Apa itu karbon monoksida dan mengapa berbahaya? Keracunan karbon monoksida karena masalah ventilasi

Keracunan oleh produk pembakaran - penyebab utama (80% dari semua kasus) kematian akibat kebakaran. Lebih dari 60% dari mereka adalah karena keracunan karbon monoksida.

Apa itu karbon monoksida dan mengapa berbahaya?

Mari kita coba memahami dan mengingat pengetahuan fisika dan kimia.

Karbon monoksida(karbon monoksida, atau karbon monoksida, rumus kimia CO) adalah senyawa gas yang terbentuk selama pembakaran dalam bentuk apa pun. Apa yang terjadi jika zat ini masuk ke dalam tubuh? Setelah memasuki saluran pernapasan, molekul karbon monoksida segera muncul dalam darah dan mengikat molekul hemoglobin. Zat yang sama sekali baru terbentuk - karboksihemoglobin, yang mencegah pengangkutan oksigen. Untuk alasan ini, kekurangan oksigen berkembang sangat cepat.

Bahaya terbesar- karbon monoksida tidak terlihat dan tidak terlihat dengan cara apa pun, tidak memiliki bau atau warna, yaitu penyebab penyakitnya tidak jelas, tidak selalu mungkin untuk mendeteksinya dengan segera. Karbon monoksida tidak dapat dirasakan dengan cara apa pun, itulah sebabnya nama keduanya adalah pembunuh diam-diam.

Merasa lelah, kehilangan kekuatan dan pusing, seseorang membuat kesalahan fatal - ia memutuskan untuk berbaring. Dan, bahkan jika dia kemudian memahami alasan dan kebutuhan untuk pergi ke udara, sebagai suatu peraturan, dia tidak dapat melakukan apa pun. Pengetahuan bisa menyelamatkan banyak orang gejala keracunan CO- mengetahui mereka, adalah mungkin untuk mencurigai penyebab penyakit tepat waktu dan mengambil tindakan yang diperlukan untuk menyelamatkan.

Gejala dan tanda

Tingkat keparahan cedera tergantung pada beberapa faktor:

• keadaan kesehatan dan karakteristik fisiologis seseorang. Melemah, memiliki penyakit kronis, terutama yang disertai anemia, orang tua, wanita hamil dan anak-anak lebih sensitif terhadap efek CO;
• durasi efek senyawa CO pada tubuh;
• konsentrasi karbon monoksida di udara yang dihirup;
• aktivitas fisik selama keracunan. Semakin tinggi aktivitasnya, semakin cepat keracunan terjadi.

Kerasnya

(Infografis tersedia dengan mengklik tombol unduh setelah artikel)

derajat ringan keparahan ditandai dengan gejala berikut:

• kelemahan umum;
• sakit kepala, terutama di daerah frontal dan temporal;
• mengetuk pelipis;
• kebisingan di telinga;
• pusing;

• penglihatan kabur - berkedip, titik-titik di depan mata;
• tidak produktif, yaitu batuk kering;
• pernapasan cepat;
• sesak napas, sesak napas;
• lakrimasi;
• mual;
• hiperemia (kemerahan) kulit dan selaput lendir;
• takikardia;
• peningkatan tekanan darah.

Gejala tingkat menengah keparahan adalah pelestarian semua gejala tahap sebelumnya dan bentuknya yang lebih parah:

• kesadaran kabur, kemungkinan kehilangan kesadaran untuk waktu yang singkat;
• muntah;
• halusinasi, baik visual maupun auditori;
• pelanggaran alat vestibular, gerakan tidak terkoordinasi;
• menekan nyeri dada.

Gelar yang parah keracunan ditandai dengan gejala berikut:

• kelumpuhan;
• kehilangan kesadaran jangka panjang, koma;
• kejang;
• pelebaran pupil;
• pengosongan kandung kemih dan usus yang tidak disengaja;
• peningkatan denyut jantung hingga 130 denyut per menit, tetapi pada saat yang sama teraba dengan lemah;
• sianosis (biru) pada kulit dan selaput lendir;
• gangguan pernapasan - menjadi dangkal dan terputus-putus.

Bentuk atipikal

Ada dua di antaranya - pingsan dan euforia.

Gejala sinkop:

• pucat pada kulit dan selaput lendir;
• menurunkan tekanan darah;
• penurunan kesadaran.

Gejala bentuk euforia:

• agitasi psikomotor;
• pelanggaran fungsi mental: delirium, halusinasi, tawa, keanehan dalam perilaku;
• penurunan kesadaran;
• pernafasan dan gagal jantung.

Pertolongan pertama untuk yang terluka

Hanya angka

• Tingkat keracunan ringan sudah terjadi pada konsentrasi karbon monoksida 0,08% - ada sakit kepala, pusing, mati lemas, kelemahan umum.
• Peningkatan konsentrasi CO hingga 0,32% menyebabkan kelumpuhan motorik dan pingsan. Kematian terjadi dalam waktu sekitar setengah jam.
• Pada konsentrasi CO 1,2% atau lebih, bentuk keracunan secepat kilat berkembang - dalam beberapa napas seseorang menerima dosis mematikan, hasil mematikan terjadi setelah maksimal 3 menit.
• Di knalpot mobil penumpang mengandung 1,5 hingga 3% karbon monoksida. Berlawanan dengan kepercayaan umum, adalah mungkin untuk keracunan saat mesin berjalan tidak hanya di dalam ruangan, tetapi juga di luar ruangan.
• Sekitar dua setengah ribu orang di Rusia setiap tahun dirawat di rumah sakit dengan berbagai tingkat keparahan keracunan karbon monoksida.

Karbon monoksida (karbon monoksida) // Zat berbahaya dalam industri. Buku Pegangan untuk ahli kimia, insinyur dan dokter / Ed. N.V. Lazareva dan I.D. Gadaskina. - edisi ke-7. - L.: Kimia, 1977. - T. 3. - S. 240-253. - 608 hal.

Konsentrasi karbon monoksida dan gejala keracunan

Tindakan pencegahan

Untuk meminimalkan risiko keracunan karbon monoksida, cukup mematuhi aturan berikut:

• mengoperasikan kompor dan perapian sesuai dengan aturan, memeriksa operasi secara teratur sistem ventilasi dan pada waktu yang tepat, dan hanya para profesional yang harus mempercayai peletakan kompor dan perapian;
• tidak menjadi lama dekat dengan jalan yang sibuk;
• selalu matikan mesin mobil di garasi tertutup. Agar konsentrasi karbon monoksida menjadi mematikan, hanya lima menit pengoperasian mesin sudah cukup - ingat ini;
• ketika berada di dalam mobil untuk waktu yang lama, dan terlebih lagi ketika tidur di dalam mobil, selalu matikan mesin;
• buat aturan - jika Anda mengalami gejala yang mungkin menunjukkan keracunan karbon monoksida, berikan udara segar sesegera mungkin dengan membuka jendela, atau lebih tepatnya meninggalkan ruangan. Jangan berbaring jika Anda merasa pusing, mual, atau lemah.

Ingat - karbon monoksida berbahaya, ia bertindak cepat dan tidak terlihat, sehingga kehidupan dan kesehatan bergantung pada kecepatan. tindakan yang diambil. Jaga diri Anda dan orang yang Anda cintai!

Setiap orang yang harus berurusan dengan pekerjaan tahu betapa berbahayanya karbon monoksida bagi manusia. sistem pemanas, - kompor, ketel, ketel, pemanas air, dirancang untuk bahan bakar rumah tangga dalam bentuk apa pun. Cukup sulit untuk menetralkannya dalam keadaan gas, tidak ada metode rumah yang efektif untuk menangani karbon monoksida, sehingga sebagian besar tindakan perlindungan ditujukan untuk mencegah dan mendeteksi karbon monoksida di udara secara tepat waktu.

