Hiilimonoksidi: Määritelmä, rakenne, reaktio, rooli [FULL]
Kemiallisessa kaavassa CO (hiilimonoksidi) on väritön, mauton ja hajuton kaasu. Se koostuu yhdestä atomista, joka on sitoutunut kovalenttisesti yhteen happiatomiin. Tässä sidoksessa on kaksi kovalenttista sidosta ja yksi koordinoiva kovalenttinen sidos hapen ja hiilen välillä.
Hiilimonoksidia syntyy hiiliyhdisteiden epätäydellisestä palamisesta, joka tapahtuu yleensä polttomoottoreissa. Hiilimonoksidia muodostuu, kun palamisprosessissa on hapen puute. Hiilimonoksidi on helposti syttyvää ja tuottaa sinistä liekkiä, mikä tuottaa hiilidioksidia. Myrkyllisyydestään huolimatta CO: lla on tärkeä rooli modernissa tekniikassa, koska se on edeltäjä monille hiiliyhdisteille.
Miksi hiilimonoksidikaasu on vaarallista terveydelle?
Rakenne
CO-molekyylin sidos on 0,1128 nm. Muodollisen varauksen ja elektronegatiivisuuden ero kumoaa toisensa, joten siinä on dipolimomentti pieni ja negatiivinen napa hiiliatomissa, vaikka hapella on suurempi elektronegatiivisuus iso. Syynä on se, että eniten varattuilla molekyylipyörillä on suurempi energia kuin hiilen p-orbitaaleilla, mikä tarkoittaa, että hiilen lähellä on suurempi elektronitiheys. Lisäksi hiilen alempi elektronegatiivisuus tuottaa diffuusin elektronipilven, mikä lisää dipolimomenttia. Tämä on syy, miksi suurin osa hiilimonoksidia hidastavista kemiallisista reaktioista tapahtuu hiiliatomeissa eikä happiatomeissa.
Kemialliset perusreaktiot teollisuudessa, perustekemiassa, orgaanisessa kemiassa ja pääluokan kemiassa
Teollinen käyttö
Hiilimonoksidi on tärkein teollisuuskaasu, jolla on monia etuja irtokemikaalien tuotannossa.
Lukuisia aldehydejä, joiden saannot ovat suhteellisen suuria, voidaan tuottaa hydroformyloimalla alkeenit, CO ja H2.
Metanolia tuotetaan CO: n hydrauksella. Liittyvässä reaktiossa CO: n hydrausta seuraa C-C-sidoksen muodostuminen, kuten Fischer-Tropsch -prosessissa, CO hydrataan nestemäiseksi hiilivetypolttoaineeksi. Tämän tekniikan avulla hiili voidaan muuttaa bensiiniksi.
Koordinointikemia
Suurin osa metalleista muodostaa koordinaatiokomplekseja, jotka ovat kovalentteja hiilimonoksidille. Vain metallit, joilla on pienempi hapettumistila, muodostavat komplekseja hiilimonoksidiligandien kanssa. Tämä johtuu tarpeesta riittävälle elektronitiheydelle metallin dxz-orbitaalin luovuttamisen helpottamiseksi * CO-molekyylitasolle. CO-hiiliatomin yksinäinen elektronipari lahjoittaa myös elektronitiheyden metallille dx2-y2, joka muodostaa sigmasidoksen. Nikkelikarbonyylissä Ni (CO) 4 muodostuu Mondin-prosessissa nikkelinpuhdistusprosessissa käytetyn hiilen suorasta yhdistelmästä.
Orgaaninen kemia ja pääluokan kemia
Vahvan hapon ja veden läsnä ollessa hiilimonoksidi reagoi olefiinin kanssa muodostaen karboksyylihapon, prosessin, joka tunnetaan nimellä Koch-Haaf-reaktio. Gattermann-Koch-reaktiossa areeni muutetaan bentsaldehydijohdannaiseksi A1C13: n ja HC1: n läsnä ollessa. Organometalliset yhdisteet, kuten butyylilitium, voivat reagoida CO: n kanssa, mutta tätä reaktiota käytetään harvoin.
Vaikka CO reagoi sekä karbokationien että karbanionien kanssa, se on suhteellisen reagoimaton orgaanisiin yhdisteisiin ilman metallikatalyytin väliintuloa.
Hiilimonoksidi ilmakehässä
Hiilimonoksidia, vaikka sitä pidetään epäpuhtaana, on jo pitkään esiintynyt ilmakehässä tulivuoren toiminnan sivutuotteena. Se liukenee tulivuorilaavaan korkeassa paineessa maapallon vaipassa. Hiilimonoksidipitoisuus tulivuorikaasuissa vaihtelee alle 0,01%: sta jopa 2%: iin tulivuoresta riippuen. Koska hiilimonoksidin luonnolliset lähteet vaihtelevat vuosittain, on erittäin vaikea laskea tarkasti kaasun luonnollisia päästöjä.
Hiilimonoksidia, vaikka sitä pidetään epäpuhtaana, on jo pitkään esiintynyt ilmakehässä tulivuoren toiminnan tuotteena. Liukenee tulivuorilaavaan hyvin korkeassa paineessa maapallon vaipassa. Tuliperäisten kaasujen hiilimonoksidipitoisuus vaihtelee alle 0,01%: sta jopa 2%: iin tulivuoresta riippuen. Siksi luonnolliset hiilimonoksidilähteet vaihtelevat vuodesta toiseen.
Hiilimonoksidilla on epäsuora säteilypakottava vaikutus lisäämällä metaanin ja troposfäärin otsonin pitoisuuksia kemiallisten reaktioiden kautta muiden ilmakehän aineosien (esim. hydroksyyliradikaali OH-) kanssa, joka tosiasiallisesti poistaa metaanin ja otsoni. Luonnollisissa prosesseissa ilmakehässä hiilimonoksidi hapetetaan lopulta hiilidioksidiksi. Hiilimonoksidipitoisuuksilla on lyhyt kesto ilmakehässä.
Rooli fysiologiassa ja elintarvikkeissa
Hiilimonoksidia käytetään Yhdysvaltojen pakkausjärjestelmissä, jota käytetään joissakin tuoreissa lihavalmisteissa, nimittäin puhvelissa ja sianlihassa. CO yhdistyy myoglobiiniin muodostaen karboksimyoglobiinin, kirkkaan pigmentin, jolla on kirsikanpunainen väri. Karboksimyoglobiini on vakaampi kuin hapettunut myoglobiinin muoto, oksimyoglobiini, joka voidaan hapettaa ruskeaksi pigmentiksi, metmyoglobiiniksi. Tämä vakaa punainen väri kestää kauemmin, antaen vaikutelman raikkaudesta. Käytetyt CO-tasot vaihtelivat välillä 0,4% - 0,5%.
FDA myönsi ensimmäisen kerran tekniikalle ”Yleisesti tunnustettu turvalliseksi” -aseman sekundääripakkausjärjestelmissä käytettäväksi. Vuonna 2004 FDA antoi luvan käyttää hiilidioksidia ensisijaisessa pakkausmenetelmässä toteamalla, että CO ei peitä huonoja hajuja. Tämä tekniikka on kuitenkin edelleen kiistanalainen Yhdysvalloissa, koska on huolta siitä, että CO peittää huonot ruokahajut.
Tällainen on selitys Hiilimonoksidi: määritelmä, rakenne, reaktio ja rooli fysiologiassa ja elintarvikkeissa Toivottavasti hyödyllinen kaikille opettajankoulutuksen lukijoille. com