公開日2012年1月28日12:18
一酸化炭素 -一酸化炭素。これは、燃焼生成物による中毒、産業での事故、さらには家庭での事故に関してもよく耳にします。 特別のため 有毒な性質この化合物の中で、通常の家庭用ガス給湯器は家族全員の死を引き起こす可能性があります。 これには何百もの例があります。 しかし、なぜこれが起こっているのですか？ 本当に一酸化炭素とは何ですか？ なぜ人間にとって危険なのですか？
一酸化炭素とは何ですか、式、基本的な特性
一酸化炭素の式これは非常に単純で、酸素原子と炭素の結合を示します-CO-最も有毒なガス状化合物の1つ。 しかし、狭い産業目的でのみ使用される他の多くの有害物質とは異なり、一酸化炭素の化学汚染は、日常生活においてさえ、完全に通常の化学プロセス中に発生する可能性があります。
ただし、この物質の合成がどのように行われるかに移る前に、次のことを考慮してください。 一酸化炭素とは何ですか一般的に、その主な物理的特性は何ですか？
- 味も臭いもない無色のガス。
- 非常に低い融点と沸点：それぞれ摂氏-205度と-191.5度。
- 密度0.00125g/ cc;
- 高い燃焼温度（摂氏2100度まで）で非常に可燃性です。
一酸化炭素の形成
家庭や業界で 一酸化炭素の形成通常、十分な数の1つが発生します 簡単な方法、この物質の偶発的な合成のリスクと、誤動作が発生した企業の人員または家の居住者のリスクを簡単に説明します 暖房設備またはセキュリティ違反。 一酸化炭素の主な形成方法を考えてみましょう。
- 酸素が不足している状態での炭素（石炭、コークス）またはその化合物（ガソリンおよびその他の液体燃料）の燃焼。 ご想像のとおり、一酸化炭素合成のリスクの観点から危険な新鮮な空気の不足は、内燃機関、換気障害のある家庭用カラム、工業用および従来型の炉で簡単に発生します。
- 通常の二酸化炭素と一般炭との相互作用。 このようなプロセスは炉内で絶えず発生し、完全に可逆的ですが、前述の酸素不足を考えると、ダンパーを閉じると、一酸化炭素がはるかに大量に生成され、人々にとって致命的な危険になります。
一酸化炭素はなぜ危険なのですか？
十分な濃度で 一酸化炭素の特性その高い化学活性によって説明される、それは人間の生命と健康にとって非常に危険です。 このような中毒の本質は、まず第一に、この化合物の分子が即座に血中ヘモグロビンに結合し、酸素を運ぶ能力を奪うという事実にあります。 したがって、一酸化炭素は細胞呼吸のレベルを低下させ、体に最も深刻な結果をもたらします。
質問に答える" 一酸化炭素はなぜ危険なのですか？「他の多くの有毒物質とは異なり、人は特定の臭いを感じず、不快感を感じず、特別な装置なしでは他の手段で空気中の存在を認識することができません。その結果、被害者は逃げる手段を講じておらず、一酸化炭素の影響（眠気や意識喪失）が明らかになった場合、手遅れになる可能性があります。
一酸化炭素は、空気濃度が0.1％を超えると、1時間以内に致命的です。 同時に、完全に普通の乗用車の排気ガスには、この物質の1.5〜3％が含まれています。 そして、それはエンジンが良好な状態にあることを前提としています。 これは簡単にその事実を説明します 一酸化炭素中毒多くの場合、ガレージや雪で密閉された車内で正確に発生します。
人々が自宅や職場で一酸化炭素によって中毒された他の最も危険なケースは...
一酸化炭素、一酸化炭素（CO）は無色、無臭、無味のガスで、空気よりもわずかに密度が低くなっています。 濃度が約35ppmを超えると、ヘモグロビン動物（ヒトを含む）に毒性がありますが、通常の動物代謝でも少量生成され、正常な生物学的機能を持っていると考えられています。 大気中では、それは空間的に変化し、急速に減衰し、対流圏でのオゾンの形成に役割を果たします。 一酸化炭素は、三重結合によって結合された1つの炭素原子と1つの酸素原子で構成されています。三重結合は、2つの共有結合と1つの配位結合で構成されています。 それは最も単純な一酸化炭素です。 シアン化物アニオン、ニトロソニウムカチオン、および分子状窒素と等電子性です。 配位錯体では、一酸化炭素配位子はカルボニルと呼ばれます。
物語
アリストテレス（紀元前384年から322年）は、有毒ガスの形成につながる石炭の燃焼プロセスを最初に説明しました。 古代には、死刑執行の方法がありました-くすぶっている石炭で浴室で犯罪者を閉じること。 しかし、当時、死因は不明でした。 ギリシャの医師ガレン（AD 129-199）は、吸入すると人に害を及ぼす空気の組成に変化があったことを示唆しました。 1776年、フランスの化学者de Lassonは、酸化亜鉛をコークスで加熱してCOを生成しましたが、科学者は、ガス状生成物が青い炎で燃えたため、水素であると誤って結論付けました。 このガスは、1800年にスコットランドの化学者ウィリアムカンバーランドクルクシャンクによって炭素と酸素を含む化合物として特定されました。 犬におけるその毒性は、1846年頃にクロードベルナールによって徹底的に調査されました。 第二次世界大戦中、一酸化炭素を含むガス混合物が機械的状態を維持するために使用されました 車両ガソリンとディーゼルが不足していた世界の一部で操業しています。 外部（一部の例外を除く）の木炭または木材由来のガス発生器が設置され、大気中の窒素、一酸化炭素、および少量の他のガス化ガスの混合物がガスミキサーに供給されました。 このプロセスから生じるガス混合物は、木ガスとして知られています。 一酸化炭素は、ホロコースト中にドイツのナチスの強制収容所で大規模に使用されました。特に、ヘウムノガス車とT4「安楽死」殺害プログラムで使用されました。
ソース
一酸化炭素は、炭素含有化合物の部分酸化中に形成されます。 限られたスペースでストーブや内燃機関で作業する場合など、二酸化炭素（CO2）を生成するのに十分な酸素がない場合に発生します。 一酸化炭素は、大気中の濃度を含む酸素の存在下で青い炎で燃え、二酸化炭素を生成します。 1960年代まで室内の照明、調理、暖房に広く使用されていた石炭ガスには、重要な燃料成分として一酸化炭素が含まれていました。 のいくつかのプロセス 現代のテクノロジー鉄製錬などでは、副産物として一酸化炭素が生成されます。 世界的に、一酸化炭素の最大の発生源は、対流圏での光化学反応のために自然発生源であり、年間約5×1012kgの一酸化炭素を生成します。 COの他の自然発生源には、火山、森林火災、および他の形態の燃焼が含まれます。 生物学では、一酸化炭素は、ヘモグロビンの分解によるヘムへのヘムオキシゲナーゼ1および2の作用によって自然に生成されます。 このプロセスは、一酸化炭素を吸入しなくても、普通の人に一定量のカルボキシヘモグロビンを生成します。 一酸化炭素が1993年に正常な神経伝達物質であり、体内の炎症反応を自然に調節する3つのガスの1つ（他の2つは一酸化窒素と硫化水素）であるという最初の報告以来、一酸化炭素は生物学的物質として大きな注目を集めています。レギュレーター。 多くの組織では、3つのガスすべてが抗炎症剤、血管拡張剤、および血管新生の促進剤として機能します。 少量の一酸化炭素を対象とした臨床試験が進行中です。 医薬品。 ただし、一酸化炭素の量が多すぎると一酸化炭素中毒を引き起こします。
