Oxid uhelnatý

Oxid uhelnatý
	Schéma molekuly oxidu uhelnatého
Obecné
Systematický název	oxid uhelnatý
Latinský název	Carbonii monoxidum; Monoxidum carbonis
Anglický název	Carbon monoxide
Německý název	Kohlenstoffmonoxid
Sumární vzorec	CO
Vzhled	bezbarvý jedovatý plyn bez zápachu
Identifikace
Registrační číslo CAS	630-08-0
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	211-128-3
Indexové číslo	006-001-00-2
PubChem	281
ChEBI	17245
UN kód	1016
SMILES	[C-]#[O+]
InChI	1S/CO/c1-2
Číslo RTECS	FG3500000
Vlastnosti
Molární hmotnost	28,010 1 g/mol
Teplota tání	−205 °C (68 K)
Teplota varu	−191,5 °C (81 K)
Hustota	789 kg/m³, (kapalný, tv); 0,001 25 g/cm³ (0 °C); 0,001 145 g/cm³ (25 °C)
Dynamický viskozitní koeficient	0,005 61 cP (plyn, tv); 0,012 7 cP (−78,5 °C); 0,016 6 cP (0 °C); 0,021 8 cP (126 °C); 0,025 5 cP (227 °C)
Index lomu	nD= 1,000 34 (0 °C)
Kritická teplota Tk	−140,23 °C
Kritický tlak pk	3 499 kPa
Kritická hustota	0,301 g/cm3
Rozpustnost ve vodě	3,5 cm3/100 g (0 °C); 2,82 cm3/100 g (10 °C); 2,32 cm3/100 g (20 °C); 2,14 cm3/100 g (25 °C); 2,00 cm3/100 g (30 °C); 1,77 cm3/100 g (40 °C); 1,49 cm3/100 g (60 °C); 1,43 cm3/100 g (80 °C); 1,40 cm3/100 g (100 °C)
Rozpustnost v polárních; rozpouštědlech	karbonylové sloučeniny; estery; alkoholy
Relativní permitivita εr	1,000 634
Van der Waalsovy konstanty stavové rovnice	a= 0,148 5 Pa m6 mol−2; b= 39,85 m3 mol−1
Součinitel tepelné vodivosti	0,020 0 W m−1 K−1 (−40 °C); 0,021 8 W m−1 K−1 (−17 °C); 0,023 4 W m−1 K−1 (4,4 °C); 0,025 1 W m−1 K−1 (27 °C); 0,026 8 W m−1 K−1 (49 °C)
Ionizační energie	14,013 eV
Struktura
Dipólový moment	0,374×10−30 C·m
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	−110,53 kJ/mol; −121 kJ/mol (vodný roztok)
Entalpie tání ΔHt	29,8 J/g
Entalpie varu ΔHv	215,6 J/g
Standardní molární entropie S°	197,556 J/mol·K; 105 J/mol·K (vodný roztok)
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°	−137,15 kJ/mol; −199,9 kJ/mol (vodný roztok)
Izobarické měrné teplo cp	1,039 5 J K−1 g−1
Izochorické měrné teplo cV	0,741 J K−1 g−1
Bezpečnost
	; GHS02 ; GHS06 ; GHS08 ; Nebezpečí
H-věty	H220 H360D H331 H372
R-věty	R12, R23, R33, R48, R61
S-věty	S9, S16, S33, S45, S53
NFPA 704	2 4 2
Teplota vzplanutí	− 191 °C
Teplota vznícení	609 °C
	Není-li uvedeno jinak, jsou použity; jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Oxid uhelnatý (starší terminologií kysličník uhelnatý) je bezbarvý jedovatý plyn bez chuti a zápachu, nedráždivý. Ve vodě je málo rozpustný. Je obsažen ve svítiplynu, v generátorovém a ve vodním plynu; má silně redukční vlastnosti. V přírodě je přítomen v nepatrném množství v atmosféře, kde vzniká především fotolýzou oxidu uhličitého působením ultrafialového záření, jako produkt nedokonalého spalování fosilních paliv i biomasy. Je také obsažen v sopečných plynech. V mezihvězdném prostoru se vyskytuje ve značném množství. Byl nalezen i v atmosféře Marsu (0,08 %) a spektroskopicky prokázán v komě komet.

Vznik

Vzniká z kyslíkatých organických látek rozkladem při vysokých teplotách. Např. při koksování uhlí. Nad 600 °C vzniká i při spalování ochotněji než oxid uhličitý.

Ve vysoké peci se získává vysokoteplotním spalováním koksu:

2 C + O₂ → 2 CO

Endotermní reakcí vodní páry s koksem za vysokých teplot se vyráběl vodní plyn jako ušlechtilé palivo nebo zdroj vodíku:

C + H₂O → CO + H₂

Vzniká také při výrobě vodíku parním reformováním methanu endotermní reakcí okolo 1000 °C:

CH₄ + H₂O → 3 H₂ + CO

Následně se ale spotřebovává konverzí pod 600 °C, kdy redukuje vodní páru:

CO + H₂O → H₂ + CO₂

V nepatrném množství vzniká i metabolickými procesy v živých organismech a proto je obsažen ve stopových množstvích ve vydechovaném vzduchu z plic.

