Cacbon monoxit

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(đổi hướng từ CO)
Bước tới: menu, tìm kiếm
Cacbon monoxit
Cấu trúc phân tử của cacbon monoxit
Cấu trúc phân tử của cacbon monoxit
Tổng quan
Danh pháp IUPAC Cacbon monoxit
Tên khác cacbon oxit
oxit cacbon
khí than
Công thức phân tử CO
Phân tử gam 28,01 g/mol
Biểu hiện Chất khí không màu,
không mùi
Số CAS [630-08-0]
Thuộc tính
Tỷ trọngpha 1,145 kg/m3 ở 298 K
1,25 kg/m3 ở 273 K
8 kg/cm 3 (rắn)
Độ hòa tan trong nước 26 g/m3 ở 273 K
Điểm nóng chảy -205°C (68 K)
Điểm sôi -192°C (81 K)
pKa {{{Hằng số điện ly axít}}}
pKb
Độ nhớt  ? cP
Nguy hiểm
MSDS MSDS ngoài
Các nguy hiểm chính Cực dễ cháy (F+)
Độc (T)
sinh sản: độc loại 1
NFPA 704 Nfpa h4.pngNfpa f2.pngNfpa r2.png
Điểm bắt lửa
Rủi ro/An toàn R: 12, 23, 48/23, 61
S: 45, 53
Số RTECS FG3500000
Trang dữ liệu bổ sung
Cấu trúc & thuộc tính n εr, v.v.
Dữ liệu nhiệt động lực Các trạng thái
rắn, lỏng, khí
Dữ liệu quang phổ UV, IR, NMR, MS
Các hợp chất liên quan
Các hợp chất tương tự
Các hợp chất liên quan Cacbon
Metan, Cacbon dioxit
Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở 25°C, 100 kPa
Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu

Cacbon monoxit, công thức hóa học là CO, là một chất khí không màu, không mùi, bắt cháy và có độc tính cao. Nó là sản phẩm chính trong sự cháy không hoàn toàn của cacbon và các hợp chất chứa cacbon.

Có nhiều nguồn sinh ra cacbon monoxit. Khí thải của động cơ đốt trong tạo ra sau khi đốt các nhiên liệu gốc cacbon (gần như là bất kỳ nguồn nhiên liệu nào, ngoại trừ hydro nguyên chất) có chứa cacbon monoxit, đặc biệt với nồng độ cao khi nhiệt độ quá thấp để có thể thực hiện việc ôxi hóa trọn vẹn các hydrocacbon trong nhiên liệu thành nước (dạng hơi) và cacbon dioxit, do thời gian có thể tồn tại trong buồng đốt là quá ngắn và cũng có thể là do không đủ lượng oxy cần thiết. Thông thường, việc thiết kế và vận hành buồng đốt sao cho có thể giảm lượng CO là khó khăn hơn rất nhiều so với việc thiết kế để làm giảm lượng hydrocacbon chưa cháy hết. Cacbon monoxit cũng tồn tại với một lượng nhỏ nhưng tính về nồng độ là đáng kể trong khói thuốc lá. Trong gia đình, khí CO được tạo ra khi các nguồn nhiên liệu như xăng, hơi đốt, dầu hay gỗ không cháy hết trong các thiết bị dùng chúng làm nhiên liệu như xe máy, ô tô, lò sưởi và bếp lò v.v. Khí cacbon monoxit có thể thấm qua bê tông hàng giờ sau khi xe cộ đã rời khỏi ga ra.

Trong quá khứ, ở một số quốc gia người ta sử dụng cái gọi là town gas để thắp sáng và cung cấp nhiệt vào thế kỷ 19. Town gas được tạo ra bằng cách cho một luồng hơi nước đi ngang qua than cốc nóng đỏ; chất tạo thành sau phản ứng của nước và cacbon là hỗn hợp của hydro và cacbon monoxit. Phản ứng như sau:

H2O + C -t0 → CO + H2

Khí này ngày nay đã được thay thế bằng hơi đốt tự nhiên (metan) nhằm tránh các tác động độc hại tiềm ẩn của nó. Khí gỗ, sản phẩm của sự cháy không hoàn toàn của gỗ cũng chứa cacbon monoxit như là một thành phần chính.

Độc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Xem chi tiết tại bài: Ngộ độc cacbon monoxit

Cacbon monoxit là cực kỳ nguy hiểm, do việc hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới thương tổn do giảm oxy trong máu hay tổn thương hệ thần kinh cũng như có thể gây tử vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% cacbon monoxit trong không khí cũng có thể là nguy hiểm đến tính mạng.

CO là chất khí không màu, không mùi và không gây kích ứng nên rất nguy hiểm vì người ta không cảm nhận được sự hiện diện của CO trong không khí. CO có tính liên kết với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so với oxy nên khi được hít vào phổi CO sẽ gắn chặt với Hb thành HbCO do đó máu không thể chuyên chở oxy đến tế bào. CO còn gây tổn thương tim do gắn kết với myoglobin của cơ tim.

