Monossido di carbonio
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| Monossido di carbonio | |
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| Nome IUPAC | |
| ossido di carbonio (II) | |
| Nomi alternativi | |
| ossido di carbonio ossido carbonico |
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | CO |
| Massa molecolare (u) | 28,01 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (kg·m-3, in c.s.) | 1,145 |
| Solubilità in acqua | 0,23 g/l a 293 K |
| Temperatura di fusione (K) | 68 (-205 °C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 81 (-192 °C) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | -110,5 |
| ΔfG0 (kJ·mol-1) | -137,2 |
| S0m(J·K-1mol-1) | 197,7 |
| C0p,m(J·K-1mol-1) | 29,1 |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Limiti di esplosione | 12,5 - 74% vol. |
| Temperatura di autoignizione (K) | 878 (605 °C) |
| Simboli di rischio chimico
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|---|---|
Il monossido di carbonio (o ossido di carbonio o ossido carbonico) ha formula CO, il numero CAS è 630-08-0, è un gas inodore, incolore, insapore e velenoso.
Si miscela bene con l'aria, con cui forma facilmente miscele esplosive e penetra facilmente attraverso le pareti e il soffitto. In presenza di polveri metalliche finemente disperse la sostanza forma metallo-carbonili tossici e infiammabili. Può reagire vigorosamente con ossigeno, acetilene, cloro, fluoro, ossidi di azoto.
Indice |
[modifica] Produzione e usi
Il monossido di carbonio è un prodotto di combustione incompleta dei combustibili organici (carbone, olio, legno, carburanti). Esso è presente negli scarichi dei veicoli a motore e nel fumo di tabacco. Il CO è inoltre un combustibile importante perché rilascia una considerevole quantità di calore quando brucia all'aria.
- 2 CO + O2 → 2 CO2
ΔH0gas = -565.53 kJ/mol
Importanti combustibili industriali a base di monossido di carbonio sono il "gas d'acqua" (una miscela di CO e H2), il "gas d'aria" (una miscela di CO e N2) ed il "gas da carbone" (miscela di CO, H2, CH4 e CO2, prodotto per distillazione del carbone e conservato nei gasometri). Quest'ultimo era il cosiddetto "gas di città", fornito nelle case per cucinare e per il riscaldamento; oggi sostituito dal "gas naturale", ovvero dal metano (CH4).
Il gas d'acqua viene prodotto facendo passare del vapore su carbone scaldato:
- C + H2O → CO + H2 (gas d'acqua)
La reazione è tuttavia endotermica, è necessario pertanto interrompere il flusso di vapore e insufflare aria per scaldare nuovamente il coke.
Il gas d'aria si ottiene invece facendo passare aria sul carbone sempre scaldato:
- 2 C + O2 + 4 N2 → 2 CO + 4 N2 (gas d'aria)
Questa reazione è invece esotermica, perciò non occorre riscaldare il carbone come prima perché non si raffredda. Tuttavia il "gas d'acqua" ha un potere calorifero maggiore mentre il "gas d'aria" risulta essere un combustibile meno efficiente.
In laboratorio il CO è prodotto per disidratazione dell'acido formico con H2SO4 concentrato:
- HCOOH + H2SO4 → CO + H2O
Il monossido di carbonio è molto reattivo: si combina facilmente con l'ossigeno, lo zolfo e gli alogeni fluoro, cloro e bromo
- CO + 1/2 O2 → CO2
- CO + S → COS
- CO + Cl2 → COCl2 (fosgene o cloruro di carbonile)
Il cloruro di carbonile è estremamente tossico ed è usato come gas asfissiante. È usato anche per ottenere toluene diisocianato, un intermedio nella preparazione di materie plastiche.
Il CO è inoltre un legante molto importante: può donare un doppietto di elettroni a molti metalli di transizione, formando composti carbonilici. Nel processo Mond ad esempio veniva usato per purificare il nichel, usando gas d'acqua per produrre il CO:
- Ni + 4 CO → Ni(CO)4 T = 50 °C
Il nichel tetracarbonile è un gas e può essere separato dalle impurezze; il nichel viene quindi recuperato decomponendolo per riscaldamento a 250 °C.
[modifica] Altri usi
Viene inoltre utilizzato per la taratura dei rilevatori di gas domestico, nella fabbricazione di semiconduttori, come conservante e come "effetto speciale" per rendere più lucido il cibo quando deve essere fotografato.
[modifica] Tossicità
Il monossido di carbonio è tossico perché legandosi saldamente agli atomi di ferro nell'emoglobina del sangue forma un complesso molto più stabile di quello formato dall'ossigeno. La formazione di questo complesso fa sì che l'emoglobina sia stabilizzata nella forma di carbossiemoglobina (COHb) che, per le sue proprietà allosteriche, rilascia più difficilmente ossigeno ai tessuti. Questo porta ad uno stato di incoscienza e quindi alla morte. Anche in bassa concentrazione il monossido di carbonio può ridurre la concentrazione di ossigeno nel cervello al punto che la vittima diventi incosciente e, in casi gravi, muoia di asfissia.
Il monossido di carbonio si lega più saldamente all'emoglobina dell'ossigeno per la struttura dei suoi orbitali molecolari. A differenza dell'ossigeno infatti, non solo cede un doppietto di elettroni al ferro,ma ha anche due orbitali π liberi che possono ricevere ulteriori elettroni dagli orbitali d del ferro creando un composto 200 volte più stabile.
[modifica] Bibliografia
- Klaus Weissermel; Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry , (in inglese) Wiley-VCH, 2003. pp. 24-26 ISBN 3-527-30578-5
