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一氧化碳

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一氧化碳
IUPAC名
carbon monoxide
一氧化碳
别名 烟道气(flue gas)

carbonous oxide
carbon(II) oxide

识别
CAS号 630-08-0  ✓
PubChem 281
ChemSpider 275
SMILES
InChI
InChIKey UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYAT
Beilstein 3587264
Gmelin 421
UN编号 1016
EINECS 211-128-3
ChEBI 17245
RTECS FG3500000
KEGG D09706
MeSH Carbon+monoxide
性质
化学式 CO
摩尔质量 28.0101 g·mol⁻¹
外观 无色无味气体
密度 (液)0.789 g/cm³
0 °C 1 atm, 1.250 g/L
25 °C 1 atm, 1.145 g/L
熔点 -205 °C
沸点 -192.5 °C
溶解性 0.0026 g/100 mL(20 °C)
溶解性 易溶于氯仿乙酸乙酸乙酯乙醇氨水
偶极矩 0.112 D(3.74×10−31 C·m)
结构
杂化轨道 氧和碳各形成两个sp混层轨道
危险性
欧盟危险性符号
极易燃 F+
剧毒 T+
警示术语 R:R12-R26-R33-R48-R61
安全术语 S:S9-S16-S33-S45-S53-S63
NFPA 704
4
3
0
 
闪点 −191 °C
自燃温度 609 °C
相关物质
相关氧化物 二氧化碳二氧化三碳一氧化二碳三氧化碳
附加数据页
结构和属性 折射率介电系数
热力学数据 相变数据、固、液、气性质
光谱数据 UV-VisIRNMRMS
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

一氧化碳(英语:Carbon monoxide),分子式为CO,是无色、无臭、无味的无机化合物气体,比空气略轻。在中的溶解度甚低,但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。 一氧化碳是含物质不完全燃烧的产物。也可以作为燃料使用,和水在高温下可以生成水煤气(一氧化碳与气的混合物)。有些现代技术,如炼铁,还是会产生副产品的一氧化碳。一氧化碳是可用作身体自然调节炎症反应的三种气体之一(其他两种是一氧化氮硫化氢)。

由于一氧化碳与体内血红蛋白的亲和力比与血红蛋白的亲和力大200-300倍,而碳氧血红蛋白较氧合血红蛋白的解离速度慢3600倍,当一氧化碳浓度在空气中达到35ppm,就会对人体产生损害,会造成一氧化碳中毒(又称煤气中毒)。

虽然一氧化碳有,但动物代谢亦会产生少量一氧化碳,并认为有一些正常的生理功能。

历史

古代希腊人罗马人曾经用一氧化碳进行处决。11世纪一位西班牙医生第一次描述了这种气体。

最早制备一氧化碳的是法国化学家 de Lassone(1776年)。他通过加热氧化锌制得了一氧化碳。但由于一氧化碳燃烧时产生了与氢气类似的蓝色火焰,de Lassone错误地认为他制得的是氢气。在1800年英国化学家William Cruikshank才证明一氧化碳是由元素和元素组成的化合物

最早对一氧化碳的毒性进行彻底研究的是法国生理学家Claude Bernard。在1846年,他让吸入这种气体,发现狗的血液“变得比任何动脉中的都要鲜红”。现在我们知道血液变成“樱桃红色”是一氧化碳中毒的症状。

由于一氧化碳可以使血液变得非常鲜红的特点,一些肉品商人用一氧化碳处理鲜肉,可以使生肉不被氧化变色,甚至可以在10℃的温度下保存28天还如同新屠宰的肉,并因此引起非议。美国消费者协会认为即使这种处理没有害处,也会掩盖肉不新鲜的状态,即使肉品处于即将腐烂状态,消费者也不知情。

据报导,一氧化碳也用在纳粹大屠杀名为T4“安乐死”计划,纳粹由海乌姆诺透过货车运送气体。

性质

一氧化碳的摩尔质量是28.0,它比空气的摩尔质量28.8略轻。燃烧一氧化碳时会产生蓝色火焰。

制备

工业用制备

在工业上,通常采取二氧化碳在高温条件下与碳反应的原理制取:

C+CO2→2CO

实验室制备

在实验室中可将浓硫酸滴入甲酸裂解以制取一氧化碳

亦可用碳酸钙加热,制得一氧化碳。

其他

有机物氧气不足够的环境下燃烧,会发生不完全燃烧,会生产一氧化碳。例如丙烷的不完全燃烧:

毒性

一氧化碳是无色、无臭、无味气体,但吸入对人体有十分大的伤害。它会结合血红蛋白生成碳氧血红蛋白,碳氧血红蛋白不能提供氧气给身体组织。这种情况被称为血缺氧。浓度低至667ppm可能会导致高达50%人体的血红蛋白转换为碳合血红蛋白,可能会导致昏迷和死亡或变植物人。而香烟中亦含有一氧化碳。 最常见的一氧化碳中毒症状,如头痛,恶心,呕吐,头晕,疲劳和虚弱的感觉。一氧化碳中毒中毒症状包括视网膜出血,以及异常樱桃红色的血。 暴露在一氧化碳中可能严重损害心脏中枢神经系统,会有后遗症。一氧化碳可能令孕妇胎儿产生严重的不良影响。

在封闭的环境中,一氧化碳的浓度可以很容易达到造成致命的浓度。平均而言,每年在美国就有170人因一氧化碳而死。然而,根据佛罗里达州卫生署资料“每年有500多名美国人死于一氧化碳意外接触和美国各地的有数千人因一氧化碳中毒需要紧急医疗照顾” 这些可能产生一氧化碳的产品包括故障的燃料燃烧机器,如,炉灶,热水器和室内加热器。美国毒物控制中心协会(AAPCC)报告于2007年有39人死于一氧化碳中毒。2005年,美国消费品安全委员会报告有94宗因发电机而导致相关的一氧化碳中毒死亡。一氧化碳也是烟草燃烧产生烟雾的次要成分。 在台湾,根据内政部消防署的统计,2009-2013年间,居家一氧化碳中毒意外事件共计197件,造成 55 人死亡及 471 人受伤。多数原因皆为热水器安装不适当所致。[1]

存在

一氧化碳存在于各种自然和人造环境中,以“PPM”来度量的典型浓度如下:

干燥大气中的组成(以“体积”计)[2]
ppmv: 百万分率 by volume (note: 体积分数 is equal to 摩尔分数 for 理想气体 only, see 体积 (热力学))
浓度 来源
0.1 ppmv 大气中污染的水准(MOPITT英语MOPITT[3]
0.5–5 ppmv 居家中的平均水准[4]
5–15 ppmv 居家的火炉、加热器附近,现代汽车排放的废气[5]
17 ppmv 金星大气
100–200 ppmv 墨西哥市中心地区的汽车排放[6]
700 ppmv 火星大气层
5,000 ppmv 家中木材燃烧的排放[7]
7,000 ppmv 没有触媒转化器的汽车,未经稀释的暖车尾气排放[5]

大气中的一氧化碳

MOPITT(对流层污染测量仪)在2000年检测全球一氧化碳的含量
MOPITT(对流层污染测量仪)在2000年检测全球一氧化碳的含量

目前在大气中,一氧化碳是少量存在的气体,主要由火山活动产生,但也会因自然和人为的火灾(如森林大火,焚烧秸秆甘蔗以驱赶甘蔗园里的蚊虫)所产生。燃烧化石燃料也会产生大量一氧化碳。

而一氧化碳最主要的天然来源是由对流层中的光化学反应而产生,每年产生约5 x 1012千克一氧化碳。

天文物理

在地外的星际介质中,一氧化碳十分常见,其分布之广,仅次于氢分子,排名第二。由于一氧化碳的分子不对称,其辐射出的谱线远比氢分子明亮,因而更容易侦测到。1970年,电波望远镜首次在星际空间中侦测到一氧化碳。由于氢分子只能用紫外线检测,过程中必须使用太空望远镜,时至今日,一氧化碳已成为在星系中检测分子时,最常用的示踪物。恒星形成过程大多发生于分子云内,科学家观测一氧化碳后,对分子云的认识大有增长[8]