Triệu chứng ngộ độc CO thường bắt đầu bằng cảm giác bần thần, nhức đầu, buồn nôn, khó thở rồi từ từ đi vào hôn mê. Nếu ngộ độc CO xảy ra khi đang ngủ say hoặc uống rượu say thì người bị ngộ độc sẽ hôn mê từ từ, ngưng thở và tử vong.

Ngộ độc CO có thể xảy ra ở những trường hợp chạy máy nổ phát điện trong nhà kín, sản phụ nằm lò than trong phòng kín, ngủ trong xe hơi đang nổ máy trong nhà hoặc gara...

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Cacbon monoxit đã được nhà hóa học người Phápde Lassone điều chế lần đầu tiên năm 1776 bằng cách đốt nóng oxit kẽm (ZnO) với than cốc, nhưng ông đã sai lầm khi cho khí thu được là hydro do nó cũng cháy với ngọn lửa màu xanh lam. Sau này, nó được nhà hóa học người AnhWilliam Cruikshank xác định là một hợp chất chứa cacbon và oxy năm 1800.

Nhà sinh lý học người Pháp là Claude Bernard vào khoảng năm 1846 đã lần đầu tiên nghiên cứu kỹ lưỡng các thuộc tính độc hại của cacbon monoxit. Ông cho các con chó hít thở khí này và nhận ra rằng máu của chúng tại tất cả các mạch máu là đỏ hơn.

Hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Cấu trúc của phân tử CO được mô tả tốt nhất dựa theo thuyết quỹ đạo phân tử. Độ dài của liên kết hóa học (0,111 nm) chỉ ra rằng nó có đặc trưng liên kết ba một phần. Phân tử có momen lưỡng cực nhỏ (0,112 Debye hay 3,74x10−31 C.m) và thông thường được biểu diễn bằng 3 cấu trúc cộng hưởng:

Carbon monoxide mesomeric.svg

Lưu ý rằng quy tắc octet (quy tắc bộ tám) bị vi phạm đối với nguyên tử cacbon trong hai cấu trúc thể hiện bên phải.

Nó thể hiện tính khử trong một số phản ứng với các oxit kim loại có độ hoạt động hóa học yếu ở nhiệt độ cao, chẳng hạn oxit đồng (II), theo phản ứng sau:

CO + CuO → CO2 + Cu

Kim loại niken tạo ra hợp chất dễ bay hơi với CO, được biết đến với tên gọi niken cacbonyl. Cacbonyl bị phân hủy rất nhanh ngược trở lại thành kim loại và khí CO, và nó được sử dụng làm nền tảng cho việc làm tinh khiết niken.

Nhiều kim loại khác cũng có thể tạo ra các phức chất cacbonyl chứa các liên kết cộng hóa trị với cacbon monoxit, các chất này có thể tạo ra bằng một loạt các phương pháp khác nhau, ví dụ đun sôi rutheni triclorua với triphenyl photphin trong mêthoxyêtanol (hay DMF) thì có thể thu được phức chất [RuHCl(CO)(PPh3)3]. Niken cacbonyl là đặc biệt do nó có thể được tạo ra bằng tổ hợp trực tiếp cacbon monoxit và niken kim loại ở nhiệt độ phòng.

Trong niken cacbonyl và các cacbonyl khác, cặp điện tử trên nguyên tử cacbon được liên kết với kim loại. Trong trường hợp này cacbon monoxit được nói đến như là nhóm cacbonyl.

Cacbon monoxit và metanol có phản ứng với nhau có chất xúc tác gốc rodi để tạo ra axit axetic trong quy trình Monsanto, nó là phương pháp được sử dụng nhiều nhất để sản xuất axit axêtic công nghiệp.

Cacbon monoxit trong khí quyển[sửa | sửa mã nguồn]

Cacbon monoxit toàn cầu năm 2000 trong MOPITT.

Cacbon monoxit có hiệu ứng bức xạ cưỡng bức gián tiếp bằng sự nâng cao nồng độ của metanozon tầng đối lưu thông qua các phản ứng hóa học với các thành phần khác của khí quyển (ví dụ gốc hydroxyl, OH) mà nếu không có thể tiêu diệt chúng. Cacbon monoxit được tạo ra khi các nhiên liệu chứa cacbon bị đốt cháy không hoàn toàn, thông qua các quá trình tự nhiên trong khí quyển thì cuối cùng nó sẽ bị ôxi hóa thành cacbon dioxit. Nồng độ cacbon monoxit bị biến đổi trong không gian cũng như là tồn tại rất ngắn hạn trong khí quyển.

5CO + O3 → 4CO2 + C

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]