Sifat zat beracun

Tidak ada yang aneh tentang sifat dan sifat karbon monoksida. Faktanya, ini adalah produk dari oksidasi parsial batubara atau bahan bakar yang mengandung batubara. Rumus untuk karbon monoksida sederhana dan tidak rumit - CO, dalam istilah kimia - karbon monoksida. Satu atom karbon terhubung ke atom oksigen. Sifat proses pembakaran bahan bakar fosil diatur sedemikian rupa sehingga karbon monoksida merupakan bagian integral dari setiap nyala api.

Batubara, bahan bakar terkait, gambut, kayu bakar, ketika dipanaskan dalam tungku, digasifikasi menjadi karbon monoksida, dan baru kemudian dibakar oleh aliran udara. Jika karbon monoksida telah bocor dari ruang bakar ke dalam ruangan, maka itu akan tetap dalam keadaan stabil sampai saat aliran karbon monoksida dikeluarkan dari ruangan dengan ventilasi atau menumpuk, memenuhi seluruh ruang, dari lantai ke langit-langit. Dalam kasus terakhir, hanya detektor karbon monoksida elektronik yang dapat menyelamatkan situasi, bereaksi terhadap sedikit peningkatan konsentrasi asap beracun di atmosfer ruangan.

Apa yang perlu Anda ketahui tentang karbon monoksida:

• Dalam kondisi standar, kerapatan karbon monoksida adalah 1,25 kg/m 3 , yang sangat dekat dengan berat jenis udara 1,25 kg/m 3 . Monoksida panas dan bahkan hangat dengan mudah naik ke langit-langit, mengendap dan bercampur dengan udara saat mendingin;
• Karbon monoksida tidak berasa, tidak berwarna dan tidak berbau, bahkan pada konsentrasi tinggi;
• Untuk memulai pembentukan karbon monoksida, cukup dengan memanaskan logam yang bersentuhan dengan karbon hingga suhu 400-500 o C;
• Gas tersebut mampu terbakar di udara dengan pelepasan panas dalam jumlah besar, kira-kira 111 kJ/mol.

Berbahaya tidak hanya menghirup karbon monoksida, campuran gas-udara dapat meledak ketika konsentrasi volume 12,5% hingga 74% tercapai. Dalam pengertian ini, campuran gas mirip dengan metana domestik, tetapi jauh lebih berbahaya daripada gas jaringan.

Metana lebih ringan dari udara dan kurang beracun bila dihirup; apalagi, berkat penambahan aditif khusus, merkaptan, ke aliran gas, keberadaannya di dalam ruangan mudah dideteksi oleh penciuman. Dengan sedikit kontaminasi gas di dapur, Anda dapat memasuki ruangan tanpa konsekuensi kesehatan dan ventilasi.

Dengan karbon monoksida, semuanya menjadi lebih rumit. Hubungan erat antara CO dan udara mencegah penghapusan efektif awan gas beracun. Saat mendingin, awan gas secara bertahap akan mengendap di area lantai. Jika detektor karbon monoksida tersandung, atau kebocoran produk pembakaran dari kompor atau ketel bahan bakar padat terdeteksi, tindakan ventilasi harus segera diambil, jika tidak anak-anak dan hewan peliharaan akan menjadi yang pertama menderita.

Properti serupa dari awan karbon monoksida sebelumnya banyak digunakan untuk memerangi hewan pengerat dan kecoak, tetapi efektivitas serangan gas jauh lebih rendah daripada cara modern, dan risiko keracunan jauh lebih tinggi.

Catatan! Awan gas CO, tanpa adanya ventilasi, mampu mempertahankan sifatnya tidak berubah untuk waktu yang lama.

Jika ada kecurigaan akumulasi karbon monoksida di ruang bawah tanah, ruang utilitas, ruang ketel, ruang bawah tanah, langkah pertama adalah memastikan ventilasi maksimum dengan nilai tukar gas 3-4 unit per jam.

Kondisi munculnya asap di dalam ruangan

Karbon monoksida dapat diperoleh dengan menggunakan lusinan varian reaksi kimia, tetapi ini memerlukan reagen dan kondisi khusus untuk interaksinya. Risiko keracunan gas dengan cara ini praktis nol. Alasan utama munculnya karbon monoksida di ruang ketel atau di dapur adalah dua faktor:

• Draf yang buruk dan limpahan sebagian produk pembakaran dari sumber pembakaran ke dapur;
• Pengoperasian peralatan boiler, gas, dan tungku yang tidak tepat;
• Kebakaran dan sumber api lokal dari plastik, kabel, pelapis dan bahan polimer;
• Gas buang dari komunikasi saluran pembuangan.

Sumber karbon monoksida dapat berupa pembakaran sekunder abu, endapan jelaga lepas di cerobong asap, jelaga dan tar yang telah dimakan ke dalam tembok perapian dan alat pemadam jelaga.

Paling sering, bara api yang terbakar di tungku dengan katup tertutup menjadi sumber gas CO. Terutama banyak gas dilepaskan selama dekomposisi termal kayu bakar tanpa adanya udara, sekitar setengah dari awan gas ditempati oleh karbon monoksida. Oleh karena itu, setiap eksperimen dengan pengasapan daging dan ikan pada asap yang diperoleh dari serutan yang membara hanya boleh dilakukan di luar ruangan.

Sejumlah kecil karbon monoksida juga dapat muncul selama memasak. Misalnya, setiap orang yang pernah mengalami pemasangan boiler berbahan bakar gas di dapur tahu bagaimana sensor karbon monoksida bereaksi terhadap kentang goreng atau makanan apa pun yang dimasak dalam minyak mendidih.

Sifat berbahaya dari karbon monoksida

Bahaya utama karbon monoksida adalah tidak mungkin merasakan dan merasakan kehadirannya di atmosfer ruangan sampai gas tersebut masuk ke organ pernapasan dengan udara dan larut dalam darah.

Konsekuensi menghirup CO tergantung pada konsentrasi gas di udara dan lama tinggal di ruangan:

• Sakit kepala, malaise dan perkembangan keadaan mengantuk dimulai ketika kandungan volumetrik gas di udara 0,009-0,011%. Secara fisik pria sehat mampu bertahan hingga tiga jam dalam atmosfer gas;
• Mual, nyeri otot yang parah, kejang, pingsan, kehilangan orientasi dapat terjadi pada konsentrasi 0,065-0,07%. Waktu yang dihabiskan di dalam ruangan sampai timbulnya konsekuensi yang tak terhindarkan hanya 1,5-2 jam;
• Pada konsentrasi karbon monoksida di atas 0,5%, bahkan beberapa detik berada di ruang gas berarti hasil yang fatal.

Bahkan jika seseorang dengan aman keluar dari ruangan dengan karbon monoksida konsentrasi tinggi sendiri, bantuan medis dan penggunaan obat penawar masih akan diperlukan, karena konsekuensi keracunan sistem peredaran darah dan gangguan peredaran darah otak masih akan muncul. , hanya sedikit kemudian.

Molekul karbon monoksida diserap dengan baik oleh air dan larutan garam. Oleh karena itu, handuk biasa, serbet yang dibasahi dengan air apa pun yang tersedia sering digunakan sebagai alat perlindungan pertama yang tersedia. Ini memungkinkan Anda untuk menghentikan masuknya karbon monoksida ke dalam tubuh selama beberapa menit, sampai memungkinkan untuk meninggalkan ruangan.

