Le monoxyde de carbone
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| Le monoxyde de carbone | |
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Le monoxyde de carbone | |
Autres noms Oxyde de carbone, | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 630-08-0 |
| Numéro RTECS | FG3500000 |
| Propriétés | |
| Formule moléculaire | CO |
| Masse molaire | 28,0101 g / mol |
| Apparence | Incolore, gaz inodore |
| Densité | 0,789 g / cm³, liquide 1,250 g / L à 0 ° C, 1 atm. 1,145 g / L à 25 ° C, 1 atm. ( plus léger que l'air) |
| Point de fusion | -205 ° C (68 K) |
| Point d'ébullition | -192 ° C (81 K) |
| Solubilité dans l'eau | 0,0026 g / 100 ml (20 ° C) |
| Moment de dipôle | 0,112 D (3,74 × 10 -31 C · m) |
| Risques | |
| FS | MSDS externe |
| Classification UE | Facilement inflammable (F +) Repr. Cat. 1 Toxique (T) |
| Phrases-R | R12, R23, R33, R48, R61 |
| Phrases S | S9, S16, S33, S45, S53 |
| NFPA 704 |  2 3 2 |
| Point d'éclair | Gaz inflammable |
| Des composés apparentés | |
| Oxydes connexes | dioxyde de carbone ; sous-oxyde de carbone; monoxyde de dicarbon; trioxyde de carbone |
| Page de données supplémentaire | |
| Structure et propriétés | n, ε r, etc. |
| Thermodynamique données | comportement de phase Solide, liquide, gaz |
| Les données spectrales | UV, IR, RMN , MS |
| Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
Le monoxyde de carbone, avec la formule chimique CO, est un gaz incolore, inodore et sans saveur de gaz . Il se compose d'un carbone atome lié par covalence à une oxygène atomique. Il existe deux liaisons covalentes et une liaison covalente dative entre l'oxygène et l'atome de carbone qui provient de l'oxygène.
Le monoxyde de carbone est produit à partir de la partie combustion de charbon contenant des composés, notamment dans moteurs à combustion interne. formes de monoxyde de carbone, de préférence à la plus habituelle du dioxyde de carbone lorsqu'il existe une disponibilité réduite de l'oxygène présent au cours du processus de combustion. Le monoxyde de carbone a une valeur importante de carburant, la combustion dans l'air avec une flamme bleue caractéristique, la production de dioxyde de carbone . En dépit de sa grave toxicité, CO joue un rôle très utile dans la technologie moderne, étant un précurseur à une myriade de produits.
Production
Le monoxyde de carbone est donc d'une importance fondamentale que de nombreuses méthodes ont été développées pour sa production.
Producteur de gaz est formée par la combustion de carbone dans l'oxygène à des températures élevées quand il ya un excès de carbone. Dans un four, de l'air est passé à travers un lit de coke. Le CO 2 produit initialement se équilibre avec le carbone chaude restante pour donner CO. La réaction de O 2 avec le carbone pour donner CO est décrit comme l'équilibre Boudouard. Au-dessus de 800 ° C, CO est le produit prédominant:
- O 2 + 2 C → CO 2
- AH = -221 kJ / mol
L'inconvénient de cette méthode est si ce est fait avec de l'air il laisse un mélange qui est principalement l'azote.
Le gaz de synthèse ou gaz à l'eau est produite par la réaction endothermique de la vapeur et du carbone:
- H 2 O + C → CO + H 2
- AH = 131 kJ / mol
CO est également un sous-produit de la réduction des minerais d'oxydes métalliques avec du carbone, représentés sous une forme simplifiée comme suit:
- MO + C → M + CO
- AH = 131 kJ / mol
Depuis CO est un gaz, le procédé de réduction peut être conduite par chauffage, en exploitant la (favorable) positif entropie de la réaction. Le Ellingham diagramme montre que la formation de CO est favorisée par rapport à CO 2 à des températures élevées.
CO est le l'anhydride de l'acide formique . Comme telle, elle est commodément produit par la déshydratation de l'acide formique, par exemple avec l'acide sulfurique . Une autre préparation de laboratoire pour le monoxyde de carbone consiste à chauffer un mélange intime de poudre de zinc métal et de carbonate de calcium .
- Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
Un autre style de laboratoire de générer CO réagit saccharose et hydroxyde de sodium dans un système fermé.
Structure
La molécule de CO est caractérisé par une liaison de longueur 0,1128 nm. Accusation formelle et électronégativité différence se annulent mutuellement. Le résultat est un petit moment dipolaire négatif, par son extrémité sur l'atome de carbone, mais en réalité, les six électrons partagés sont susceptibles d'être tirée plus près de l'oxygène de carbone. Cette distance est compatible avec une triple liaison partielle. La molécule a un petit moment dipolaire et peut être représenté par trois structures de résonance:
La forme de résonance à gauche est le plus important.
Diazote est isoélectronique à l'oxyde de carbone, ce qui signifie que ces molécules ont le même nombre d'électrons et de liaison similaire. Les propriétés physiques de N 2 et de CO sont similaires, bien que CO est plus réactif.
Principales réactions chimiques
Les utilisations industrielles
Le monoxyde de carbone est un important gaz industriel qui a de nombreuses applications dans la fabrication de produits chimiques en vrac.
Volume élevé les aldéhydes sont produits par le de réaction d'hydroformylation des alcènes , CO et H 2. Dans l'une des nombreuses applications de cette technologie, hydroformylation est couplée à la Procédé Shell-oléfine supérieure pour obtenir des précurseurs de détergents.
Le méthanol est produit par l' hydrogénation de CO. Dans une réaction associée, l'hydrogénation du CO est couplé à la formation de liaison CC, comme dans le Procédé Fischer-Tropsch où le CO est hydrogéné pour combustibles hydrocarbonés liquides. Cette technologie permet de charbon à convertir à l'essence.
Dans le Procédé Monsanto, le monoxyde de carbone et le methanol réagissent en présence d'un homogène rhodium catalyseur et HI pour donner de l'acide acétique . Ce processus est responsable de la majeure partie de la production industrielle de l'acide acétique .
Le monoxyde de carbone est un composant de principe gaz de synthèse, qui est souvent utilisé pour la puissance industrielle. Le monoxyde de carbone (CO) est trop utilisé dans les opérations à l'échelle industrielle pour purifier Nickel , ce est un précurseur d'un processus de corrosion appelé Processus Mond.
La chimie de coordination
La plupart des métaux sous forme des complexes de coordination contenant lié de manière covalente monoxyde de carbone. Seuls ceux dans les états d'oxydation inférieurs sera complexe avec du monoxyde de carbone ligands. Ce est parce que il doit y avoir la densité électronique suffisante pour faciliter retour don de métal d xz -orbital, à l'π * orbitale moléculaire du CO. Le doublet libre sur l'atome de carbone en CO, également fait don de densité d'électrons de la d-X² Y² sur le métal pour former un liaison sigma. En du carbonyle de nickel, Ni (CO) 4 formes par la combinaison directe de l'oxyde de carbone et de nickel métallique à la température ambiante. Pour cette raison, le nickel dans ne importe quel tube ou partie ne doit pas entrer en contact prolongé avec le monoxyde de carbone (corrosion). Nickel carbonyle se décompose facilement revenir à Ni et CO au contact avec des surfaces chaudes, et cette méthode a déjà été utilisé pour la purification industrielle de nickel dans le Procédé Mond.
Dans carbonyle de nickel et d'autres composés carbonylés, la paire d'électrons sur l'atome de carbone interagit avec le métal; le monoxyde de carbone don de la paire d'électrons au métal. Dans ces situations, le monoxyde de carbone du carbonyle est appelée ligand. L'un des principaux facteurs à carbonyles métalliques est pentacarbonyle de fer, Fe (CO) 5:
De nombreux complexes métal-CO sont préparés par décarbonylation de solvants organiques, non pas de CO. Par exemple, le trichlorure d'iridium et réagir la triphénylphosphine en ébullition méthoxyéthanol ou DMF) pour donner IrCl (CO) (PPh 3) 2.
La chimie organique et de groupe principale
En présence d'acides forts et de l'eau, du monoxyde de carbone réagit avec les oléfines pour former des acides carboxyliques dans un procédé connu comme la réaction de Koch-Haaf. Dans le Réaction Gattermann-Koch, arènes sont converties en les dérivés de benzaldéhyde en présence d' AlCl 3 et HCl. Composés organolithium, par exemple, butyl lithium réagit avec le CO, mais cette réaction bénéficie peu d'utilité.
