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一氧化碳
無色、無臭、無刺激性的氣體
一氧化碳（英文名稱：Carbon Monoxide），無機(jī)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。一氧化碳是一種無色無味的氣體，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(qiáng)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(nèi)的血紅蛋白結(jié)合使人中毒。實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?xì)?、工業(yè)燃?xì)夂腿剂想姵刂械娜細(xì)?，在化工領(lǐng)域中是重要的碳基合成有機(jī)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
無色氣體
氣味
無味
密度
0.97g/cm
熔點
-205℃
沸點
-191℃
溶解性
微溶于水，20℃時為2.3ml/100ml
蒸氣壓
25℃時為1.55×10毫米汞柱
危險性
自燃溫度
605℃
歷史
古希臘時代，哲學(xué)家亞里士多德（Aristotle）曾記錄了燃燒的煤炭會散發(fā)有毒煙氣的現(xiàn)象。當(dāng)時有一種執(zhí)行死刑的方法，將罪犯關(guān)在一間浴室，并在浴室內(nèi)放置文火燃燒的煤炭 。古希臘醫(yī)生蓋倫（Galen）推測，可能是浴室內(nèi)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(dǎo)出的。他在實驗中研究了許多氣體，其中碳?xì)馐侵溉紵咎亢推渌扇嘉锷傻臍怏w，通常是二氧化碳，但有時也是一氧化碳，因為范·海爾孟說在他65歲時差點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(xiàn)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。這說明他已經(jīng)研究了一氧化碳?xì)怏w的性質(zhì)。另外，他發(fā)現(xiàn)有機(jī)物腐爛或在缺氧狀態(tài)下加熱產(chǎn)生的氣體，相當(dāng)輕而且可以燃燒。現(xiàn)在看來，他談到的這種氣體實際上是氫氣、甲烷、一氧化碳的混合物。 古希臘人利用過一氧化碳的毒性，范·海爾孟在實驗中研究過一氧化碳，但他們都沒有將其分離出來進(jìn)一步研究。因此，以上研究只是人類發(fā)現(xiàn)一氧化碳的前奏。
1776年，法國化學(xué)家拉松（De Lassone）通過讓焦炭加熱氧化鋅以及加熱槍管中的普魯士藍(lán)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(jié)構(gòu)
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p軌道上的電子可以與氧原子兩個成單p軌道上的電子形成一個
一氧化碳分子結(jié)構(gòu)圖
分子軌道理論解釋
C原子核外有4個價電子，其電子結(jié)構(gòu)式為2s2p；氧原子核外有6個價電子，其電子結(jié)構(gòu)式為2s2p。由于碳原子和氧原子的相應(yīng)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
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
一氧化碳是一種無色無味的氣體，不容易被液化和固化。一氧化碳微溶于水，20℃時為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，熔點為-205℃，沸點為-191℃，25℃時蒸汽壓為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(yīng)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(yīng)，生成二氧化碳。
配位反應(yīng)
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(yīng)，生成硫化碳酰。
一氧化碳可以與鹵素氟、氯、溴反應(yīng)，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(yīng)，生成甲酸鹽。
與有機(jī)物反應(yīng)
與醇反應(yīng)
與不飽和烴反應(yīng)
合成氣與不飽和烴及其衍生物的氫甲?；磻?yīng)是一氧化碳另一類重要的羰基化合成反應(yīng)。
例如：
一氧化碳、氧氣 與不飽和烴反應(yīng)生成羧酸或酯。
中毒機(jī)理
血紅蛋白（Hb）中的二價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），從而通過血液的流動運輸氧氣分子。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(wěn)定，因此，一氧化碳能把氧氣從氧合血紅蛋白中置換出來。