Seringkali sifat karbon monoksida ini disalahgunakan oleh beberapa pemilik peralatan pemanas di mana sensor CO dibangun. Saat sensor sensitif dipicu, alih-alih mengudara ruangan, perangkat seringkali hanya ditutup dengan handuk basah. Akibatnya, setelah selusin manipulasi seperti itu, sensor karbon monoksida gagal, dan risiko keracunan meningkat dengan urutan besarnya.

Sistem registrasi karbon monoksida teknis

Faktanya, saat ini hanya ada satu cara untuk mengatasi karbon monoksida dengan sukses, menggunakan perangkat elektronik khusus dan sensor yang mendeteksi kelebihan konsentrasi CO di dalam ruangan. Anda tentu saja dapat melakukannya dengan lebih mudah, misalnya, melengkapi ventilasi yang kuat, seperti yang dilakukan pecinta relaksasi dengan perapian batu bata asli. Tetapi dalam keputusan seperti itu ada risiko tertentu untuk mendapatkan keracunan karbon monoksida saat mengubah arah aliran udara di dalam pipa, dan selain itu, hidup di bawah aliran udara yang kuat juga tidak terlalu sehat.

Perangkat pendeteksi karbon monoksida

Masalah pengendalian kandungan karbon monoksida di atmosfer perumahan dan ruang utilitas saat ini sama topikalnya dengan keberadaan alarm kebakaran atau pencuri.

Di salon khusus peralatan pemanas dan gas, Anda dapat membeli beberapa opsi untuk perangkat kontrol konten gas:

• Alarm kimia;
• pemindai inframerah;
• sensor keadaan padat.

Sensor sensitif perangkat biasanya dilengkapi dengan papan elektronik yang menyediakan daya, kalibrasi, dan konversi sinyal ke dalam bentuk indikasi yang dapat dipahami. Ini bisa berupa LED hijau dan merah pada panel, sirene suara, informasi digital untuk mengeluarkan sinyal ke jaringan komputer, atau pulsa kontrol untuk katup otomatis yang mematikan pasokan gas domestik ke boiler pemanas.

Jelas bahwa penggunaan sensor dengan katup penutup yang dikontrol adalah tindakan yang diperlukan, tetapi seringkali produsen peralatan pemanas sengaja membangun "perlindungan bodoh" untuk menghindari segala macam manipulasi dengan keamanan peralatan gas.

Instrumen kontrol keadaan kimia dan padat

Versi sensor indikator kimia yang paling murah dan tersedia dibuat dalam bentuk termos jaring yang mudah ditembus udara. Di dalam labu ada dua elektroda yang dipisahkan oleh partisi berpori yang diresapi dengan larutan alkali. Munculnya karbon monoksida menyebabkan karbonisasi elektrolit, konduktivitas sensor turun tajam, yang segera dibaca oleh elektronik sebagai sinyal alarm. Setelah pemasangan, perangkat dalam keadaan tidak aktif dan tidak berfungsi sampai jejak karbon monoksida muncul di udara yang melebihi konsentrasi yang diizinkan.

Sensor solid-state menggunakan kantong dua lapis timah dan rutenium dioksida alih-alih sepotong asbes yang direndam alkali. Munculnya gas di udara menyebabkan kerusakan antara kontak perangkat sensor dan secara otomatis memicu alarm.

Pemindai dan penjaga elektronik

Sensor inframerah yang bekerja berdasarkan prinsip pemindaian udara di sekitarnya. Sensor inframerah internal merasakan pancaran LED laser, dan dengan mengubah intensitas penyerapan radiasi termal oleh gas, perangkat pemicu diaktifkan.

CO menyerap bagian termal dari spektrum dengan sangat baik, sehingga perangkat tersebut beroperasi dalam mode penjaga atau pemindai. Hasil pemindaian dapat ditampilkan sebagai sinyal dua warna atau indikasi jumlah karbon monoksida di udara pada skala digital atau linier.

Sensor mana yang lebih baik?

Untuk pemilihan sensor karbon monoksida yang benar, perlu mempertimbangkan mode operasi dan sifat ruangan tempat perangkat sensor akan dipasang. Misalnya, sensor kimia, yang dianggap usang, bekerja dengan baik di ruang ketel dan ruang utilitas. Detektor karbon monoksida yang murah dapat dipasang di rumah pedesaan atau bengkel. Di dapur, kisi-kisi dengan cepat tertutup debu dan minyak, yang secara dramatis mengurangi sensitivitas kerucut kimia.

Sensor karbon monoksida solid-state bekerja sama baiknya di semua kondisi, tetapi memerlukan sensor yang kuat sumber luar nutrisi. Biaya perangkat lebih tinggi daripada harga sistem sensor kimia.

Sensor inframerah sejauh ini adalah yang paling umum. Mereka secara aktif digunakan untuk melengkapi sistem keamanan boiler apartemen untuk pemanasan individu. Pada saat yang sama, sensitivitas sistem kontrol praktis tidak berubah seiring waktu karena debu atau suhu udara. Selain itu, sistem seperti itu, sebagai suatu peraturan, memiliki mekanisme pengujian dan kalibrasi bawaan, yang memungkinkan Anda untuk memeriksa kinerjanya secara berkala.

Pemasangan perangkat pemantauan karbon monoksida

Sensor karbon monoksida hanya boleh dipasang dan diservis oleh personel yang berkualifikasi. Instrumen harus diperiksa, dikalibrasi, diservis, dan diganti secara berkala.

Sensor harus dipasang pada jarak dari sumber gas dari 1 hingga 4 m, rumah atau sensor jarak jauh dipasang pada ketinggian 150 cm di atas lantai dan harus dikalibrasi sesuai dengan ambang batas sensitivitas atas dan bawah.

Masa pakai sensor karbon monoksida apartemen adalah 5 tahun.

Kesimpulan

Pertarungan melawan pembentukan karbon monoksida membutuhkan akurasi dan sikap bertanggung jawab terhadap peralatan yang dipasang. Eksperimen apa pun dengan sensor, terutama dari jenis semikonduktor, secara tajam mengurangi sensitivitas perangkat, yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan kandungan karbon monoksida di atmosfer dapur dan seluruh apartemen, dan keracunan lambat pada semua penghuninya. Masalah pengendalian karbon monoksida begitu serius sehingga mungkin penggunaan sensor di masa depan mungkin diwajibkan untuk semua kategori pemanasan individu.

Karbon monoksida, karbon monoksida (CO) adalah gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa yang sedikit kurang padat daripada udara. Ini beracun bagi hemoglobin hewan (termasuk manusia) jika konsentrasinya di atas sekitar 35 ppm, meskipun juga diproduksi dalam metabolisme hewan normal dalam jumlah kecil, dan diyakini memiliki beberapa fungsi biologis normal. Di atmosfer, ia adalah variabel spasial dan cepat membusuk, dan memiliki peran dalam pembentukan ozon di permukaan tanah. Karbon monoksida terdiri dari satu atom karbon dan satu atom oksigen yang dihubungkan oleh ikatan rangkap tiga, yang terdiri dari dua ikatan kovalen, serta satu ikatan kovalen datif. Ini adalah karbon monoksida paling sederhana. Ini isoelektronik dengan anion sianida, kation nitrosonium, dan nitrogen molekuler. Dalam kompleks koordinasi, ligan karbon monoksida disebut karbonil.