2021年合成蛋白质风波

据报道,中国农业科学院饲料研究所和北京首钢朗泽新能源科技有限公司于2021年10月30日发布消息称,中华人民共和国已在国际上首次掌握乙醇梭菌途径自一氧化碳到蛋白质的规模化生物合成技术,并实现了工业化应用[9][10][11][12][13]。报道文章指出,中华人民共和国北京首钢朗泽新能源科技公司技术研究人员基于1994年发现的从一氧化碳到蛋白质的乙醇梭菌生物合成途径[14][15][16][12]经六年多攻关后突破了乙醇梭菌蛋白制备核心关键技术[13],大幅提高了反应速度(22秒合成)[10][13][17],并在提高转化效率后创造了一步生物合成蛋白质获得率85%的世界纪录[10][13][17],且目前该项技术已形成万吨级的工业生产能力[10][13]。官方媒体介绍指,该生物合成项目以氨水为氮源,消耗工业废气中的一氧化碳而生产蛋白质[18][17]。人民日报透露称,在河北曹妃甸投产的首套钢铁尾气生物发酵工业装置年产蛋白可达5000吨[11]。中国农科院饲料研究所认为,这标志着中华人民共和国在一碳生物合成领域取得了重大突破性进展[18]

多个科学从业人士解读相关官方媒体报导时称,该项科学技术的突破和改进标志着中华人民共和国在乙醇梭菌生物合成蛋白质技术领域的重大进步,并指出其重要优势在于改良了乙醇梭菌菌株的合成效率;虽该项科学技术并非中国研究人员原创,但是中国的有关公司却的确是现时在国际上在相关领域做的最好的和最领先的。此外,科学从业人士普遍认为该项成果远小于9月中国科学家完成从二氧化碳淀粉的全合成的成果。

环球时报英文版的报道文章指出,专家认为该项目从实验的角度来看非常有意义,但仍需要更多的观察,尤其是在转化率和成本效率方面,且在该技术全面应用之前仍需要做更多的工作[19]

相关信息由中国农业信息网率先披露[20]后,迅速引致多个中华人民共和国从上至下包括几乎所有中央级媒体在内的极多媒体的强烈关注和集中报道[9][11][13],此后在被一些生物化学相关领域的科学从业人士了解后引起了广泛讨论和争议[21]

中外合办争议

一些科学从业人士指出,有相当证据表明该技术研发项目很可能自总部位于美国[22][23]的LanzaTech公司引进并与之合办[21][24][25][26][11][27][28],但官媒在报道时尽管已涉及了研发者相关内容却无一不对此矢口不提[9][21];且该项报导的噱头远大于近年来该项目所取得的实际成果[21]

错误方程式争议

中华人民共和国国务院农村农业部信息中心主办的中国农业信息网在2021年10月31日发表的文章“我国科学家团队在农业科技领域创造出世界奇迹 在国际上首次22秒实现从一氧化碳到蛋白质的合成 并已形成万吨级的工业产能”亦因其中所使用的含有明显违反物质守恒定律的错误方程式的图片而在事件中引起了争议[29][20][30],且该图片一度被包括中国科学院中国生物工程学会合办的信息资讯类门户网站中国生物技术信息网在内的多个中华人民共和国媒体引用和转载[31][32][33]

“首次合成”争议

有相当证据表明该项科技成就并非在中国农科院饲料研究所和北京首钢朗泽新能源科技有限公司联合宣布时“首次”取得[27][34]。事实上,有相当证据表明该装置至少于2018年起已顺利启用,且很可能已自2018-2019年度起具备规模量产乙醇梭菌蛋白的能力[34][27][14][29][24]。此外,一些中华人民共和国以外的生物科技企业此前似已有能力完成由一碳化合物到蛋白质的规模化生物合成[24]。如Deep Branch公司此前曾称据其实验结论,其已具备通过10kg二氧化碳生物合成7kg的单细胞蛋白的能力[35][24];而Calysta公司在英格兰的以天然气为消耗气体的生物合成试点工厂则在试运营的初两年内蛋白质年产能达50吨[24]。而中国农业信息网发表的有争议的新闻稿所称的“...在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成”一句[20]更是明显基于虚假事实[16][14],但依然引致包括多个中华人民共和国各级官方媒体在内的大量中华人民共和国媒体的引用和转载[36][11][37][38][39][40][41]。此外,“合成”一词是否被多个中华人民共和国媒体正确使用也引起了一些科学从业人士的质疑[21][42]。一些反对者认为,只有纯化学合成才应当被称之为“合成”,而将生物合成称作“合成”则有卖弄噱头之嫌[21]