分子特性
一酸化炭素の分子量は28.0で、平均分子量が28.8の空気よりもわずかに軽いです。 したがって、理想気体の法則によれば、COは空気よりも密度が低くなります。 炭素原子と酸素原子の間の結合長は112.8pmです。 この結合長は、分子窒素（N2）の場合と同様に、結合長が類似しており、分子量がほぼ同じである三重結合と一致しています。 炭素-酸素二重結合ははるかに長く、たとえばホルムアルデヒドの場合は120.8mです。 沸点（82 K）と融点（68 K）は、N2（それぞれ、77Kと63K）と非常に似ています。 1072 kJ / molの結合解離エネルギーはN2の結合解離エネルギー（942 kJ / mol）よりも強く、既知の最も強い化学結合を表しています。 不対電子がないため、一酸化炭素電子の基底状態は一重項です。
結合と双極子モーメント
炭素と酸素を合わせると、原子価殻に合計10個の電子があります。 炭素と酸素のオクテット則に従って、2つの原子が三重結合を形成し、有機カルボニル化合物に見られる通常の二重結合ではなく、3つの結合分子軌道に6つの電子が共通しています。 共有電子のうち4つは酸素原子からのもので、2つだけが炭素からのものであるため、1つの結合軌道は酸素原子からの2つの電子によって占められ、結合または双極子結合を形成します。 これにより、分子のC←O分極が生じ、炭素には小さな負電荷が、酸素には小さな正電荷が生じます。 他の2つの結合軌道は、それぞれ炭素と酸素から1つの電子を占有し、酸素は炭素よりも電気陰性度が高いため、逆C→O分極を持つ（極性）共有結合を形成します。 遊離一酸化炭素では、正味の負電荷δ-が炭素端に残り、分子の双極子モーメントは0.122 Dと小さくなります。したがって、分子は非対称になります。酸素は炭素よりも電子密度が高く、正電荷も小さくなります。 、負の炭素と比較して。 対照的に、等電子二窒素分子には双極子モーメントがありません。 一酸化炭素が配位子として機能する場合、配位錯体の構造に応じて、双極子の極性が酸素末端で正味の負電荷で反転する可能性があります。
結合の極性と酸化状態
理論的および実験的研究は、酸素の電気陰性度が大きいにもかかわらず、双極子モーメントが炭素のより負の端から酸素のより正の端に進むことを示しています。 これらの3つの結合は、実際には高度に極性化された極性共有結合です。 計算された酸素原子への分極は、σ結合で71％、両方のπ結合で77％です。 これらの各構造における炭素から一酸化炭素への酸化状態は+2です。 これは次のように計算されます。すべての結合電子は、より電気陰性度の高い酸素原子に属していると見なされます。 炭素に割り当てられているのは、炭素上の2つの非結合性電子だけです。 このカウントでは、炭素は、自由原子の4つと比較して、分子内に2つの価電子しか持っていません。
生物学的および生理学的特性
毒性
一酸化炭素中毒は、多くの国で最も一般的なタイプの致命的な空気中毒です。 一酸化炭素は無色の物質で、無臭で無味ですが、毒性が高いです。 ヘモグロビンと結合してカルボキシヘモグロビンを形成します。これは、通常は酸素を運ぶが、体組織に酸素を供給するには非効率的なヘモグロビンの部位を「奪う」ものです。 667 ppmの低濃度では、体のヘモグロビンの最大50％がカルボキシヘモグロビンに変換される可能性があります。 50％のカルボキシヘモグロビンレベルは、けいれん、昏睡、死につながる可能性があります。 米国では、労働省は職場での一酸化炭素曝露の長期レベルを50ppmに制限しています。 一酸化炭素の半減期は新鮮な空気中で約5時間であるため、短期間で一酸化炭素の吸収は累積的です。 一酸化炭素中毒の最も一般的な症状は、他の種類の中毒や感染症と同様であり、頭痛、吐き気、嘔吐、めまい、倦怠感、脱力感などの症状が含まれます。 影響を受けた家族はしばしば彼らが食中毒の犠牲者であると信じています。 赤ちゃんはイライラし、食事が不十分になる可能性があります。 神経学的症状には、錯乱、方向感覚の喪失、かすみ目、失神（意識喪失）、発作などがあります。 一酸化炭素中毒のいくつかの説明には、網膜出血や血液の異常なチェリーレッド色が含まれます。 ほとんどの臨床診断では、これらの機能はまれです。 この「チェリー」効果の有用性の難しさの1つは、それが修正またはマスクするという事実に関係しています。 外観なぜなら、静脈ヘモグロビンを除去する主な効果は、防腐処理組成物の赤い染料の効果と同様に、絞殺された人をより正常に見せたり、死んだ人を生きているように見せたりすることです。 無酸素CO中毒組織におけるこの染色効果は、肉の染色における一酸化炭素の商業的使用によるものです。 一酸化炭素は、ミオグロビンやミトコンドリアチトクロームオキシダーゼなどの他の分子にも結合します。 一酸化炭素への曝露は、心臓と中枢に重大な損傷を引き起こす可能性があります 神経系、特に淡蒼球では、それはしばしば長期の慢性的な病的状態に関連しています。 一酸化炭素は、妊婦の胎児に深刻な悪影響を与える可能性があります。
通常の人類生理学
一酸化炭素は、シグナル伝達分子として人体で自然に生成されます。 したがって、一酸化炭素は、神経伝達物質または血管弛緩薬として体内で生理学的役割を果たしている可能性があります。 体内の一酸化炭素の役割のために、その代謝の障害は さまざまな病気、神経変性、高血圧、心不全、炎症を含みます。
COは内因性シグナル伝達分子として機能します。
COは心血管系の機能を調節します
COは血小板の凝集と接着を阻害します
COは潜在的な治療薬としての役割を果たす可能性があります
微生物学
一酸化炭素は、メタン生成古細菌の栄養培地です。 建築用ブロックアセチル補酵素Aの場合。これは、生物有機金属化学の新しい分野のトピックです。 したがって、極限環境微生物は、火山の熱ベントなどの場所で一酸化炭素を代謝する可能性があります。 バクテリアでは、一酸化炭素は、Fe-Ni-S含有タンパク質である一酸化炭素デヒドロゲナーゼ酵素による二酸化炭素の還元によって生成されます。 CooAは一酸化炭素受容体タンパク質です。 その生物活性の範囲はまだ不明です。 これは、細菌や古細菌のシグナル伝達経路の一部である可能性があります。 哺乳類におけるその有病率は確立されていません。
有病率
一酸化炭素は、さまざまな自然環境および人工環境で見られます。
