧化碳出發(fā)可合成出甲醇、甲酸、醋酸、醋酸酐、 二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、光氣、聚氨酯、草酸酯和金屬羰基化合物等多種高附加值產(chǎn)品。
冶金
一氧化碳在冶金工業(yè)精煉中是一種重要的還原劑。例如鋼鐵生產(chǎn)中，常用焦炭作還原劑，焦炭在高爐中主要發(fā)生下列反應：
故實(shí)際最后起還原鐵礦石作用的主要是一氧化碳而不是焦炭。同時(shí)冶金工業(yè)上為了減少燃煤時(shí)產(chǎn)生的硫的氧化物對空氣和水質(zhì)的污染，常用氨水、熟石灰的乳濁液或生石灰等吸收二氧化硫。有時(shí)也利用一氧化碳來(lái)還原煙道氣中的二氧化硫，并回收得到硫。
醫藥
一氧化碳過(guò)去一直被認為是對生物體有毒性的氣體， 但20世紀80年代以來(lái)的科學(xué)研究發(fā)現，生物體內的血紅素在血紅素氧合酶的作用下，能被氧化分解出極微量的一氧化碳。這種內源性的一氧化碳具有神經(jīng)信息傳遞功能，能介導某些生理和病理活動(dòng)。并在發(fā)揮生物效應后經(jīng)血紅蛋白運輸，由肺部排出體外。它與血壓調控、肌肉松弛、激素的釋放、痛覺(jué)與嗅覺(jué)的發(fā)生等有關(guān)，且在維持血管能力和心肌保護中也起作用。
據英國廣播公司2007年10月份報道，英國謝菲爾德大學(xué)的研究人員發(fā)明了使用一氧化碳幫助器官移植的新方法。該方法提高移植器官的成活率，克服了傳統的一氧化碳吸入法有導致患者和醫務(wù)人員意外吸入高劑量一氧化碳而中毒的風(fēng)險。 實(shí)驗室試驗顯示這種方法前景良好。盡管對一氧化碳在人體中的作用機制還不式十分清楚，但隨著(zhù)研究的深入，在將來(lái)人們一定能夠有效利用一氧化碳來(lái)為人類(lèi)的健康服務(wù)。
安全事宜
安全標志
象形圖 |  易燃物 |  急性毒性 |  健康危害 |
GHS分類(lèi)
GHS | 危險說(shuō)明 | 危險等級 |
H220 | 極易燃氣體 | 易燃氣體 |
H331 | 吸入有毒 | 急性毒性，吸入 |
H360D | 可能會(huì )損害未出生的孩子 | 生殖毒性 |
H372 | 長(cháng)期或反復接觸會(huì )對器官造成損害 | 特定靶器官毒性，反復暴露 |
泄露與消防
當一氧化碳發(fā)生泄露與火災時(shí)，人員需撤離至上風(fēng)處，并立即隔離150m。切斷火源時(shí)，應急處理人員需戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護服。盡可能切斷泄漏源，合理通風(fēng)，加速擴散，噴霧狀水稀釋、溶解，構筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。將漏出氣用排風(fēng)機送至空曠地方或用管路導至爐中、凹地梵之。漏氣容器要處理，修復、檢驗后再用。切斷氣源。若不能立即切斷氣源，則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器，可能的話(huà)將容器從火場(chǎng)移至空曠處。滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉。
一氧化碳中毒
輕度中毒：表現為頭暈、眼花、劇烈頭痛、耳鳴、頸部壓迫感和搏動(dòng)感，會(huì )有惡心、嘔吐、心悸、四肢無(wú)力等癥狀，但無(wú)昏迷，此時(shí)需立刻脫離中毒現場(chǎng)，吸入鮮空氣或進(jìn)行適當治療之后，癥狀會(huì )很快消失。
中度中毒：除上述癥狀外，表現為初期多汗、煩躁、步態(tài)不穩和皮膚黏膜蒼白，并隨著(zhù)中毒加重而身體出現櫻桃紅色，以面頰、前胸及大腿內側為明顯，意識朦朧，甚至昏迷。如能及時(shí)搶救，可很快蘇醒，一般無(wú)明顯并發(fā)癥和繼發(fā)癥。
重度中毒：除具有一部分或全部中度中毒的癥狀外，患者會(huì )很快進(jìn)入不同程度的昏迷狀態(tài)，時(shí)間可持續數小時(shí)至幾晝夜，往往出現牙關(guān)緊閉、強直性全身痙攣、大小便失禁和病理反射。常伴有中毒性腦病、心肌炎、吸入性肺炎、肺水腫及電解質(zhì)紊亂等。
急救措施
一氧化碳相關(guān)的文章
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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