Cerita

Aristoteles (384-322 SM) pertama kali menggambarkan proses pembakaran batu bara, yang mengarah pada pembentukan asap beracun. Pada zaman kuno, ada metode eksekusi - untuk menutup penjahat di kamar mandi dengan bara api. Namun, saat itu mekanisme kematiannya belum jelas. Tabib Yunani Galen (129-199) mengemukakan bahwa ada perubahan komposisi udara yang merugikan seseorang ketika dihirup. Pada tahun 1776, ahli kimia Prancis de Lasson menghasilkan CO dengan memanaskan seng oksida dengan kokas, tetapi ilmuwan tersebut secara keliru menyimpulkan bahwa produk gas tersebut adalah hidrogen karena dibakar dengan nyala api biru. Gas tersebut diidentifikasi sebagai senyawa yang mengandung karbon dan oksigen oleh ahli kimia Skotlandia William Cumberland Cruikshank pada tahun 1800. Toksisitasnya pada anjing dipelajari secara ekstensif oleh Claude Bernard sekitar tahun 1846. Selama Perang Dunia II, campuran gas yang mengandung karbon monoksida digunakan untuk mempertahankan mekanis Kendaraan bekerja di bagian dunia di mana bensin langka dan solar. Eksternal (dengan beberapa pengecualian) arang atau generator gas yang berasal dari kayu dipasang dan campuran nitrogen atmosfer, karbon monoksida dan sejumlah kecil gas gasifikasi lainnya diumpankan ke pencampur gas. Campuran gas yang dihasilkan dari proses ini dikenal sebagai gas kayu. Karbon monoksida juga digunakan dalam skala besar selama Holocaust di beberapa kamp kematian Nazi Jerman, terutama di van gas Chelmno dan dalam program pembunuhan "eutanasia" T4.

Sumber

Karbon monoksida terbentuk selama oksidasi parsial senyawa yang mengandung karbon; itu terbentuk ketika tidak ada cukup oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida (CO2), seperti ketika bekerja di atas kompor atau mesin pembakaran internal, di ruang terbatas. Di hadapan oksigen, termasuk konsentrasi atmosfer, karbon monoksida terbakar dengan nyala biru, menghasilkan karbon dioksida. Gas batubara, yang banyak digunakan sampai tahun 1960-an untuk pencahayaan dalam ruangan, memasak dan memanaskan, mengandung karbon monoksida sebagai konstituen bahan bakar yang signifikan. Beberapa proses dalam teknologi modern, seperti peleburan besi, masih menghasilkan karbon monoksida sebagai produk sampingan. Di seluruh dunia, sumber karbon monoksida terbesar adalah sumber alami, karena reaksi fotokimia di troposfer, yang menghasilkan sekitar 5 × 1012 kg karbon monoksida per tahun. Sumber alami CO lainnya termasuk gunung berapi, kebakaran hutan, dan bentuk pembakaran lainnya. Dalam biologi, karbon monoksida secara alami diproduksi oleh aksi heme oksigenase 1 dan 2 pada heme dari pemecahan hemoglobin. Proses ini menghasilkan sejumlah karboksihemoglobin pada orang normal, bahkan jika mereka tidak menghirup karbon monoksida. Sejak laporan pertama bahwa karbon monoksida adalah neurotransmitter normal pada tahun 1993, serta salah satu dari tiga gas yang secara alami memodulasi respon inflamasi dalam tubuh (dua lainnya adalah oksida nitrat dan hidrogen sulfida), karbon monoksida telah menerima banyak perhatian sebagai biologis. pengatur. Di banyak jaringan, ketiga gas tersebut bertindak sebagai agen antiinflamasi, vasodilator, dan promotor pertumbuhan neovaskular. Sejumlah kecil karbon monoksida sedang diuji secara klinis sebagai obat. Namun, jumlah karbon monoksida yang berlebihan menyebabkan keracunan karbon monoksida.

Sifat molekul

Karbon monoksida memiliki berat molekul 28,0, membuatnya sedikit lebih ringan dari udara, yang memiliki berat molekul rata-rata 28,8. Menurut hukum gas ideal, CO karena itu kurang padat daripada udara. Panjang ikatan antara atom karbon dan atom oksigen adalah 112,8 pm. Panjang ikatan ini konsisten dengan ikatan rangkap tiga, seperti pada molekul nitrogen (N2), yang memiliki panjang ikatan yang sama dan berat molekul yang hampir sama. Ikatan rangkap karbon-oksigen lebih panjang, misalnya 120,8 m untuk formaldehida. Titik didih (82 K) dan titik leleh (68 K) sangat mirip dengan N2 (masing-masing 77 K dan 63 K). Energi disosiasi ikatan 1072 kJ/mol lebih kuat daripada N2 (942 kJ/mol) dan mewakili ikatan kimia terkuat yang diketahui. Keadaan dasar elektron karbon monoksida adalah singlet, karena tidak ada elektron yang tidak berpasangan.

Momen ikatan dan dipol

Karbon dan oksigen bersama-sama memiliki total 10 elektron di kulit valensi. Mengikuti aturan oktet untuk karbon dan oksigen, dua atom membentuk ikatan rangkap tiga, dengan enam elektron yang sama dalam tiga orbital molekul ikatan, daripada ikatan rangkap yang biasa ditemukan dalam senyawa karbonil organik. Karena empat elektron bersama berasal dari atom oksigen dan hanya dua dari karbon, satu orbital ikatan ditempati oleh dua elektron dari atom oksigen, membentuk ikatan datif atau dipol. Ini menghasilkan polarisasi C O molekul, dengan muatan negatif kecil pada karbon dan muatan positif kecil pada oksigen. Dua orbital ikatan lainnya masing-masing menempati satu elektron dari karbon dan satu dari oksigen, membentuk ikatan kovalen (polar) dengan polarisasi C → O terbalik, karena oksigen lebih elektronegatif daripada karbon. Dalam karbon monoksida bebas, muatan negatif bersih - tetap berada di ujung karbon, dan molekul memiliki momen dipol kecil 0,122 D. Dengan demikian, molekulnya asimetris: oksigen memiliki kerapatan elektron lebih banyak daripada karbon, dan juga sedikit muatan positif, dibandingkan dengan karbon, yang negatif. Sebaliknya, molekul dinitrogen isoelektronik tidak memiliki momen dipol. Jika karbon monoksida bertindak sebagai ligan, polaritas dipol dapat dibalik dengan muatan negatif bersih di ujung oksigen, tergantung pada struktur kompleks koordinasi.

Polaritas ikatan dan keadaan oksidasi

Studi teoretis dan eksperimental menunjukkan bahwa, meskipun elektronegativitas oksigen lebih besar, momen dipol berlangsung dari ujung karbon yang lebih negatif ke ujung oksigen yang lebih positif. Ketiga ikatan ini sebenarnya adalah ikatan kovalen polar yang sangat terpolarisasi. Polarisasi yang dihitung untuk atom oksigen adalah 71% untuk ikatan dan 77% untuk kedua ikatan . Keadaan oksidasi karbon menjadi karbon monoksida di masing-masing struktur ini adalah +2. Ini dihitung sebagai berikut: semua elektron ikatan dianggap milik atom oksigen yang lebih elektronegatif. Hanya dua elektron non-ikatan pada karbon yang ditempatkan pada karbon. Dalam hitungan ini, karbon hanya memiliki dua elektron valensi dalam molekul dibandingkan dengan empat dalam atom bebas.