體溫在37℃以下時，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(jié)合，從而使血液輸氧中斷，進(jìn)而使人體組織缺氧，產(chǎn)生細(xì)胞能量代謝障礙，導(dǎo)致肌肉麻痹、昏迷，甚至死亡，這就是一氧化碳中毒。同時，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(dāng)空氣中一氧化碳濃度達(dá)0.08%時，人在兩小時內(nèi)就會昏迷致死。
制備方法
實驗室制法
工業(yè)制法
應(yīng)用領(lǐng)域
燃?xì)?/span>
一氧化碳可以在空氣或氧氣中燃燒，釋放出大量熱，與燃煤相比，一氧化碳具有熱值高、清潔衛(wèi)生、污染少和使用方便等優(yōu)點。所以一氧化碳是很好的工業(yè)燃?xì)夂兔裼蒙钊細(xì)狻?/span>
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(fù)極燃?xì)?，空氣與二氧化碳的混合氣為正極助燃?xì)猓靡欢ū壤?/span>碳酸鋰和碳酸鈉，低熔點混合物作電解質(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(yīng)式為：
負(fù)極（燃料極）：
正極（空氣極）：
總反應(yīng)式：
化工
一氧化碳是重要的碳基合成有機(jī)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(yīng)：
故實際最后起還原鐵礦石作用的主要是一氧化碳而不是焦炭。同時冶金工業(yè)上為了減少燃煤時產(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。有時也利用一氧化碳來還原煙道氣中的二氧化硫，并回收得到硫。
醫(yī)藥
一氧化碳過去一直被認(rèn)為是對生物體有毒性的氣體， 但20世紀(jì)80年代以來的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，生物體內(nèi)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(nèi)源性的一氧化碳具有神經(jīng)信息傳遞功能，能介導(dǎo)某些生理和病理活動。并在發(fā)揮生物效應(yīng)后經(jīng)血紅蛋白運輸，由肺部排出體外。它與血壓調(diào)控、肌肉松弛、激素的釋放、痛覺與嗅覺的發(fā)生等有關(guān)，且在維持血管能力和心肌保護(hù)中也起作用。
據(jù)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(tǒng)的一氧化碳吸入法有導(dǎo)致患者和醫(yī)務(wù)人員意外吸入高劑量一氧化碳而中毒的風(fēng)險。 實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(jī)制還不式十分清楚，但隨著研究的深入，在將來人們一定能夠有效利用一氧化碳來為人類的健康服務(wù)。
安全事宜
安全標(biāo)志
象形圖 |  易燃物 |  急性毒性 |  健康危害 |
GHS分類
GHS | 危險說明 | 危險等級 |
H220 | 極易燃?xì)怏w | 易燃?xì)怏w |
H331 | 吸入有毒 | 急性毒性，吸入 |
H360D | 可能會損害未出生的孩子 | 生殖毒性 |
H372 | 長期或反復(fù)接觸會對器官造成損害 | 特定靶器官毒性，反復(fù)暴露 |
泄露與消防
當(dāng)一氧化碳發(fā)生泄露與火災(zāi)時，人員需撤離至上風(fēng)處，并立即隔離150m。切斷火源時，應(yīng)急處理人員需戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源，合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散，噴霧狀水稀釋、溶解，構(gòu)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(jī)送至空曠地方或用管路導(dǎo)至爐中、凹地梵之。漏氣容器要處理，修復(fù)、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，可能的話將容器從火場移至空曠處。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(xiàn)為頭暈、眼花、劇烈頭痛、耳鳴、頸部壓迫感和搏動感，會有惡心、嘔吐、心悸、四肢無力等癥狀，但無昏迷，此時需立刻脫離中毒現(xiàn)場，吸入鮮空氣或進(jìn)行適當(dāng)治療之后，癥狀會很快消失。
中度中毒：除上述癥狀外，表現(xiàn)為初期多汗、煩躁、步態(tài)不穩(wěn)和皮膚黏膜蒼白，并隨著中毒加重而身體出現(xiàn)櫻桃紅色，以面頰、前胸及大腿內(nèi)側(cè)為明顯，意識朦朧，甚至昏迷。如能及時搶救，可很快蘇醒，一般無明顯并發(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，患者會很快進(jìn)入不同程度的昏迷狀態(tài)，時間可持續(xù)數(shù)小時至幾晝夜，往往出現(xiàn)牙關(guān)緊閉、強(qiáng)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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作者