一酸化炭素は、主に火山活動の産物として大気中に少量存在しますが、自然火災および人工火災（森林火災、作物残渣の燃焼、サトウキビの燃焼など）の産物でもあります。 化石燃料の燃焼も一酸化炭素の形成に寄与します。 一酸化炭素は、地球のマントル内の高圧で溶けた火山岩に溶解した形で発生します。 一酸化炭素の天然源は変動するため、天然ガスの排出量を正確に測定することは非常に困難です。 一酸化炭素は急速に崩壊する温室効果ガスであり、他の大気成分（ヒドロキシルラジカル、OHなど）との化学反応によってメタンと対流圏オゾンの濃度を増加させることにより、間接的な放射強制力を発揮します。 大気中の自然なプロセスの結果として、それは最終的に二酸化炭素に酸化されます。 一酸化炭素は大気中で短命であり（平均して約2か月続く）、空間的に変動する濃度を持っています。 金星の大気中では、169nmより短い波長の電磁放射による二酸化炭素の光分解によって一酸化炭素が生成されます。 一酸化炭素は、中部対流圏での生存期間が長いため、汚染物質プルームの輸送トレーサーとしても使用されます。
都市汚染
一酸化炭素は、主に内部燃焼エンジン（車両、携帯型および予備発電機、芝生の芝刈り機、洗浄機などを含む）の排気管、および不完全燃焼による他のさまざまな燃料（薪を含む、石炭、木炭、石油、ワックス、プロパン、天然ガス、ごみ）。 都市の上の宇宙から大きなCO汚染が観察されます。
対流圏オゾンの形成における役割
一酸化炭素は、アルデヒドとともに、光化学スモッグを形成する一連の化学反応サイクルの一部です。 ヒドロキシルラジカル（OH）と反応して、ラジカル中間体HOCOを生成します。これにより、ラジカル水素O2が急速に移動して、過酸化物ラジカル（HO2）と二酸化炭素（CO2）が形成されます。 次に、過酸化物ラジカルは一酸化窒素（NO）と反応して、二酸化窒素（NO2）とヒドロキシルラジカルを形成します。 NO 2は光分解によりO（3P）を生成し、O2と反応した後にO3を形成します。 NO2の形成中にヒドロキシルラジカルが形成されるため、一酸化炭素から始まる一連の化学反応のバランスにより、オゾンが形成されます。CO+2O2+hν→CO2+O3（ここで、hνはシーケンス内のNO2分子によって吸収される光）NO2の生成は低レベルのオゾンを生成する重要なステップですが、反応に利用できるNOの量を減らすことにより、別の、ある程度相互に排他的な方法でオゾンの量も増やします。オゾンで。
室内空気汚染
密閉された環境では、一酸化炭素の濃度は簡単に致命的なレベルまで上昇する可能性があります。 米国では、一酸化炭素を生成する自動車以外の消費者製品により、平均して毎年170人が亡くなっています。 しかし、フロリダ州保健局によると、「毎年500人以上のアメリカ人が一酸化炭素への偶発的な曝露で死亡し、米国ではさらに数千人が致命的でない一酸化炭素中毒のために緊急医療を必要としています。」 これらの製品には、ストーブ、調理器具、給湯器、ガスや灯油などの故障した燃料燃焼器具が含まれます ルームヒーター; 携帯用発電機などの機械的に駆動される機器。 暖炉; 家や他の閉鎖された空間で燃やされる木炭。 米国中毒相談センター（AAPCC）は、一酸化炭素中毒の15,769例を報告し、2007年には39人が死亡しました。 2005年、CPSCは、発電機による一酸化炭素中毒に関連した94人の死亡を報告しました。 これらの死者のうち47人は、ハリケーンカトリーナを含む、悪天候による停電中に発生しました。 しかし、人々は家に取り付けられたガレージで走っている車などの非食料品による一酸化炭素中毒で亡くなっています。 疾病管理予防センターは、毎年、数千人が一酸化炭素中毒のために病院の緊急治療室に行くと報告しています。
血中の存在
一酸化炭素は呼吸によって吸収され、肺のガス交換によって血流に入ります。 また、ヘモグロビンの代謝中に生成され、組織から血液に入るため、体内に吸入されなくても、すべての正常組織に存在します。 血中を循環する一酸化炭素の正常なレベルは0％から3％の間であり、喫煙者の方が高くなります。 一酸化炭素レベルは、身体検査では評価できません。 臨床検査には、血液サンプル（動脈または静脈）とCOオキシメータの臨床検査が必要です。 さらに、パルスCOオキシメトリを使用した非侵襲的カルボキシヘモグロビン（SPCO）は、侵襲的方法よりも効果的です。
天体物理学
地球の外では、一酸化炭素は星間物質の中で水素分子に次いで2番目に豊富な分子です。 その非対称性により、一酸化炭素分子は水素分子よりもはるかに明るいスペクトル線を生成し、COの検出をはるかに容易にします。 星間COは、1970年に電波望遠鏡によって最初に検出されました。 これは現在、銀河の星間物質で最も一般的に使用されている分子ガスのトレーサーであり、水素分子は紫外線を使用してのみ検出できるため、 宇宙望遠鏡。 一酸化炭素の観測は、ほとんどの星が形成される分子雲に関するほとんどの情報を提供します。 がか座ベータ星で2番目に明るい星であるがか座ベータ星は、 赤外線放射そのタイプの通常の星と比較して、星の近くに大量の塵とガス（一酸化炭素を含む）があるためです。
製造
一酸化炭素を生成するために多くの方法が開発されてきました。
鉱工業生産
COの主な工業的供給源は、一酸化炭素と窒素を主に含む混合物であるプロデューサーガスであり、炭素が過剰に存在するときに高温の空気中で炭素を燃焼させると形成されます。 オーブンでは、空気がコークスの層を通過します。 最初に生成されたCO2は、残りの高温の石炭とバランスを取り、COを生成します。 COを生成するためのCO2と炭素の反応はBoudouard反応として説明されます。 800°Cを超えると、COが主な生成物になります。
CO2 +C→2CO（ΔH= 170 kJ / mol）
もう1つの発生源は、蒸気と炭素の吸熱反応によって生成される水素と一酸化炭素の混合物である「水性ガス」です。
H2O+C→H2+CO（ΔH= +131 kJ / mol）
他の同様の「合成ガス」は、天然ガスおよび他の燃料から得ることができます。 一酸化炭素は、金属酸化物鉱石を炭素で還元することの副産物でもあります。
MO+C→M+CO
一酸化炭素は、限られた量の酸素または空気中で炭素を直接酸化することによっても生成されます。
2C（s）+ O 2→2CO（g）
COはガスであるため、反応の正の（好ましい）エントロピーを使用して加熱することにより、還元プロセスを制御できます。 エリンガム図は、高温でのCO2よりもCO生成が優先されることを示しています。
実験室での準備
一酸化炭素は、例えば濃硫酸でギ酸またはシュウ酸を脱水することにより、実験室で便利に得られます。 別の方法は、粉末状の亜鉛金属と炭酸カルシウムの均一な混合物を加熱することです。これにより、COが放出され、酸化亜鉛と酸化カルシウムが残ります。
Zn+CaCO3→ZnO+CaO + CO
硝酸銀とヨードホルムも一酸化炭素を生成します。
CHI3 + 3AgNO3+H2O→3HNO3+CO + 3AgI
配位化学
ほとんどの金属は、共有結合した一酸化炭素を含む配位錯体を形成します。 より低い酸化状態の金属のみが一酸化炭素配位子と結合します。 これは、金属DXZ軌道からCOからπ*分子軌道への逆供与を促進するために十分な電子密度が必要であるためです。 COの炭素原子上の孤立電子対は、金属上のdx²-y²の電子密度も提供して、シグマ結合を形成します。 この電子供与は、シス効果、またはシス位置でのCO配位子の不安定化によっても現れます。 たとえば、ニッケルカルボニルは、一酸化炭素と金属ニッケルの直接の組み合わせによって形成されます。