Vlastnosti

S kyslíkem hoří namodralým plamenem na oxid uhličitý:

2 CO + O₂ → 2 CO₂

za uvolnění značného množství tepla. Ve směsi, obsahující od 12,5 do 74,2 % ^[2] oxidu uhelnatého ve vzduchu, reakce probíhá jako výbuch. I při nižší koncentraci tato reakce probíhá dobře na katalyzátoru výfukových plynů.

CO má podobnou hustotu jako vzduch, nepatrně nižší (97 %).

Využití

Oxid uhelnatý se dříve používal jako plynné palivo (například součást svítiplynu). Jeho směs s vodíkem (vodní plyn) byl jedním z meziproduktů používaných v těžkém chemickém a potravinářském^[3] průmyslu. Při výrobě železa vzniká oxid uhelnatý z uhlíku v koksu a spolu s ním funguje jako redukční činidlo.

Zdroje oxidu uhelnatého a jeho výskyt v ovzduší

Vzhledem k jedovatosti je jednou z významných znečišťujících látek. Vzniká při vysokoteplotním spalování uhlíku a organických látek. Je emitován např. automobily, lokálními topeništi, energetickým a metalurgickým průmyslem.

CO vzniká zejména pokud:

je teplota spalování příliš nízká, než aby mohlo dojít k úplné oxidaci pohonných látek na oxid uhličitý,
čas hoření ve spalovací komoře je příliš krátký,
není k dispozici dostatek kyslíku.

Díky povinnému zavedení řízených katalyzátorů u vozidel s benzínovými motory se emise oxidu uhelnatého v poslední době snižují.

V roce 2005 v České republice nepřekračovaly pozaďové koncentrace 300 µg/m³. V Praze činily roční aritmetické průměry v oblastech zatížených dopravou přibližně 1.000 µg/m³.^[4]

Při používání zemního plynu k vaření v domácnostech je koncentrace CO v domácím ovzduší průměrně cca 2.900 µg/m³^[5].

Kouření

Významným zdrojem oxidu uhelnatého je kouření. Lidé kouřící cca 20 cigaret denně mají asi 4 až 7 % krevního hemoglobinu zablokováno působením CO.^[4] Při pasivním kouření je člověk vystaven koncentracím okolo 1.700 µg/m³^[5].

Účinky na živé organismy

Toxicita

Oxid uhelnatý je značně jedovatý; jeho jedovatost je způsobena silnou afinitou k hemoglobinu (krevnímu barvivu), s nímž vytváří karboxyhemoglobin (COHb), čímž znemožňuje přenos kyslíku v podobě oxyhemoglobinu z plic do tkání. Vazba oxidu uhelnatého na hemoglobin je přibližně dvousetkrát silnější než kyslíku, a proto jeho odstranění z krve trvá mnoho hodin až dní. Příznaky otravy se objevují již při přeměně 10 % hemoglobinu na karboxyhemoglobin.

Otrava oxidem uhelnatým

Oxid uhelnatý blokuje přenášení kyslíku krví, neboť jeho vazba s hemoglobinem je 200× až 300× pevnější než vazba kyslíku a z hemoglobinu se stává karboxyhemoglobin. Otrava CO se vyskytuje např. v uzavřených prostorech, kde běží spalovací motory nebo při špatném odvětrání plynových spotřebičů. První pomoc spočívá v přerušení kontaktu (vyvětrat, vynést z prostoru), dále podání kyslíku a pokud došlo k zástavě oběhu, je třeba resuscitovat.

Oxidem uhelnatým (ve svítiplynu) se otrávil například skladatel a zpěvák Jiří Šlitr.^[6]

Signalizační molekula

Oxid uhelnatý patří spolu s oxidem dusnatým a sulfanem ke gasotransmiterům; působí (podobně jako oxid dusnatý) jako relaxant na hladkosvalové buňky ve stěnách cév (vasodilatační účinek).

Odkazy

Reference

↑ ^a ^b Carbon monoxide. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky)
↑ http://www.biotox.cz/toxikon/anorgan/ja_4a.php – IV.A skupina - skupina uhlíku
↑ Spotřebitelé jí maso ošetřené jedovatým plynem
↑ ^a ^b Miroslav Šuta: Účinky výfukových plynů z automobilů na lidské zdraví (druhé, přepracované a doplněné vydání, Děti Země 2008, ISBN 80-86678-10-5
↑ ^a ^b Carbon Monoxide - International Programme on Chemical Safety - Environmental Health Criteria 213. www.inchem.org [online]. [cit. 2009-09-18]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2013-11-04.
↑ Svítiplynem se otrávil skladatel Jiří Šlitr - Česká televize