Sifat biologis dan fisiologis

Toksisitas

Keracunan karbon monoksida adalah jenis keracunan udara fatal yang paling umum di banyak negara. Karbon monoksida adalah zat yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, tetapi sangat beracun. Ini menggabungkan dengan hemoglobin untuk membentuk karboksihemoglobin, yang "merebut" situs dalam hemoglobin yang biasanya membawa oksigen tetapi tidak efisien untuk memberikan oksigen ke jaringan tubuh. Konsentrasi serendah 667 ppm dapat menyebabkan hingga 50% hemoglobin tubuh diubah menjadi karboksihemoglobin. Kadar karboksihemoglobin 50% dapat menyebabkan kejang, koma, dan kematian. Di Amerika Serikat, Departemen Tenaga Kerja membatasi tingkat paparan karbon monoksida jangka panjang di tempat kerja hingga 50 bagian per juta. Untuk waktu yang singkat, penyerapan karbon monoksida bersifat kumulatif, karena waktu paruhnya sekitar 5 jam di udara segar. Gejala keracunan karbon monoksida yang paling umum dapat mirip dengan jenis keracunan dan infeksi lainnya, dan termasuk gejala seperti sakit kepala, mual, muntah, pusing, kelelahan, dan perasaan lemah. Keluarga yang terkena dampak sering kali percaya bahwa mereka adalah korban keracunan makanan. Bayi bisa mudah tersinggung dan menyusu dengan buruk. Gejala neurologis termasuk kebingungan, disorientasi, penglihatan kabur, pingsan (kehilangan kesadaran), dan kejang. Beberapa deskripsi keracunan karbon monoksida termasuk perdarahan retina serta warna merah ceri yang tidak normal pada darah. Pada sebagian besar diagnosis klinis, ciri-ciri ini jarang terjadi. Salah satu kesulitan dengan kegunaan efek "ceri" ini berkaitan dengan fakta bahwa itu mengoreksi, atau menutupi, jika tidak, tidak sehat penampilan, karena efek utama menghilangkan hemoglobin vena adalah membuat orang yang dicekik tampak lebih normal, atau orang mati tampak hidup, mirip dengan efek pewarna merah dalam komposisi pembalseman. Efek pewarnaan pada jaringan keracunan CO anoksik ini disebabkan oleh penggunaan komersial karbon monoksida dalam pewarnaan daging. Karbon monoksida juga mengikat molekul lain seperti mioglobin dan sitokrom oksidase mitokondria. Paparan karbon monoksida dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada jantung dan pusat sistem saraf, terutama di globus pallidus, sering dikaitkan dengan kondisi patologis kronis jangka panjang. Karbon monoksida dapat memiliki efek buruk yang serius pada janin wanita hamil.

fisiologi manusia normal

Karbon monoksida diproduksi secara alami dalam tubuh manusia sebagai molekul pemberi sinyal. Dengan demikian, karbon monoksida mungkin memiliki peran fisiologis dalam tubuh sebagai neurotransmitter atau relaksan pembuluh darah. Karena peran karbon monoksida dalam tubuh, kelainan metabolisme dikaitkan dengan berbagai penyakit, termasuk neurodegenerasi, hipertensi, gagal jantung, dan peradangan.

CO berfungsi sebagai molekul pensinyalan endogen.

CO memodulasi fungsi sistem kardiovaskular

CO menghambat agregasi dan adhesi trombosit

CO dapat memainkan peran sebagai agen terapeutik yang potensial

Mikrobiologi

Karbon monoksida adalah nutrisi untuk archaea metanogenik, blok bangunan untuk asetil koenzim A. Ini adalah topik untuk bidang baru kimia bioorganometalik. Mikroorganisme ekstremofilik dengan demikian dapat memetabolisme karbon monoksida di tempat-tempat seperti ventilasi panas gunung berapi. Pada bakteri, karbon monoksida dihasilkan oleh reduksi karbon dioksida oleh enzim karbon monoksida dehidrogenase, protein yang mengandung Fe-Ni-S. CooA adalah protein reseptor karbon monoksida. Ruang lingkup aktivitas biologisnya masih belum diketahui. Ini mungkin menjadi bagian dari jalur sinyal pada bakteri dan archaea. Prevalensinya pada mamalia belum ditetapkan.

Prevalensi

Karbon monoksida ditemukan di berbagai lingkungan alami dan buatan manusia.

Karbon monoksida hadir dalam jumlah kecil di atmosfer, terutama sebagai produk aktivitas gunung berapi, tetapi juga merupakan produk dari kebakaran alam dan buatan manusia (misalnya kebakaran hutan, pembakaran sisa tanaman, dan pembakaran tebu). Pembakaran bahan bakar fosil juga berkontribusi pada pembentukan karbon monoksida. Karbon monoksida ditemukan dalam bentuk terlarut dalam batuan vulkanik cair selama tekanan tinggi dalam mantel bumi. Karena sumber karbon monoksida alami bervariasi, sangat sulit untuk mengukur emisi gas alam secara akurat. Karbon monoksida adalah gas rumah kaca yang membusuk dengan cepat dan juga memberikan kekuatan radiasi tidak langsung dengan meningkatkan konsentrasi metana dan ozon troposfer melalui reaksi kimia dengan konstituen atmosfer lainnya (misalnya radikal hidroksil, OH) yang sebaliknya akan menghancurkannya. Sebagai hasil dari proses alami di atmosfer, akhirnya teroksidasi menjadi karbon dioksida. Karbon monoksida berumur pendek di atmosfer (rata-rata berlangsung sekitar dua bulan) dan memiliki konsentrasi variabel spasial. Di atmosfer Venus, karbon monoksida dibuat sebagai hasil dari fotodisosiasi karbon dioksida radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek dari 169 nm. Karena viabilitasnya yang lama di troposfer tengah, karbon monoksida juga digunakan sebagai pelacak transportasi untuk plume polutan.

polusi perkotaan

Karbon monoksida adalah polutan atmosfer sementara di beberapa daerah perkotaan, terutama dari pipa knalpot mesin pembakaran internal (termasuk kendaraan, generator portabel dan siaga, mesin pemotong rumput, mesin cuci, dll) dan dari pembakaran tidak sempurna berbagai bahan bakar lainnya (termasuk kayu bakar, batubara, arang, minyak, lilin, propana, gas alam, dan sampah). Polusi CO yang besar dapat diamati dari luar angkasa di atas kota.

Peran dalam pembentukan ozon di permukaan tanah

Karbon monoksida, bersama dengan aldehida, adalah bagian dari serangkaian siklus reaksi kimia yang membentuk kabut fotokimia. Ia bereaksi dengan radikal hidroksil (OH) untuk memberikan HOCO antara radikal, yang dengan cepat mentransfer hidrogen radikal O2 untuk membentuk radikal peroksida (HO2) dan karbon dioksida (CO2). Radikal peroksida kemudian bereaksi dengan oksida nitrat (NO) untuk membentuk nitrogen dioksida (NO2) dan radikal hidroksil. NO 2 memberikan O(3P) melalui fotolisis, sehingga membentuk O3 setelah bereaksi dengan O2. Karena radikal hidroksil terbentuk selama pembentukan NO2, keseimbangan urutan reaksi kimia, dimulai dengan karbon monoksida, mengarah pada pembentukan ozon: CO + 2O2 + hν → CO2 + O3 (Di mana hν mengacu pada foton dari cahaya diserap oleh molekul NO2 secara berurutan) Meskipun pembentukan NO2 merupakan langkah penting dalam memproduksi ozon tingkat rendah, hal itu juga meningkatkan jumlah ozon dengan cara lain, agak saling eksklusif, dengan mengurangi jumlah NO yang tersedia untuk bereaksi dengan ozon.