Ni + 4 CO→Ni（CO）4（1バール、55°C）
このため、チューブまたはその一部のニッケルが一酸化炭素と長時間接触してはなりません。 ニッケルカルボニルは、高温の表面に接触すると容易に分解してNiとCOに戻ります。この方法は、モンドプロセスでの市販のニッケル精製に使用されます。 ニッケルカルボニルおよびその他のカルボニルでは、炭素上の電子対が金属と相互作用します。 一酸化炭素は電子対を金属に提供します。 このような状況では、一酸化炭素はカルボニル配位子と呼ばれます。 最も重要な金属カルボニルの1つは、鉄ペンタカルボニル、Fe（CO）5です。多くの金属-CO錯体は、COからではなく有機溶媒の脱カルボニル化によって作られます。 たとえば、三塩化イリジウムとトリフェニルホスフィンは、還流中の2-メトキシエタノールまたはDMFで反応して、IrCl（CO）（PPh3）2を生成します。配位化学における金属カルボニルは、通常、赤外分光法を使用して研究されます。
有機化学と主族元素の化学
プレゼンスで 強酸水、一酸化炭素はアルケンと反応して、Koch-Haaf反応として知られるプロセスでカルボン酸を形成します。 Guttermann-Koch反応では、AlCl3とHClの存在下でアレーンがベンズアルデヒド誘導体に変換されます。 有機リチウム化合物（ブチルリチウムなど）は一酸化炭素と反応しますが、これらの反応は科学的な用途がほとんどありません。 COはカルボカチオンおよびカルバニオンと反応しますが、金属触媒の介入なしでは有機化合物とは比較的反応しません。 メイングループの試薬を使用すると、COはいくつかの注目すべき反応を起こします。 CO塩素処理は、重要なホスゲン化合物を生成する工業プロセスです。 ボランと、COは付加物H3BCOを形成します。これは、アシリウム+カチオンと等電子です。 COはナトリウムと反応して、 C-C接続。 これまで微量しか得られなかった化合物シクロヘキサヘキソンまたはトリキノイル（C6O6）およびシクロペンタンペントンまたはロイコン酸（C5O5）は、一酸化炭素のポリマーと見なすことができます。 5 GPaを超える圧力では、一酸化炭素は炭素と酸素の固体ポリマーに変換されます。 準安定物質です 大気圧、しかしそれは強力な爆発物です。
使用法
化学工業
一酸化炭素は、バルク化学物質の製造に多くの用途がある産業ガスです。 アルケン、一酸化炭素、H2のヒドロホルミル化反応により、大量のアルデヒドが得られます。 シェルプロセスでのヒドロホルミル化により、界面活性剤の前駆体を作成できます。 イソシアネート、ポリカーボネート、ポリウレタンの製造に適したホスゲンは、精製された一酸化炭素と塩素ガスを多孔質の層に通すことによって製造されます。 活性炭、触媒として機能します。 1989年のこの化合物の世界生産量は274万トンと推定されました。
CO+Cl2→COCl2
メタノールは一酸化炭素の水素化によって生成されます。 関連する反応では、一酸化炭素が液体炭化水素燃料に水素化されるフィッシャー・トロプシュ法のように、一酸化炭素の水素化にはC-C結合の形成が含まれます。 この技術により、石炭またはバイオマスを ディーゼル燃料。 モンサント法では、一酸化炭素とメタノールがロジウムベースの触媒と均一なヨウ化水素酸の存在下で反応して酢酸を生成します。 このプロセスは、酢酸の工業生産の多くを担っています。 で 工業規模、純粋な一酸化炭素は、モンドプロセスでニッケルを精製するために使用されます。
肉の着色
一酸化炭素は、主に牛肉、豚肉、魚などの新鮮な肉製品で、新鮮な外観を維持するために、米国の調整雰囲気包装システムで使用されています。 一酸化炭素はミオグロビンと結合して、明るいチェリーレッドの色素であるカルボキシミオグロビンを形成します。 カルボキシミオグロビンは、酸化型のミオグロビンであるオキシミオグロビンよりも安定しており、茶色の色素メトミオグロビンに酸化する可能性があります。 この安定した赤い色は、従来の包装された肉よりもはるかに長く続くことができます。 このプロセスを使用する植物で使用される典型的な一酸化炭素レベルは、0.4％から0.5％です。 この技術は、2002年に米国食品医薬品局（FDA）によって、二次包装システムとして使用するために「一般的に安全」（GRAS）として最初に認識され、ラベル付けは必要ありません。 2004年、FDAはCOを一次包装方法として承認し、COは腐敗臭を隠さないと述べました。 この判決にもかかわらず、この方法が食品の腐敗を隠すかどうかは議論の余地があります。 2007年に、米国下院で、修正された一酸化炭素包装プロセスを呼び出す法案が提案されました。 着色料しかし、法案は可決されませんでした。 この梱包プロセスは、日本、シンガポール、および欧州連合の国々を含む他の多くの国で禁止されています。
薬
生物学では、一酸化炭素は、ヘモグロビンの分解によるヘムへのヘムオキシゲナーゼ1および2の作用によって自然に生成されます。 このプロセスは、一酸化炭素を吸入しなくても、普通の人に一定量のカルボキシヘモグロビンを生成します。 一酸化炭素が1993年に正常な神経伝達物質であり、体内の炎症反応を自然に調節する3つのガスの1つ（他の2つは一酸化窒素と硫化水素）であるという最初の報告以来、一酸化炭素は多くの臨床的影響を受けています生物学的調節剤としての注目。 多くの組織では、3つのガスすべてが抗炎症剤、血管拡張剤、および血管新生促進剤として作用することが知られています。 しかし、これらの問題は複雑です。新生血管の成長は、腫瘍の成長だけでなく、喫煙によってリスクが4〜6倍に増加する湿性黄斑変性症の発症にも関与するため、常に有益であるとは限りません（ 主な情報源血中の一酸化炭素、自然生産の数倍）。 神経細胞の一部のシナプスでは、長期記憶が保存されると、受信細胞が一酸化炭素を生成し、それが送信チャンバーに戻され、将来、より簡単に送信されるようになるという理論があります。 これらの神経細胞のいくつかは、一酸化炭素によって活性化される酵素であるグアニル酸シクラーゼを含むことが示されています。 世界中の多くの研究所が、一酸化炭素の抗炎症作用と細胞保護作用に関する研究を行っています。 これらの特性は、虚血性再灌流傷害、移植片拒絶、アテローム性動脈硬化症、重症敗血症、重症マラリア、または自己免疫疾患を含む多くの病的状態の発症を予防するために使用することができます。 人間による臨床試験が実施されましたが、結果はまだ発表されていません。
通常の大気圧での一酸化炭素（一酸化炭素CO）の物理的特性は、その負の値と正の値での温度に応じて考慮されます。
テーブルで COの次の物理的特性が表示されます。一酸化炭素密度 ρ 、定圧での比熱容量 Cp、熱伝導係数 λ と動的粘度 μ .