Bien que le CO réagit avec carbocations et carbanions, il est relativement non réactif envers les composés organiques sans l'intervention de catalyseurs métalliques.
Avec principaux réactifs de groupe, CO subit plusieurs réactions notables. La chloration de CO est la voie industrielle au composé importante phosgène. Avec CO borane forme un produit d'addition, H 3 BCO, qui est isoélectronique avec le acylium cations [3 H ACO] +. CO réagit avec le sodium pour donner des produits résultant du couplage CC tel que Na 2 C 2 O 2 (acetylenediolate de sodium) et de potassium pour donner K 2 C 2 O 2 (acetylenediolate de potassium) et K 2 C 6 O 6 (rhodizonate de potassium).
Le monoxyde de carbone dans l'atmosphère
Le monoxyde de carbone, bien que considéré comme un polluant aujourd'hui, a toujours été présent dans l'atmosphère, principalement comme un produit de l'activité volcanique . Il se produit dissous dans la roche volcanique fondue à haute pressions sur la terre de manteau. contenu de monoxyde de carbone des gaz volcaniques varient de moins de 0,01% à autant que 2% selon le volcan. Il est également présent naturellement dans les feux de brousse. Parce que les sources naturelles de monoxyde de carbone sont si variables d'année en année, il est extrêmement difficile de mesurer avec précision les émissions naturelles de gaz.
Le monoxyde de carbone a un forçage radiatif indirect effet en élevant les concentrations de méthane et troposphérique ozone par des réactions chimiques avec d'autres constituants atmosphériques (par exemple, le hydroxyle radical OH.) qui, autrement, les détruire. Par des processus naturels dans l'atmosphère, il est éventuellement oxydé en dioxyde de carbone . concentrations de monoxyde de carbone sont à la fois de courte durée dans l'atmosphère et dans l'espace variable.
CO anthropique des émissions automobiles et industrielles peut contribuer à l' effet de serre et le réchauffement climatique. Dans les zones urbaines monoxyde de carbone, avec aldéhydes, réagit par voie photochimique pour produire radicaux peroxy. Des radicaux peroxy réagissent avec l'oxyde d'azote pour augmenter le rapport de NO 2 en NO, ce qui réduit la quantité de NO qui est disponible pour réagir avec l'ozone . Le monoxyde de carbone est aussi un constituant de fumée de tabac.
Rôle dans la physiologie et de la nourriture
Le monoxyde de carbone est utilisé dans atmosphère modifiée systèmes d'emballage aux États-Unis, principalement avec des produits de viande fraîche, comme le bœuf et le porc. Le CO se combine avec myoglobine pour former carboxymyoglobine, un pigment rouge cerise brillant. Carboxymyoglobine est plus stable que la forme oxygénée de la myoglobine, oxymyoglobine, qui peut se oxyder au pigment brun, metmyoglobine. Cette couleur rouge stable peut persister beaucoup plus longtemps que dans la viande normalement emballés, donnant l'apparence de fraîcheur. Des niveaux typiques de CO utilisées sont de 0,4% à 0,5%.
La technologie a d'abord été donnée généralement reconnu comme état de sécurité par le FDA en 2002 pour une utilisation comme système de conditionnement secondaire. En 2004, la FDA a approuvé CO que la méthode d'emballage primaire, déclarant que le CO ne masque pas l'odeur détérioration. Malgré cette décision, la technologie reste controversée aux États-Unis pour les craintes que ce est la détérioration trompeur et masques.
Une réaction dans le corps produit du CO. Le monoxyde de carbone est produit naturellement que la répartition des hème (ce qui est l'un des fractions d'hémoglobine), un substrat pour l'enzyme hème oxygénase. Les résultats de réaction enzymatique en répartition de l'hème à CO, biliverdine et Fe 3+ radicale. Le CO produit de façon endogène peut avoir des rôles physiologiques importants dans le corps (par exemple, en tant que neurotransmetteur ou un relaxant les vaisseaux sanguins). En outre CO régule les réactions inflammatoires d'une manière qui empêche le développement de plusieurs maladies comme l'athérosclérose ou de paludisme grave.