参见

参考资料

  1. ^ 行政院灾害防救办公室. 行政院災害防救辦公室週報(102 年 12 月 19 日至 102 年 12 月 25 日) (PDF). 2013-12-25 [2015-01-16]. (原始内容 (PDF)存档于2016-03-08) (中文(繁体)). 
  2. ^ Source for figures: Carbon dioxide, NOAA Earth System Research Laboratory页面存档备份,存于互联网档案馆), (updated 2010.06). Methane, IPCC TAR table 6.1页面存档备份,存于互联网档案馆), (updated to 1998). The NASA total was 17 ppmv over 100%, and CO2 was increased here by 15 ppmv. To normalize, N2 should be reduced by about 25 ppmv and O2 by about 7 ppmv.
  3. ^ Committee on Medical and Biological Effects of Environmental Pollutants. Carbon Monoxide. Washington, D.C.: National Academy of Sciences. 1977: 29. ISBN 0-309-02631-8. 
  4. ^ Green W. An Introduction to Indoor Air Quality: Carbon Monoxide (CO). United States Environmental Protection Agency. [2008-12-16]. (原始内容存档于2008-12-18). 
  5. ^ 5.0 5.1 Gosink, Tom. What Do Carbon Monoxide Levels Mean?. Alaska Science Forum. Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks. 1983-01-28 [2007-12-01]. (原始内容存档于2008-12-25). 
  6. ^ Singer, Siegfried Fred. The Changing Global Environment. Springer. 1975: 90. ISBN 9027704023. 
  7. ^ Gosink T. What Do Carbon Monoxide Levels Mean?. Alaska Science Forum. Geophysical Institute, University of Alaska Fairbanks. January 28, 1983 [December 16, 2008]. (原始内容存档于2008-12-25). 
  8. ^ Combes, Françoise. Distribution of CO in the Milky Way. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 1991-09-01, 29 (1): 195–237. ISSN 0066-4146. doi:10.1146/annurev.aa.29.090191.001211. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 蔡东海. 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. cnews.chinadaily.com.cn. [2021-11-02]. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 全球首次实现规模化一氧化碳合成蛋白质. baijiahao.baidu.com. [2021-11-02]. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成--健康·生活--人民网. health.people.com.cn. [2021-11-02]. 
  12. ^ 12.0 12.1 Reuters. China to make protein for livestock from carbon monoxide. Reuters. 2021-11-01 [2021-11-02] (英语). 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 甄涛. 全球首次实现规模化一氧化碳合成蛋白质. news.cctv.com. [2021-11-03]. 
  14. ^ 14.0 14.1 14.2 变废为宝、替代大豆、助碳中和,这成果一石三鸟—新闻—科学网. news.sciencenet.cn. [2021-11-02]. 
  15. ^ Hydrogen oxidising bacteria for production of single-cell protein and other food and feed ingredients
  16. ^ 16.0 16.1 Abrini, Jamal; Naveau, Henry; Nyns, Edmond-Jacques. Clostridium autoethanogenum, sp. nov., an anaerobic bacterium that produces ethanol from carbon monoxide. Archives of Microbiology. 1994-04-01, 161 (4): 345–351. ISSN 1432-072X. doi:10.1007/BF00303591 (英语). 
  17. ^ 17.0 17.1 17.2 工业废气作原料“无中生有”产蛋白 全球首次实现规模化一氧化碳合成蛋白质. baijiahao.baidu.com. [2021-11-04]. 
  18. ^ 18.0 18.1 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成并形成万吨级工业产能-中国科技网. www.stdaily.com. [2021-11-04]. 