最初の表は、-73〜2727°Cの温度範囲での一酸化炭素COの密度と比熱を示しています。
2番目の表は、熱伝導率やマイナス200〜1000°Cの温度範囲での動的粘度などの一酸化炭素の物理的特性の値を示しています。
一酸化炭素の密度は、同様に、温度に大きく依存します-一酸化炭素COが加熱されると、その密度は減少します。 例えば、 室温では、一酸化炭素の密度は1.129 kg /m3です。、しかし、1000°Cの温度に加熱する過程で、このガスの密度は4.2倍減少します-0.268 kg /m3の値になります。
通常の状態（温度0°C）では、一酸化炭素の密度は1.25 kg /m3です。 その密度を他の一般的なガスと比較すると、空気に対する一酸化炭素の密度はそれほど重要ではありません。一酸化炭素は空気よりも軽いのです。 また、アルゴンよりも軽いですが、窒素、水素、ヘリウム、その他の軽いガスよりも重いです。
通常の状態での一酸化炭素の比熱容量は1040J/（kg度）です。 このガスの温度が上昇すると、その比熱容量が増加します。 たとえば、2727°Cでは、その値は1329 J /（kg度）です。
| t、°С | ρ、kg / m 3 | C p、J /（kg度） | t、°С | ρ、kg / m 3 | C p、J /（kg度） | t、°С | ρ、kg / m 3 | C p、J /（kg度） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -73 | 1,689 | 1045 | 157 | 0,783 | 1053 | 1227 | 0,224 | 1258 |
| -53 | 1,534 | 1044 | 200 | 0,723 | 1058 | 1327 | 0,21 | 1267 |
| -33 | 1,406 | 1043 | 257 | 0,635 | 1071 | 1427 | 0,198 | 1275 |
| -13 | 1,297 | 1043 | 300 | 0,596 | 1080 | 1527 | 0,187 | 1283 |
| -3 | 1,249 | 1043 | 357 | 0,535 | 1095 | 1627 | 0,177 | 1289 |
| 0 | 1,25 | 1040 | 400 | 0,508 | 1106 | 1727 | 0,168 | 1295 |
| 7 | 1,204 | 1042 | 457 | 0,461 | 1122 | 1827 | 0,16 | 1299 |
| 17 | 1,162 | 1043 | 500 | 0,442 | 1132 | 1927 | 0,153 | 1304 |
| 27 | 1,123 | 1043 | 577 | 0,396 | 1152 | 2027 | 0,147 | 1308 |
| 37 | 1,087 | 1043 | 627 | 0,374 | 1164 | 2127 | 0,14 | 1312 |
| 47 | 1,053 | 1043 | 677 | 0,354 | 1175 | 2227 | 0,134 | 1315 |
| 57 | 1,021 | 1044 | 727 | 0,337 | 1185 | 2327 | 0,129 | 1319 |
| 67 | 0,991 | 1044 | 827 | 0,306 | 1204 | 2427 | 0,125 | 1322 |
| 77 | 0,952 | 1045 | 927 | 0,281 | 1221 | 2527 | 0,12 | 1324 |
| 87 | 0,936 | 1045 | 1027 | 0,259 | 1235 | 2627 | 0,116 | 1327 |
| 100 | 0,916 | 1045 | 1127 | 0,241 | 1247 | 2727 | 0,112 | 1329 |
通常の状態での一酸化炭素の熱伝導率は0.02326W/（m度）です。 それはその温度とともに増加し、1000°Cで0.0806 W /（m度）に等しくなります。 一酸化炭素の熱伝導率はこの値yよりわずかに小さいことに注意してください。
室温での一酸化炭素の動粘度は0.0246・10-7Pa・sです。 一酸化炭素を加熱すると、粘度が上昇します。 動的粘度の温度依存性のこのような特性は、で観察されます。 一酸化炭素は水蒸気や二酸化炭素CO2よりも粘性がありますが、一酸化窒素NOや空気よりも粘度が低いことに注意してください。
一酸化炭素 (一酸化炭素, 一酸化炭素, 一酸化炭素（II））は無色、非常に有毒、無味、無臭のガスで、空気よりも軽い（通常の状態）。 化学式はCOです。
分子の構造
三重結合が存在するため、CO分子は非常に強く（解離エネルギーは1069 kJ / mol、つまり256 kcal / molであり、他のどの二原子分子よりも大きい）、核間距離が小さい（ d C≡O=0.1128nmまたは1.13Å）。
分子は弱く分極しており、その電気双極子モーメントμ= 0.04・10 −29Cmです。 多くの研究により、CO分子の負電荷は炭素原子C −←O +に集中していることが示されています（分子の双極子モーメントの方向は以前に想定されていた方向と反対です）。 イオン化エネルギー14.0eV、力結合定数 k = 18,6 .
プロパティ
一酸化炭素（II）は無色、無臭、無味のガスです。 可燃性 いわゆる「一酸化炭素臭」は、実際には有機不純物の臭いです。
| 形成の標準ギブスエネルギーΔ G | −137.14 kJ / mol（g）（298 Kで） |
| 教育の標準エントロピー S | 197.54 J / mol K（g）（298 Kで） |
| 標準モル熱容量 Cp | 29.11 J / mol K（g）（298 Kで） |
| 融解エンタルピーΔ H pl | 0.838 kJ / mol |
| 沸騰エンタルピーΔ Hキップ | 6.04 kJ / mol |
| 臨界温度 tクリティ島 | -140.23°C |
| 臨界圧力 Pクリティ島 | 3.499 MPa |
| 臨界密度ρcrit | 0.301g/cm³ |
一酸化炭素（II）が関与する化学反応の主なタイプは、付加反応と酸化還元反応であり、還元特性を示します。
室温では、COは不活性であり、加熱したり溶液中にしたりすると、その化学的活性が大幅に増加します。 そのため、溶液中では、塩などをすでに室温にある金属に戻します。 加熱すると、他の金属、たとえばCO+CuO→Cu+CO2も還元します。 これは乾式製錬で広く使用されています。 COの定性的検出の方法は、溶液中のCOと塩化パラジウムとの反応に基づいています。以下を参照してください。
溶液中のCOの酸化は、触媒の存在下でのみ顕著な速度で進行することがよくあります。 後者を選択する場合、酸化剤の性質が主な役割を果たします。 したがって、KMnO 4は、細かく分割された銀の存在下でCOを最も急速に酸化し、K 2 Cr 2 O 7-塩の存在下で、KClO3-はOsO4の存在下で酸化します。 一般に、COはその還元特性が水素分子と類似しています。
830°C未満では、COはより強力な還元剤であり、より高い水素です。 したがって、反応の平衡
H 2 O+CO⇄CO2+ H 2（\ displaystyle（\ mathsf（H_（2）O + CO \ rightleftarrows CO_（2）+ H_（2））））最大830°Cが右にシフトし、830°Cを超えると左にシフトします。
興味深いことに、COの酸化によって生命に必要なエネルギーを得ることができるバクテリアがいます。
一酸化炭素（II）は炎で燃えます 青い色の（反応開始温度700°C）空気中：
2 C O +O2→2CO 2（\ displaystyle（\ mathsf（2CO + O_（2）\ rightarrow 2CO_（2）））） (Δ G°298=−257 kJ、Δ S°298=−86 J / K）。COの燃焼温度は2100°Cに達する可能性があります。 燃焼反応は連鎖反応であり、開始剤は少量の水素含有化合物（水、アンモニア、硫化水素など）です。
このような優れた発熱量のために、COは、とりわけ加熱に使用されるさまざまな工業用ガス混合物（たとえば、プロデューサーガスを参照）の成分です。 空気と混合すると爆発性。 火炎伝播の濃度の下限と上限：12.5〜74％（体積比）。
ハロゲン。 塩素との反応は、最も実用的な用途があります。