CO est un nutriment pour bactéries méthanogènes, un bloc de construction pour acétyl coenzyme A. Ce thème fait l'objet pour le domaine émergent de la la chimie bioorganometallic. Chez les bactéries, CO est produit par la réduction du dioxyde de carbone par la déshydrogénase de l'enzyme monoxyde de carbone, une protéine Fe-Ni-S-contenant.
Une protéine CO-capteur sur la base hème, COOA, est connue. La portée de son rôle biologique est pas encore clair, il est apparemment partie d'une voie de signalisation dans les bactéries et les archées, mais son apparition chez les mammifères ne est pas établie.
CO est aussi en cours d'étude dans plusieurs laboratoires de recherche dans le monde entier pour ses propriétés anti-inflammatoires et cytoprotecteurs qui peuvent être utilisés en thérapeutique pour prévenir le développement d'une série d'états pathologiques tels que les lésions d'ischémie de reperfusion, un rejet de greffe, l'athérosclérose, le sepsis, sévère paludisme ou l'auto-immunité. Il n'y a pas les applications cliniques de CO chez les humains.
Histoire
Le monoxyde de carbone a été préparé par le Français chimiste de Lassone en 1776 par chauffage l'oxyde de zinc avec coke. Il a conclu à tort que le produit gazeux était l'hydrogène comme il a brûlé avec une flamme bleue. Le gaz a été identifié comme un composé contenant du carbone et de l'oxygène par le chimiste anglais William Cruikshank dans l'année 1800.
Les propriétés toxiques de CO ont d'abord été une enquête approfondie par le physiologiste français Claude Bernard autour de 1846. Il a empoisonné les chiens avec le gaz, et a remarqué que leur sang était plus rutilant dans tous les vaisseaux. «Rutilant 'est un mot français, mais a aussi une entrée dans les dictionnaires anglais, ce qui signifie rouge, chatoyante, ou doré. Cependant, il a été traduit à l'époque comme la pourpre, écarlate, et maintenant est célèbre connu comme «rose cerise.
Pendant la Seconde Guerre mondiale , le monoxyde de carbone a été utilisé pour garder véhicules à moteur fonctionnant dans des parties du monde où l'essence était rare. Charbon externe ou en bois les brûleurs sont montés, et le monoxyde de carbone produit par gazéification a été canalisée vers la carburateur. Le CO est dans ce cas appelé " gaz de bois ". Le monoxyde de carbone aurait également été utilisé sur une petite échelle pendant l'Holocauste à un Camps d'extermination nazis, et dans le Aktion T4 " «programme d'euthanasie.
Toxicité
Le monoxyde de carbone est un gaz toxique et de façon significative n'a pas d'odeur ou la couleur. Ce est le type le plus commun d'empoisonnement mortel dans de nombreux pays. Les expositions peuvent conduire à une toxicité significative de la système nerveux central et le cœur . Après l'empoisonnement, à long terme séquelles se produisent souvent. Le monoxyde de carbone peut aussi avoir des effets graves sur la bébé d'une femme enceinte. Les symptômes d'intoxication légère comprennent des maux de tête et des étourdissements à des concentrations inférieures à 100 ppm. Des concentrations aussi faibles que 667 ppm peuvent causer jusqu'à 50% de l'hémoglobine du corps pour être convertie en carboxy-hémoglobine (HbCO). Carboxy-hémoglobine est assez stable mais ce changement est réversible. Carboxy-hémoglobine est inefficace pour fournir de l'oxygène, d'où certaines parties du corps ne reçoit pas d'oxygène nécessaire. En conséquence, les expositions de ce niveau peuvent être mortelles. Aux Etats-Unis, OSHA limite les niveaux d'exposition en milieu de travail à long terme à 50 ppm.
Les mécanismes par lesquels le monoxyde de carbone produit des effets toxiques ne sont pas encore entièrement compris, mais l'hémoglobine, la myoglobine, et mitochondriale cytochrome oxydase sont pensés pour être compromise. Le traitement consiste en grande partie de l'administration de 100% d'oxygène ou oxygénothérapie hyperbare, bien que le traitement optimal reste controversée. Domestique empoisonnement au monoxyde de carbone peut être empêchée par l'utilisation de ménage des détecteurs de monoxyde de carbone.