polusi udara dalam ruangan

Dalam lingkungan tertutup, konsentrasi karbon monoksida dapat dengan mudah naik ke tingkat yang mematikan. Rata-rata, 170 orang meninggal setiap tahun di Amerika Serikat akibat produk konsumen non-otomotif yang menghasilkan karbon monoksida. Namun, menurut Departemen Kesehatan Florida, “Lebih dari 500 orang Amerika meninggal setiap tahun karena paparan karbon monoksida yang tidak disengaja dan ribuan lainnya di AS memerlukan perawatan darurat. perawatan medis dengan keracunan karbon monoksida non-fatal. Produk-produk ini termasuk peralatan pembakaran bahan bakar yang rusak seperti kompor, kompor, pemanas air dan pemanas ruangan gas dan minyak tanah; peralatan yang digerakkan secara mekanis seperti generator portabel; perapian; dan arang, yang dibakar di rumah dan ruang tertutup lainnya. American Association of Poison Control Centers (AAPCC) melaporkan 15.769 kasus keracunan karbon monoksida, yang mengakibatkan 39 kematian pada tahun 2007. Pada tahun 2005, CPSC melaporkan 94 kematian terkait dengan keracunan karbon monoksida dari generator. Empat puluh tujuh dari kematian ini terjadi selama pemadaman listrik karena parah kondisi cuaca termasuk akibat Badai Katrina. Namun, orang-orang sekarat karena keracunan karbon monoksida dari barang-barang non-makanan seperti mobil yang dibiarkan berjalan di garasi yang berdekatan dengan rumah. Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit melaporkan bahwa setiap tahun, beberapa ribu orang pergi ke ruang gawat darurat rumah sakit karena keracunan karbon monoksida.

Kehadiran dalam darah

Karbon monoksida diserap melalui pernapasan dan memasuki aliran darah melalui pertukaran gas di paru-paru. Hal ini juga diproduksi selama metabolisme hemoglobin dan memasuki darah dari jaringan, dan dengan demikian hadir di semua jaringan normal, bahkan jika tidak dihirup ke dalam tubuh. Tingkat normal karbon monoksida yang bersirkulasi dalam darah adalah antara 0% dan 3%, dan lebih tinggi pada perokok. Kadar karbon monoksida tidak dapat dinilai melalui pemeriksaan fisik. Tes laboratorium memerlukan sampel darah (arteri atau vena) dan analisis laboratorium untuk CO-oksimeter. Selain itu, carboxyhemoglobin (SPCO) non-invasif dengan oksimetri CO berdenyut lebih efektif daripada metode invasif.

Astrofisika

Di luar Bumi, karbon monoksida adalah molekul paling melimpah kedua di medium antarbintang, setelah molekul hidrogen. Karena asimetrinya, molekul karbon monoksida menghasilkan garis spektral yang jauh lebih terang daripada molekul hidrogen, membuat CO lebih mudah dideteksi. CO antarbintang pertama kali terdeteksi oleh teleskop radio pada tahun 1970. Saat ini merupakan pelacak gas molekuler yang paling umum digunakan di medium antarbintang galaksi, dan hidrogen molekuler hanya dapat dideteksi menggunakan sinar ultraviolet, yang membutuhkan teleskop ruang angkasa. Pengamatan karbon monoksida memberikan sebagian besar informasi tentang awan molekul tempat sebagian besar bintang terbentuk. Beta Pictoris, bintang paling terang kedua di konstelasi Pictor, menunjukkan kelebihan radiasi inframerah dibandingkan dengan bintang normal dari jenisnya, karena banyaknya debu dan gas (termasuk karbon monoksida) di dekat bintang.

Produksi

Banyak metode telah dikembangkan untuk menghasilkan karbon monoksida.

produksi industri

Sumber utama industri CO adalah gas produser, campuran yang terutama mengandung karbon monoksida dan nitrogen, terbentuk ketika karbon dibakar di udara pada suhu tinggi ketika ada kelebihan karbon. Di dalam oven, udara dipaksa melalui lapisan kokas. Awalnya CO2 yang dihasilkan diseimbangkan dengan sisa batubara panas untuk menghasilkan CO. Reaksi CO2 dengan karbon menghasilkan CO disebut reaksi Boudouard. Di atas 800 ° C, CO adalah produk dominan:

CO2 + C → 2 CO (ΔH = 170 kJ/mol)

Sumber lain adalah "gas air", campuran hidrogen dan karbon monoksida yang dihasilkan oleh reaksi endotermik uap dan karbon:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Syngas serupa lainnya dapat diperoleh dari gas alam dan bahan bakar lainnya. Karbon monoksida juga merupakan produk sampingan dari reduksi bijih oksida logam dengan karbon:

MO + C → M + CO

Karbon monoksida juga diproduksi oleh oksidasi langsung karbon dalam jumlah terbatas oksigen atau udara.

2C (s) + O 2 → 2CO (g)

Karena CO adalah gas, proses reduksi dapat dikontrol dengan pemanasan, menggunakan entropi reaksi positif (menguntungkan). Diagram Ellingham menunjukkan bahwa produksi CO lebih disukai daripada CO2 pada suhu tinggi.

Persiapan di laboratorium

Karbon monoksida mudah diperoleh di laboratorium dengan dehidrasi asam format atau asam oksalat, misalnya dengan asam sulfat pekat. Cara lain adalah dengan memanaskan campuran homogen bubuk logam seng dan kalsium karbonat, yang melepaskan CO dan meninggalkan seng oksida dan kalsium oksida:

Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO

Perak nitrat dan iodoform juga memberikan karbon monoksida:

CHI3 + 3AgNO3 + H2O → 3HNO3 + CO + 3AgI

kimia koordinasi

Sebagian besar logam membentuk kompleks koordinasi yang mengandung karbon monoksida yang terikat secara kovalen. Hanya logam dengan tingkat oksidasi yang lebih rendah yang akan bergabung dengan ligan karbon monoksida. Ini karena kerapatan elektron yang cukup diperlukan untuk memfasilitasi donasi balik dari orbital DXZ logam, ke orbital molekul * dari CO. Pasangan elektron bebas pada atom karbon dalam CO juga menyumbangkan kerapatan elektron dalam dx²-y² pada logam untuk membentuk ikatan sigma. Donasi elektron ini juga dimanifestasikan oleh efek cis, atau labilisasi ligan CO pada posisi cis. Nikel karbonil, misalnya, dibentuk oleh kombinasi langsung karbon monoksida dan nikel logam:

Ni + 4 CO → Ni(CO) 4 (1 bar, 55 °C)

Untuk alasan ini, nikel di dalam tabung atau bagiannya tidak boleh bersentuhan dengan karbon monoksida dalam waktu lama. Nikel karbonil mudah terurai kembali menjadi Ni dan CO setelah kontak dengan permukaan panas, dan metode ini digunakan untuk pemurnian nikel komersial dalam proses Mond. Dalam karbonil nikel dan karbonil lainnya, pasangan elektron pada karbon berinteraksi dengan logam; karbon monoksida menyumbangkan pasangan elektron ke logam. Dalam situasi seperti itu, karbon monoksida disebut ligan karbonil. Salah satu karbonil logam yang paling penting adalah pentakarbonil besi, Fe(CO)5. Banyak kompleks logam-CO dibuat dengan dekarbonilasi Pelarut organik, bukan dari CO Misalnya, iridium triklorida dan trifenilfosfin bereaksi dalam refluks 2-metoksietanol atau DMF untuk menghasilkan IrCl(CO)(PPh3)2. Karbonil logam dalam kimia koordinasi biasanya dipelajari dengan menggunakan spektroskopi inframerah.