C O + Cl2→COCl2。 （\ displaystyle（\ mathsf（CO + Cl_（2）\ rightarrow COCl_（2）））。）COをF2と反応させることにより、COF 2フッ化カルボニルに加えて、過酸化物化合物（FCO）2O2を得ることができます。 その特徴：融点-42°C、沸点+ 16°C、特徴的な臭い（オゾンの臭いに似ている）があり、200°C以上に加熱すると爆発して分解します（反応生成物CO 2、O 2、COF 2）、酸性媒体中では、次の式に従ってヨウ化カリウムと反応します。
（F C O）2 O 2 + 2KI→2KF + I 2 + 2 CO2。 （\ displaystyle（\ mathsf（（FCO）_（2）O_（2）+ 2KI \ rightarrow 2KF + I_（2）+ 2CO_（2）。）））一酸化炭素（II）はカルコゲンと反応します。 硫黄とともに二硫化炭素COSを形成し、次の式に従って、加熱すると反応が進行します。
C O+S→COS（\ displaystyle（\ mathsf（CO + S \ rightarrow COS））） (Δ G°298=−229 kJ、Δ S°298=−134 J / K）。同様のセレノキシド炭素COSeおよびテルロキシド炭素COTeも得られています。
SO 2を復元します：
2 C O + SO2→2CO 2+S。 （\ displaystyle（\ mathsf（2CO + SO_（2）\ rightarrow 2CO_（2）+ S。）））遷移金属と一緒に、それは可燃性で有毒な化合物を形成します-、、、などのカルボニル。それらのいくつかは揮発性です。
n C O + Me→[Me（C O）n]（\ displaystyle（\ mathsf（nCO + Me \ rightarrow）））一酸化炭素（II）は水にわずかに溶けますが、反応しません。 また、アルカリや酸の溶液とは反応しません。 ただし、アルカリ溶融物と反応して、対応するギ酸塩を形成します。
C O + KOH→HCOOK。 （\ displaystyle（\ mathsf（CO + KOH \ rightarrow HCOOK。）））興味深い反応は、アンモニア溶液中での一酸化炭素（II）と金属カリウムの反応です。 これにより、爆発性化合物のジオキソ二炭酸カリウムが形成されます。
2 K + 2CO→K2C 2O2。 （\ displaystyle（\ mathsf（2K + 2CO \ rightarrow K_（2）C_（2）O_（2）））） x C O + y H 2→（\ displaystyle（\ mathsf（xCO + yH_（2）\ rightarrow）））アルコール+線状アルカン。このプロセスは、メタノール、合成ディーゼル燃料、多価アルコール、オイル、潤滑油などの重要な工業製品の供給源です。
生理学的作用
毒性
一酸化炭素は非常に有毒です。
一酸化炭素（II）の毒性作用は、カルボキシヘモグロビンの形成によるものです。これは、ヘモグロビンと酸素の複合体（オキシヘモグロビン）と比較して、ヘモグロビンとのはるかに強力なカルボニル複合体です。 したがって、酸素輸送と細胞呼吸のプロセスがブロックされます。 空気濃度が0.1％を超えると、1時間以内に死亡します。
- 犠牲者はに連れて行かれるべきです 新鮮な空気。 軽度の中毒の場合、酸素による肺の過呼吸で十分です。
- 肺の人工呼吸。
- 皮下のロベリンまたはカフェイン。
- カルボキシラーゼの静脈内投与。
世界医学は一酸化炭素中毒の場合に使用するための信頼できる解毒剤を知りません。
一酸化炭素（II）に対する保護
内因性一酸化炭素
内因性の一酸化炭素は通常、人体および動物の体の細胞によって生成され、シグナル伝達分子として機能します。 それは、特に神経伝達物質であり、血管拡張を誘発する、体内での既知の生理学的役割を持っています。 体内での内因性一酸化炭素の役割により、その代謝障害は、神経変性疾患、血管のアテローム性動脈硬化症、高血圧、心不全、およびさまざまな炎症過程などのさまざまな疾患に関連しています。
内因性一酸化炭素は、ヘモグロビンとミオグロビン、および他のヘム含有タンパク質の破壊の産物であるヘムに対するヘムオキシゲナーゼ酵素の酸化作用によって体内で形成されます。 このプロセスにより、たとえ人が大気中の空気（常に少量の外因性一酸化炭素を含む）ではなく、純粋な酸素または窒素と酸素の混合物を吸ったり呼吸したりしなくても、人間の血液中に少量のカルボキシヘモグロビンが形成されます。
1993年に現れた最初の証拠に続いて、内因性一酸化炭素は人体の正常な神経伝達物質であり、通常は体内の炎症反応の過程を調節する3つの内因性ガスの1つです（他の2つは一酸化窒素（II）です）硫化水素）、内因性一酸化炭素は、重要な生物学的調節因子として臨床医や研究者からかなりの注目を集めています。 多くの組織では、前述の3つのガスすべてが抗炎症剤、血管拡張剤であり、血管新生を誘発することが示されています。 ただし、すべてがそれほど単純で明確なわけではありません。 血管新生は常にではありません 有益な効果特に、悪性腫瘍の増殖に関与し、黄斑変性症の網膜損傷の原因の一つでもあるためです。 特に、喫煙（血中の一酸化炭素の主な供給源であり、自然産生の数倍の濃度を与える）は、網膜の黄斑変性のリスクを4〜6倍増加させることに注意することが重要です。
情報が長期間保存される神経細胞のシナプスの中には、受信した信号に応答して受信した細胞が内因性の一酸化炭素を生成し、それが信号を送信した細胞に送り返し、それを知らせるという理論があります。将来的にそれから信号を受信する準備ができていること、そして信号送信セルの活動を増加させること。 これらの神経細胞のいくつかは、内因性の一酸化炭素にさらされると活性化される酵素であるグアニル酸シクラーゼを含んでいます。
抗炎症剤および細胞保護剤としての内因性一酸化炭素の役割に関する研究は、世界中の多くの研究所で行われています。 内因性一酸化炭素のこれらの特性は、その代謝への影響を、虚血およびその後の再灌流（例えば、心筋梗塞、虚血性脳卒中）、移植片拒絶、血管アテローム性動脈硬化症によって引き起こされる組織損傷などの様々な病的状態の治療のための興味深い治療標的にする。重度の虚血、重度のマラリア、自己免疫疾患。 人間による臨床試験も実施されていますが、その結果はまだ発表されていません。
要約すると、体内での内因性一酸化炭素の役割について2015年の時点で知られていることは、次のように要約できます。
- 内因性一酸化炭素は、重要な内因性シグナル伝達分子の1つです。
- 内因性一酸化炭素はCNSおよび心血管機能を調節します。
- 内因性の一酸化炭素は、血小板の凝集と血管壁への付着を抑制します。
- 将来、内因性一酸化炭素の交換に影響を与えることは、多くの疾患の重要な治療戦略の1つになる可能性があります。
発見履歴
石炭の燃焼中に放出される煙の毒性は、アリストテレスとガレンによって説明されました。
一酸化炭素（II）は、フランスの化学者Jacques de Lassonが酸化亜鉛を石炭で加熱することで最初に得られましたが、青い炎で燃えたため、最初は水素と間違えられました。
このガスに炭素と酸素が含まれているという事実は、英国の化学者ウィリアム・クルクシャンクによって発見されました。 ガスの毒性は、1846年にフランスの医師、クロード・ベルナールが犬の実験で調査しました。
地球の大気圏外の一酸化炭素（II）は、1949年にベルギーの科学者M. Mizhot（M. Migeotte）によって、太陽のIRスペクトルに主な振動回転バンドが存在することによって最初に発見されました。 一酸化炭素は1970年に星間物質で発見されました。
レシート
工業的な方法
- これは、酸素が不足している状態で、炭素またはそれに基づく化合物（ガソリンなど）の燃焼中に形成されます。
- または、高温の石炭で二酸化炭素を削減する場合：
この反応は、炉のダンパーが早すぎる（石炭が完全に燃え尽きるまで）炉の炉の中で発生します。 この場合に形成される一酸化炭素（II）は、その毒性のために、生理学的障害（「燃え尽き」）、さらには死（以下を参照）を引き起こします。したがって、慣用名の1つである「一酸化炭素」です。
二酸化炭素還元反応は可逆的であり、この反応の平衡状態に対する温度の影響がグラフに示されています。 右側への反応の流れはエントロピー係数を提供し、左側への反応の流れはエンタルピー係数を提供します。 400°C未満の温度では、平衡はほぼ完全に左にシフトし、1000°Cを超える温度では（CO形成の方向に）右にシフトします。 低温では、この反応の速度は非常に遅いため、一酸化炭素（II）は通常の条件下で非常に安定しています。 この平衡には特別な名前があります 私室のバランス.