  19. ^ Breakthrough made in animal feed industry, a further step toward reduction on carbon and external dependence: insider - Global Times. www.globaltimes.cn. [2021-11-02]. 
  20. ^ 20.0 20.1 20.2 我国科学家团队在农业科技领域创造出世界奇迹 在国际上首次22秒实现从一氧化碳到蛋白质的合成并已形成万吨级的工业产能. web.archive.org. 2021-11-02 [2021-11-02]. 
  21. ^ 21.0 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 方舟子于北京时间2021年11月2日的Twitter. Twitter. [2021-11-02] (中文). 
  22. ^ Mishra, Akanksha; Ntihuga, Jean Nepomuscene; Molitor, Bastian; Angenent, Largus T. Power-to-Protein: Carbon Fixation with Renewable Electric Power to Feed the World. Joule. 2020-06-17, 4 (6): 1142–1147. ISSN 2542-4351. doi:10.1016/j.joule.2020.04.008 (英语). 
  23. ^ craft.co/lanzatech/locations. 
  24. ^ 24.0 24.1 24.2 24.3 24.4 Can start-ups succeed in making food from the air?. cen.acs.org. September 20, 2020 [2021-11-02]. 
  25. ^ Liew, FungMin; Martin, Michael E.; Tappel, Ryan C.; Heijstra, Björn D.; Mihalcea, Christophe; Köpke, Michael. Gas Fermentation—A Flexible Platform for Commercial Scale Production of Low-Carbon-Fuels and Chemicals from Waste and Renewable Feedstocks. Frontiers in Microbiology. 2016-05-11, 7: 694. ISSN 1664-302X. PMC 4862988可免费查阅. PMID 27242719. doi:10.3389/fmicb.2016.00694. 
  26. ^ Díaz, Emilia. Scaling the green tech revolution: LanzaTech goes industrial size. SynBioBeta. 2019-05-21 [2021-11-02] (美国英语). 
  27. ^ 27.0 27.1 27.2 北美生活引擎, CareerEngine. 为您掌握美国生活 | CareerEngine. m.posts.careerengine.us. [2021-11-02] (中文(简体)). 
  28. ^ lanzatech.com. [2021-11-02] (英语). 
  29. ^ 29.0 29.1 我国科学家团队在农业科技领域创造出世界奇迹 在国际上首次22秒实现从一氧化碳到蛋白质的合成并已形成万吨级的工业产能. www.agri.cn. [2021-11-02]. 
  30. ^ 方舟子于北京时间2021年11月1日的Twitter下面的评论的评论区. Twitter. [2021-11-02] (中文). 
  31. ^ 重大突破!中国农科院首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成,并形成万吨级工业产能. xw.qq.com. [2021-11-02] (中文(简体)). 
  32. ^ 中国科研团队在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. m.thepaper.cn. [2021-11-02]. 
  33. ^ 我国科学家团队在农业科技领域创造出世界奇迹在国际上首次22秒实现从一氧化碳到蛋白质的合成并已形成万吨级的工业产能. baijiahao.baidu.com. [2021-11-02]. 
  34. ^ 34.0 34.1 生辉. 继获中石化投资之后,碳回收技术明星公司LanzaTech再拓合作品牌_手机网易网. 3g.163.com. 2021-07-24 [2021-11-02]. 
  35. ^ feednavigator.com. Drax and Deep Branch team up on carbon capture to feed project. feednavigator.com. [2021-11-04] (英国英语). 
  36. ^ 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成—新闻—科学网. news.sciencetimes.com.cn. [2021-11-04]. 
  37. ^ 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. china.huanqiu.com. [2021-11-04]. 
  38. ^ 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. baijiahao.baidu.com. [2021-11-04]. 
  39. ^ 我国首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. baijiahao.baidu.com. [2021-11-04]. 
  40. ^ 中国科研团队在国际上首次实现从一氧化碳到蛋白质的合成. m.thepaper.cn. [2021-11-04]. 
  41. ^ 全球首次!弥补我国农业最大短板. baijiahao.baidu.com.观察者网. [2021-11-04]. 
  42. ^ 引用错误:没有为名为:12的参考文献提供内容
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