Kimia organik dan kimia kelompok utama unsur

Dengan adanya asam kuat dan air, karbon monoksida bereaksi dengan alkena membentuk asam karboksilat dalam proses yang dikenal sebagai reaksi Koch-Haaf. Dalam reaksi Guttermann-Koch, arena diubah menjadi turunan benzaldehida dengan adanya AlCl3 dan HCl. Senyawa organolitium (seperti butillitium) bereaksi dengan karbon monoksida, tetapi reaksi ini memiliki aplikasi ilmiah yang kecil. Meskipun CO bereaksi dengan karbokation dan karbanion, CO relatif tidak reaktif dengan senyawa organik tanpa intervensi katalis logam. Dengan reagen dari kelompok utama, CO mengalami beberapa reaksi yang luar biasa. Klorinasi CO adalah proses industri yang menghasilkan senyawa fosgen penting. Dengan borana, CO membentuk aduk, H3BCO, yang isoelektronik dengan kation asilium +. CO bereaksi dengan natrium untuk membuat produk yang berasal dari koneksi C-C. Senyawa sikloheksahehekson atau trikuinoil (C6O6) dan siklopentanapenton atau asam leukonat (C5O5), yang sejauh ini hanya diperoleh dalam jumlah sedikit, dapat dianggap sebagai polimer karbon monoksida. Pada tekanan di atas 5 GPa, karbon monoksida diubah menjadi polimer padat karbon dan oksigen. Ini metastabil pada tekanan atmosfer, tetapi merupakan bahan peledak yang kuat.

Penggunaan

Industri kimia

Karbon monoksida adalah gas industri yang memiliki banyak aplikasi dalam produksi massal zat kimia. Jumlah besar aldehida diperoleh dengan reaksi hidroformilasi alkena, karbon monoksida dan H2. Hidroformilasi dalam proses Shell memungkinkan untuk membuat prekursor deterjen. Fosgen, cocok untuk memproduksi isosianat, polikarbonat dan poliuretan, diproduksi dengan melewatkan karbon monoksida murni dan gas klorin melalui lapisan karbon aktif berpori yang berfungsi sebagai katalis. Produksi dunia senyawa ini pada tahun 1989 diperkirakan mencapai 2,74 juta ton.

CO + Cl2 → COCl2

Metanol diproduksi oleh hidrogenasi karbon monoksida. Dalam reaksi terkait, hidrogenasi karbon monoksida melibatkan pembentukan ikatan C-C, seperti dalam proses Fischer-Tropsch, di mana karbon monoksida dihidrogenasi menjadi bahan bakar hidrokarbon cair. Teknologi ini memungkinkan batubara atau biomassa diubah menjadi bahan bakar solar. Dalam proses Monsanto, karbon monoksida dan metanol bereaksi dengan adanya katalis berbasis rhodium dan asam hidroiodik homogen untuk membentuk asam asetat. Proses ini bertanggung jawab untuk sebagian besar produksi industri asam asetat. Pada skala industri, karbon monoksida murni digunakan untuk memurnikan nikel dalam proses Mond.

pewarna daging

Karbon monoksida digunakan dalam sistem pengemasan atmosfer yang dimodifikasi di Amerika Serikat, terutama dalam produk daging segar seperti daging sapi, babi dan ikan, untuk mempertahankan penampilan segarnya. Karbon monoksida bergabung dengan mioglobin untuk membentuk karboksimioglobin, pigmen merah ceri cerah. Karboksimioglobin lebih stabil daripada bentuk teroksidasi mioglobin, oksimioglobin, yang dapat teroksidasi menjadi metmioglobin pigmen coklat. Warna merah yang stabil ini dapat bertahan lebih lama dari daging kemasan konvensional. Tingkat karbon monoksida yang umum digunakan pada tanaman yang menggunakan proses ini adalah 0,4% hingga 0,5%. Teknologi ini pertama kali diakui sebagai "umumnya aman" (GRAS) oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) pada tahun 2002 untuk digunakan sebagai sistem pengemasan sekunder, dan tidak memerlukan pelabelan. Pada tahun 2004, FDA menyetujui CO sebagai metode pengemasan utama, yang menyatakan bahwa CO tidak menutupi bau busuk. Terlepas dari keputusan ini, itu tetap isu kontroversial tentang apakah metode ini menutupi pembusukan makanan. Pada tahun 2007, sebuah RUU diusulkan di Dewan Perwakilan Rakyat AS untuk menyebut proses pengemasan yang dimodifikasi menggunakan karbon monoksida sebagai aditif warna, tetapi RUU itu tidak disahkan. Proses pengemasan ini dilarang di banyak negara lain, termasuk Jepang, Singapura, dan negara-negara di Uni Eropa.

Obat

Dalam biologi, karbon monoksida secara alami diproduksi oleh aksi heme oksigenase 1 dan 2 pada heme dari pemecahan hemoglobin. Proses ini menghasilkan sejumlah karboksihemoglobin pada orang normal, bahkan jika mereka tidak menghirup karbon monoksida. Sejak laporan pertama bahwa karbon monoksida adalah neurotransmitter normal pada tahun 1993, serta salah satu dari tiga gas yang secara alami memodulasi respons inflamasi dalam tubuh (dua lainnya adalah oksida nitrat dan hidrogen sulfida), karbon monoksida telah menerima banyak penelitian klinis. perhatian sebagai pengatur biologis. . Di banyak jaringan, ketiga gas tersebut diketahui bertindak sebagai agen antiinflamasi, vasodilator, dan penambah pertumbuhan neovaskular. Namun, masalah ini kompleks karena pertumbuhan neovaskular tidak selalu bermanfaat, karena berperan dalam pertumbuhan tumor serta perkembangan degenerasi makula basah, penyakit yang risikonya meningkat 4 hingga 6 kali lipat dengan merokok (sumber utama karbon monoksida) dalam darah, beberapa kali lebih banyak dari produksi alami). Ada teori bahwa di beberapa sinapsis sel saraf, ketika ingatan jangka panjang disimpan, sel penerima menghasilkan karbon monoksida, yang dilewatkan kembali ke ruang transmisi, menyebabkannya lebih mudah ditransmisikan di masa depan. Beberapa sel saraf ini telah terbukti mengandung guanylate cyclase, enzim yang diaktifkan oleh karbon monoksida. Banyak laboratorium di seluruh dunia telah melakukan penelitian yang melibatkan karbon monoksida mengenai sifat anti-inflamasi dan sitoprotektifnya. Sifat-sifat ini dapat digunakan untuk mencegah perkembangan sejumlah kondisi patologis, termasuk cedera reperfusi iskemik, penolakan transplantasi, aterosklerosis, sepsis berat, malaria berat, atau penyakit autoimun. Uji klinis pada manusia telah dilakukan, tetapi hasilnya belum dirilis.

Halo Maria. Terima kasih telah mempercayai spesialis kami dan sumber daya secara umum.

Munculnya karbon monoksida di apartemen lantai atas adalah fenomena yang cukup umum karena beberapa alasan (jika Anda tidak memperhitungkan teori konspirasi):

• Dalam kasus kerusakan cerobong asap dan peralatan yang terhubung dengannya (pemanas air gas, boiler pemanas).
• Ketika peralatan gas tidak bekerja dengan baik.
• Karbon monoksida berasal dari sistem ventilasi.
• Produk pembakaran (yang mencakup sebagian besar karbon monoksida) memasuki ruangan dari luar.

Mari kita coba mencari tahu.