- 一酸化炭素（II）と他の物質との混合物は、空気、水蒸気などをホットコークス、石炭、または茶色の石炭などの層に通すことによって得られます（発生ガス、水性ガス、混合ガス、合成ガスを参照）。
実験方法
- 高温の濃硫酸の作用下での液体ギ酸の分解、または酸化リンP 2O5上でのガス状ギ酸の通過。 反応スキーム：
- シュウ酸と濃硫酸の混合物を加熱します。 反応は次の方程式に従って行われます。
- ヘキサシアノ鉄酸カリウム（II）と濃硫酸の混合物を加熱する。 反応は次の方程式に従って行われます。
- 加熱時のマグネシウムによる炭酸亜鉛からの回収：
一酸化炭素（II）の測定
定性的には、COの存在は、塩化パラジウム溶液（またはこの溶液を染み込ませた紙）を暗くすることで判断できます。 暗色化は、次のスキームに従って、微細に分散した金属パラジウムの放出に関連しています。
P d C l 2 + C O + H2O→Pd↓+CO 2 + 2 HCl。 （\ displaystyle（\ mathsf（PdCl_（2）+ CO + H_（2）O \ rightarrow Pd \ downarrow + CO_（2）+ 2HCl。）））この反応は非常に敏感です。 標準液：水1リットルあたり1グラムの塩化パラジウム。
一酸化炭素（II）の定量は、ヨウ素滴定反応に基づいています。
5 C O + I 2O5→5CO 2 +I2。 （\ displaystyle（\ mathsf（5CO + I_（2）O_（5）\ rightarrow 5CO_（2）+ I_（2））））応用
- 一酸化炭素（II）は、有機アルコールとストレート炭化水素を製造するための最も重要な工業プロセスで水素との反応に使用される中間試薬です。
- 一酸化炭素（II）は、動物の肉や魚を加工するために使用され、味を変えることなく、鮮やかな赤色と新鮮な外観を与えます（技術 澄んだ煙と 味のない煙）。 COの許容濃度は200mg/kgの肉です。
- 一酸化炭素（II）は、天然ガス自動車の燃料として使用される発電機ガスの主成分です。
- エンジンの排気ガスからの一酸化炭素は、第二次世界大戦中にナチスによって中毒によって人々を虐殺するために使用されました。
地球の大気中の一酸化炭素（II）
地球の大気への自然で人為的な侵入源があります。 自然条件下では、地球の表面で、COは、有機化合物の不完全な嫌気性分解中、およびバイオマスの燃焼中、主に森林や草原の火災中に形成されます。 一酸化炭素（II）は、生物学的（生物によって排泄される）と非生物学的の両方で土壌中に形成されます。 最初のヒドロキシル基に対してオルト位またはパラ位にOCH3またはOH基を含む土壌で一般的なフェノール化合物による一酸化炭素（II）の放出が実験的に証明されています。
非生物学的COの生成と微生物によるその酸化の全体的なバランスは、特定の環境条件、主に湿度との値に依存します。 たとえば、乾燥した土壌から一酸化炭素（II）が直接大気中に放出されるため、このガスの濃度に極大値が生じます。
大気中では、COはメタンと他の炭化水素（主にイソプレン）が関与する連鎖反応の生成物です。
COの主な人為的発生源は、現在、内燃機関の排気ガスです。 一酸化炭素は、炭化水素燃料が不十分な温度または不十分に調整された空気供給システムで内燃機関で燃焼されるときに形成されます（COをCO 2に酸化するために不十分な酸素が供給されます）。 過去には、大気中への人為的CO排出のかなりの割合が、19世紀に屋内照明に使用された照明ガスから発生していました。 組成では、水性ガスにほぼ対応します。つまり、最大45％の一酸化炭素（II）を含んでいました。 公共部門では、はるかに安価でエネルギー効率の高いアナログが存在するため、使用されていません-
物理的特性。
一酸化炭素は無色無臭のガスで、水にわずかに溶けます。
tsq。 205°С、
t b.p. 191°С
臨界温度=140°С
臨界圧力=35気圧。
COの水への溶解度は体積で約1:40です。
化学的特性。
通常の条件下では、COは不活性です。 加熱した場合-還元剤; 非塩形成酸化物。
1）酸素を使って
2C +2 O + O 2 \ u003d 2C +4 O 2
2）金属酸化物を使用
C +2 O + CuO \ u003d Cu + C +4 O 2
3）塩素を含む（光の中で）
CO + Cl 2 --hn-> COCl 2（ホスゲン）
4）アルカリ溶融物と反応します（加圧下）
CO + NaOH = HCOONa（ギ酸ナトリウム（ギ酸ナトリウム））
5）遷移金属とカルボニルを形成する
Ni + 4CO \u003dt°\u003dNi（CO）4
Fe + 5CO \u003dt°\u003dFe（CO）5
一酸化炭素は化学的に水と相互作用しません。 COはアルカリや酸とも反応しません。 非常に有毒です。
化学的側面から、一酸化炭素は主に付加反応の傾向とその還元特性によって特徴付けられます。 ただし、これらの傾向は両方とも、通常、高温でのみ発生します。 これらの条件下で、COは酸素、塩素、硫黄、一部の金属などと結合します。同時に、一酸化炭素は加熱されると、多くの酸化物を金属に還元します。これは冶金学にとって非常に重要です。 加熱とともに、COの化学活性の増加はしばしばその溶解によって引き起こされます。 したがって、溶液中では、Au、Pt、およびその他のいくつかの元素の塩を還元して、すでに常温で金属を遊離させることができます。
高温高圧では、COは水および苛性アルカリと相互作用します。最初のケースではHCOOHが形成され、2番目のケースではギ酸ナトリウムが形成されます。 最後の反応は120°C、圧力5 atmで進行し、技術的な用途があります。
要約スキームによる溶液中の塩化パラジウムの容易な還元：
PdCl 2 + H 2 O + CO \ u003d CO 2 + 2 HCl + Pd
ガスの混合物中の一酸化炭素を発見するために最も一般的に使用される反応として機能します。 細かく砕かれたパラジウム金属が放出されるため、溶液がわずかに着色することで、すでに非常に少量のCOが簡単に検出されます。 COの定量は、次の反応に基づいています。
5 CO + I 2 O 5 \ u003d 5 CO 2 +I2。
溶液中のCOの酸化は、触媒の存在下でのみ顕著な速度で進行することがよくあります。 後者を選択する場合、酸化剤の性質が主な役割を果たします。 したがって、KMnO 4は、細かく分割された銀の存在下でCOを最も急速に酸化します。K2Cr 2 O 7-水銀塩の存在下で、KClO3-OsO4の存在下で。 一般に、COはその還元特性において水素分子に類似しており、通常の条件下でのその活性は後者よりも高い。 興味深いことに、COの酸化によって生命に必要なエネルギーを得ることができるバクテリアがいます。
還元剤としてのCOとH2の比較活性は、可逆反応を研究することによって評価できます。
H 2 O + CO \ u003d CO 2 + H 2 + 42 kJ、
