Szén-monoxid

A szén-monoxid (CO, régi nevén szénéleg) színtelen, szagtalan, íztelen gáz. A szénvegyületek tökéletlen égése során képződik, főleg belső égésű motorokban. Üzemanyagnak is használható, levegővel jellegzetes, kék lánggal ég. Kiterjedten használják vegyipari alapanyagként. Szobahőmérsékleten gáz-halmazállapotú, sűrűsége a levegőnél egy kicsit kisebb. Erősen mérgező, az általa kiváltott szén-monoxid-mérgezés évente sok áldozatot szed. Szerkezetében egy oxigénatom kapcsolódik háromszoros kovalens kötéssel egy szénatomhoz. Leggyakrabban a szervetlen vegyületek közé sorolják, mert molekulájában nincs hidrogén‒szén, illetve szén‒szén kötés.

Szén-monoxid
IUPAC-név	szén-monoxid szén(II)-oxid
Más nevek	széngáz
Kémiai azonosítók
CAS-szám	630-08-0
PubChem	281
ChemSpider	275
EINECS-szám	211-128-3
DrugBank	DB11588
KEGG	D09706
ChEBI	17245
RTECS szám	FG3500000
SMILES	C#O
InChI	1/CO/c1-2
InChIKey	UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N
Beilstein	3587264
Gmelin	421
UNII	7U1EE4V452
UN-szám	1016
ChEMBL	CHEMBL1231840
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	CO
Moláris tömeg	28,0101 g/mol
Megjelenés	színtelen, szagtalan gáz
Sűrűség	0,789 g/cm³, (folyadék) 1,250 g/l (0 °C, 1 atm) 1,145 g/l (25 °C, 1 atm) (levegőnél könnyebb)
Olvadáspont	−205 °C (68 K)
Forráspont	−192 °C (81 K)
Oldhatóság (vízben)	0,0026 g/100 ml (20 °C)
Oldhatóság	oldódik kloroformban, ecetsavban, etil-acetátban, etanolban, metanolban és ammónium-hidroxidban
Kristályszerkezet
Dipólusmomentum	0,112 D (3,74·10−31 C·m)
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfHo298	−110,53 kJ/mol
Égés standard- entalpiája ΔcHo298	−283,0 kJ/mol
Standard moláris entrópia So298	197,66 J/(mol K)
Hőkapacitás, C	29 J/(mol K)
Veszélyek
EU osztályozás	Fokozottan tűzveszélyes (F+) Mérgező (T)[1]
NFPA 704	2 4 2
R mondatok	R61, R12, R23, R48/23[1]
S mondatok	S53, S45[1]
Öngyulladási hőmérséklet	609 °C
Robbanási határ	12,5%–75%
Rokon vegyületek
Rokon szén-oxidok	szén-dioxid szén-szuboxid
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

Előállítása

A szén-monoxid előállítására többféle módszer létezik.

A szintézisgáz a vízgőz és szén endoterm reakciójával jön létre:

H₂O + C → H₂ + CO ΔH = 131 kJ/mol

CO előállítható fém-oxidok szenes redukciójával is, ahogy azt az egyszerűsített ábra is mutatja (M=fém):

MO + C → M + CO ΔH = 131 kJ/mol

Miután a CO gáz lesz, a folyamat felgyorsítható hevítéssel.

Szerkezete

A szén-monoxid molekulában a szénatom két párosítatlan elektronja és az oxigénatom párosítatlan elektronjai egy szigma-, és egy pi-kötést létesítenek. A molekulában található harmadik pi-kötés mindkét elektronja az oxigénatomtól származik, ez egy datív kovalens kötés. A molekulában a kötésrend három. A molekula két nemkötő elektronpárt tartalmaz, egyik a szénatomhoz, másik az oxigénatomhoz tartozik.

A szén-monoxid gyengén poláris, dipólusmomentuma kb. 0,1 debye és az oxigénatom felé mutat, vagyis az oxigén a pozitív pólus annak ellenére, hogy az oxigénnek nagyobb az elektronegativitása. Ez azzal magyarázható, hogy a nagyobb elektronegativitású oxigénatom a második pi-kötés elektronjainak donora (az atom, amelyik az elektronpárt adja), a kisebb elektronegativitású szénatom pedig az akceptor. Az elektronpár-átadás enyhén túlkompenzálja az elektronegativitás okozta töltéseltolódás hatását.

Tulajdonságai

Nehezen cseppfolyósítható gáz. A sűrűsége közel áll a levegőéhez. A nitrogénmolekulával izoszter, ez azt jelenti, hogy azonos a molekulák tömege és megegyezik a molekulát alkotó atomok száma. Emiatt fizikai tulajdonságaik nagyon hasonlóak, közel áll egymáshoz a sűrűségük, az olvadáspontjuk és a forráspontjuk. A szén-monoxid vízben rosszul oldódik. Redukáló tulajdonságú. A szén-monoxid molekulájában található két nemkötő elektronpár nem egyenértékű, a szénhez tartozó elektronpár donor sajátságú. A szén-monoxid emiatt könnyen képez komplexeket, átmenetifémekkel képzett komplexeinek neve fém-karbonil. A hangyasav formális anhidridjének tekinthető, mert hangyasavból kénsavval történő vízelvonáskor szén-monoxid fejlődik, azonban a vízben oldásakor nem keletkezik hangyasav.

${\displaystyle \mathrm {H{-}COOH\longrightarrow CO+H_{2}O} }$

A nátrium-hidroxid 100 °C körüli hőmérsékleten szén-monoxidot köt meg, és a hangyasav nátriumsója, nátrium-formiát keletkezik.

${\displaystyle \mathrm {CO+NaOH\rightarrow H{-}COONa} }$

A levegő oxigénje hatására elég, szén-dioxid keletkezik. Ez a reakció vízgőznyomok hatására megy végbe. Klórral nagyon mérgező foszgénné (karbonil-kloriddá) egyesül.

${\displaystyle \mathrm {CO+Cl_{2}\rightleftharpoons COCl_{2}} }$

Ha a szén-monoxid kéngőzökkel reagál, gáz halmazállapotú karbonil-szulfid keletkezik. A karbonil-szulfid könnyen bomlik szén-dioxiddá és szén-diszulfiddá.

${\displaystyle \mathrm {2\ CO+2\ S\rightleftharpoons 2\ COS\rightleftharpoons CO_{2}+CS_{2}} }$

Élettani hatása

Bővebben: Szén-monoxid-mérgezés

A szén-monoxid nagyon mérgező gáz. Mérgező hatása azzal magyarázható, hogy a vér hemoglobinjában található vasatomokkal stabil komplexet, szén-monoxid-hemoglobint képez, ezzel a szervezet oxigénfelvételét és oxigénellátását akadályozza. A hemoglobin akkor is megköti a szén-monoxidot, ha a levegő szén-monoxid tartalma csekély. 250-szer nagyobb affinitással kötődik a vér hemoglobinjához, mint az oxigén.^[2]

• Azonnali hatása: fejfájás, szédülés, émelygés, a látás- és hallásképesség csökkenése.^[3]
• Tartós hatása: a szívizmot ellátó koszorúerek keringését csökkenti, hozzájárulva a koszorúér-elmeszesedéshez, szűkíti a koszorúereket, növeli a szívinfarktus kockázatát.^[3]

Szén-monoxid-mérgezés esetén a szabad levegőn végzett mesterséges lélegeztetés alkalmazására is szükség lehet. A mérgezés megelőzésének egyik módja a szén-monoxid-riasztó használata.