高温での平衡状態はかなり迅速に確立されます（特にFe 2 O 3の存在下で）。 830°Cでは、平衡混合物には等量のCOとH 2が含まれています。つまり、酸素に対する両方のガスの親和性は同じです。 830°C未満では、COはより強力な還元剤であり、より高いH2です。
質量作用の法則に従って、上記の反応の生成物の1つが結合すると、その平衡がシフトします。 したがって、一酸化炭素と水蒸気の混合物を酸化カルシウムに通すことにより、次のスキームに従って水素を得ることができます。
H 2 O + CO + CaO \ u003d CaCO 3 + H 2 +217kJ。
この反応はすでに500°Cで起こります。
空気中では、COは約700°Cで発火し、青い炎でCO2に燃焼します。
2 CO + O 2 \ u003d 2 CO 2 +564kJ。
この反応に伴うかなりの熱放出により、一酸化炭素は貴重なガス燃料になります。 しかし、それは様々な有機物質の合成のための出発製品として最も広い用途を見出しています。
炉内での石炭の厚い層の燃焼は、次の3つの段階で発生します。
1）C + O 2 \ u003d CO 2; 2）CO 2 + C \ u003d 2 CO; 3）2 CO + O 2 \ u003d 2CO2。
パイプが時期尚早に閉じられると、炉内に酸素が不足し、加熱された部屋全体にCOが拡散し、中毒（燃え尽き症候群）を引き起こす可能性があります。 なお、「一酸化炭素」の臭いは、COによるものではなく、一部の有機物の不純物によるものです。
CO炎は、2100°Cまでの温度になる可能性があります。 CO燃焼反応は、700〜1000°Cに加熱すると、微量の水蒸気またはその他の水素含有ガス（NH 3、H 2 Sなど）が存在する場合にのみ、顕著な速度で進行するという点で興味深いものです。 これは、検討中の反応の連鎖性によるものであり、スキームに従ってOHラジカルの中間形成を経て進行します。
H + O 2 \ u003d HO + O、次にO + CO \ u003d CO 2、HO + CO \ u003d CO 2+Hなど。
非常に高い温度では、CO燃焼反応は著しく可逆的になります。 4000°Cを超える平衡混合物（1気圧の圧力）でのCO 2の含有量は、ごくわずかです。 CO分子自体は熱的に安定しているため、6000°Cでも分解しません。 CO分子は星間物質で発見されています。 80°Cで金属KにCOを作用させると、K 6 C 6O6の組成の無色の結晶性の非常に爆発性の化合物が形成されます。 カリウムが除去されると、この物質は一酸化炭素C 6 O 6（「トリキノン」）に容易に移行します。これは、CO重合の生成物と見なすことができます。 その構造は、炭素原子によって形成される6員のサイクルに対応し、各炭素原子は二重結合によって酸素原子に接続されています。
反応によるCOと硫黄の相互作用：
CO + S = COS + 29 kJ
高温でのみ速くなります。 得られた二酸化炭素（О=С= S）は無色無臭のガスです（mp -139、bp-50°С）。 一酸化炭素（II）は、いくつかの金属と直接結合することができます。 その結果、金属カルボニルが形成されます。これは、複雑な化合物と見なす必要があります。
一酸化炭素（II）もいくつかの塩と複雑な化合物を形成します。 それらのいくつか（OsCl 2・3CO、PtCl 2・COなど）は、溶液中でのみ安定です。 後者の物質の形成は、強塩酸中のCuClの溶液による一酸化炭素（II）の吸収に関連しています。 同様の化合物は、ガスの分析でCOを吸収するためによく使用されるCuClのアンモニア溶液でも形成されるようです。
レシート。
一酸化炭素は、酸素がない状態で炭素を燃焼させると形成されます。 ほとんどの場合、二酸化炭素と一般炭との相互作用の結果として得られます。
CO 2 + C + 171 kJ =2CO。
この反応は可逆的であり、400°C未満での平衡はほぼ完全に左にシフトし、1000°Cを超えると右にシフトします（図7）。 しかし、それは高温でのみ顕著な速度で確立されます。 したがって、通常の状態では、COは非常に安定しています。
米。 7.平衡CO2+ C \ u003d2CO。
元素からのCOの形成は、次の式に従って進行します。
2 C + O 2 \ u003d 2 CO +222kJ。
少量のCOは、ギ酸の分解によって便利に得られます：HCOOH \ u003d H 2 O + CO
この反応は、HCOOHが高温の強硫酸と反応すると簡単に進行します。 実際には、この準備は、concのアクションのいずれかによって実行されます。 硫酸を液体HCOOHに（加熱した場合）、または後者の蒸気をリンヘミペントキシドに通すことによって。 スキームに従ったHCOOHとクロロスルホン酸との相互作用：
HCOOH + CISO 3 H \ u003d H 2 SO 4 + HCI + CO
常温で続きます。
COの実験室生産のための便利な方法は、濃厚で加熱することです。 硫酸、シュウ酸またはシアン化カリウム鉄。 最初のケースでは、反応は次のスキームに従って進行します：H 2 C 2 O 4 \ u003d CO + CO 2 +H2O。
COとともに二酸化炭素も放出され、通過することで保持できます ガス混合物水酸化バリウム溶液を通して。 2番目のケースでは、唯一のガス状生成物は一酸化炭素です。
K 4 + 6 H 2 SO 4 + 6 H 2 O \ u003d 2 K 2 SO 4 + FeSO 4 + 3（NH 4）2 SO 4 +6CO。
ガス発生器である特殊な炉での石炭の不完全燃焼により、大量のCOが得られる可能性があります。 通常の（「空気」）発電機ガスには、平均（vol。％）：CO-25、N2-70、CO 2 -4、およびその他のガスの少量の不純物が含まれています。 燃焼すると、1 m3あたり3300〜4200kJになります。 通常の空気を酸素に置き換えると、CO含有量が大幅に増加します（そしてガスの発熱量が増加します）。
さらに多くのCOには水性ガスが含まれており、（理想的な場合）等量のCOとH 2の混合物で構成され、燃焼中に11700 kJ /m3を生成します。 このガスは、高温の石炭の層に水蒸気を吹き込むことによって得られ、約1000°Cで、次の式に従って相互作用が発生します。
H 2 O + C + 130 kJ \ u003d CO +H2。
水性ガスの生成反応は熱を吸収して進行し、石炭は徐々に冷却され、高温状態を維持するためには、水蒸気の通過と空気（または酸素）の通過を交互に行う必要があります。ガス発生器に。 この点で、水性ガスはおよそCO-44、H 2 -45、CO 2 -5、およびN 2 -6％を含んでいます。 さまざまな有機化合物の合成に広く使用されています。
多くの場合、混合ガスが得られます。 それを得るプロセスは、熱い石炭の層を通して空気と水蒸気を同時に吹き付けることに還元されます。 上記の両方の方法を組み合わせるため、混合ガスの組成は発電機と水の中間になります。 平均して、CO-30、H 2 -15、CO 2 -5、N 2 -50％が含まれています。 それの立方メートルは燃やされたとき約5400kJを与えます。