1 Anda menunjukkan bahwa apartemen itu memiliki air mancur panas. Pertanyaan pertama adalah, di mana itu terhubung?

Intinya di bangunan tempat tinggal dengan pemanas sentral cerobong asap tidak disediakan oleh proyek. Biasanya, di apartemen gedung berlantai lima ada dua tudung: satu di dapur dan satu di kamar mandi (jika digabungkan; jika terpisah, maka dua lubang ventilasi digabungkan menjadi satu poros). Semua tudung dirancang untuk ventilasi alami. Kami menyebutkan ini agar Anda mengerti: jika Anda membawa knalpot produk pembakaran ke ventilasi (di dapur), maka tetangga di bawah dapat (dan kemungkinan besar) menghubungkan pemanas dengan cara yang sama.

Sekarang bayangkan bahwa semua apartemen di riser (dan sebenarnya setengah dari apartemen sudah cukup) menyalakan instalasi pemanas dan tudung: penampang saluran ventilasi tidak dirancang untuk itu keluaran, udara yang tercemar tidak punya waktu untuk pergi dan mendorongnya ke apartemen atas. Mengapa apartemen atas menderita? Ini disebabkan oleh desain sistem ventilasi di gedung berlantai lima (hampir tidak ada saluran satelit) dan koneksi peralatan gas yang tidak tepat.

2 Anda menulis bahwa Anda memblokir kap mesin. Pertanyaan kedua: di dapur dan kamar mandi atau hanya di dapur? Dan bagaimana dengan lubang yang menghubungkan kolom itu?

Untuk mengetahui apakah udara masuk ke Anda dari sistem ventilasi, tempelkan potongan kertas di bagian atas lubang pembuangan. Jika ujung bebasnya ditarik ke dalam poros, maka ventilasi pembuangan bekerja secara normal.

Penting: Lakukan ini dengan jendela tertutup, pintu - secara umum, tanpa aliran udara. Pengalaman akan menunjukkan bagaimana sistem ventilasi berperilaku dalam kehidupan sehari-hari, dan tidak dalam kondisi ideal. Jika, dengan jendela tertutup, potongan kertas tetap di tempatnya atau (lebih buruk) membungkuk ke arah hunian, maka sangat mungkin karbon monoksida masih masuk ke ruangan dari ventilasi (bukan lubang tertutup). Jika Anda menemukan bahwa ventilasi bertiup, coba buka jendela. Jika itu membantu, maka tidak ada aliran udara di apartemen Anda, yang menyebabkan angin kembali muncul. Masalah ini dapat diatasi dengan memasang katup dinding dan jendela.

3 Pertanyaan ketiga: Apakah ada ketergantungan keracunan pada waktu dalam setahun?

Ada asumsi bahwa kemungkinan besar keracunan karbon monoksida terjadi selama musim panas. Alasannya mungkin karena isolasi saluran ventilasi pada riser Anda. Dengan kata lain, cerobong asap dan saluran ventilasi atau dua saluran ventilasi terhubung.

gas tidak berwarna Sifat Termal Suhu leleh -205°C Suhu didih -191,5°C Entalpi (st. arb.) 110,52 kJ/mol Sifat kimia Kelarutan dalam air 0,0026 g/100 ml Klasifikasi nomor CAS

• Kelas bahaya PBB 2.3
• Bahaya sekunder PBB 2.1

Struktur molekul

Molekul CO, seperti molekul nitrogen isoelektronik, memiliki ikatan rangkap tiga. Karena molekul-molekul ini memiliki struktur yang serupa, sifat-sifatnya juga serupa - titik leleh dan titik didih yang sangat rendah, nilai entropi standar yang mendekati, dll.

Dalam kerangka metode ikatan valensi, struktur molekul CO dapat digambarkan dengan rumus: C≡O:, dan ikatan ketiga terbentuk menurut mekanisme donor-akseptor, di mana karbon adalah akseptor pasangan elektron, dan oksigen adalah donor.

Karena adanya ikatan rangkap tiga, molekul CO sangat kuat (energi disosiasi adalah 1069 kJ / mol, atau 256 kkal / mol, yang lebih besar daripada molekul diatomik lainnya) dan memiliki jarak antar inti yang kecil (d C≡O = 0,1128 nm atau 1, 13Å).

Molekul terpolarisasi lemah, momen listrik dipolnya = 0,04·10 -29 C·m (arah momen dipol O - →C +). Potensi ionisasi 14,0 V, konstanta gaya kopling k = 18,6.

Sejarah penemuan

Karbon monoksida pertama kali diproduksi oleh ahli kimia Prancis Jacques de Lasson dengan memanaskan seng oksida dengan arang, tetapi awalnya dikira hidrogen karena dibakar dengan nyala api biru. Fakta bahwa gas ini mengandung karbon dan oksigen ditemukan oleh ahli kimia Inggris William Cruikshank. Karbon monoksida di luar atmosfer bumi pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Belgia M. Mizhot (M. Migeotte) pada tahun 1949 dengan adanya pita vibrasi-rotasi utama dalam spektrum IR Matahari.

Karbon monoksida di atmosfer bumi

Ada sumber alami dan antropogenik untuk masuk ke atmosfer bumi. PADA vivo, di permukaan bumi, CO terbentuk selama dekomposisi anaerobik yang tidak sempurna dari senyawa organik dan selama pembakaran biomassa, terutama selama kebakaran hutan dan padang rumput. Karbon monoksida terbentuk di dalam tanah baik secara biologis (diekskresikan oleh organisme hidup) maupun non-biologis. Pelepasan karbon monoksida karena senyawa fenolik yang umum di tanah yang mengandung gugus OCH3 atau OH dalam posisi orto atau para sehubungan dengan gugus hidroksil pertama telah dibuktikan secara eksperimental.

Keseimbangan keseluruhan produksi CO non-biologis dan oksidasinya oleh mikroorganisme tergantung pada kondisi lingkungan tertentu, terutama pada kelembaban dan nilai . Misalnya, dari tanah kering, karbon monoksida dilepaskan langsung ke atmosfer, sehingga menciptakan konsentrasi maksimum lokal dari gas ini.

Di atmosfer, CO adalah produk dari reaksi berantai yang melibatkan metana dan hidrokarbon lainnya (terutama isoprena).

Sumber antropogenik utama CO saat ini adalah gas buang dari mesin pembakaran internal. Karbon monoksida dihasilkan ketika bahan bakar hidrokarbon dibakar dalam mesin pembakaran internal pada suhu yang tidak mencukupi atau ketika sistem suplai udara tidak disetel dengan baik (tidak cukup oksigen yang disuplai untuk mengoksidasi CO menjadi CO 2 ). Di masa lalu, sebagian besar emisi CO antropogenik ke atmosfer berasal dari gas penerangan yang digunakan untuk penerangan dalam ruangan pada abad ke-19. Dalam komposisi, itu kira-kira sesuai dengan gas air, yaitu mengandung hingga 45% karbon monoksida. Saat ini, gas ini telah digantikan oleh gas yang jauh lebih tidak beracun di sektor utilitas. gas alam(perwakilan yang lebih rendah dari deret alkana homolog - propana, dll.)

Asupan CO dari sumber alami dan antropogenik kira-kira sama.

Karbon monoksida di atmosfer berada dalam siklus yang cepat: waktu tinggal rata-rata sekitar 0,1 tahun, dioksidasi oleh hidroksil menjadi karbon dioksida.

Resi

cara industri

2C + O 2 → 2CO (efek termal dari reaksi ini adalah 22 kJ),

2. atau saat mengurangi karbon dioksida dengan batu bara panas:

CO 2 + C 2CO (ΔH=172 kJ, S=176 J/K).

Reaksi ini sering terjadi dalam tungku tungku ketika peredam tungku ditutup terlalu dini (sampai batubara benar-benar habis terbakar). Karbon monoksida yang dihasilkan, karena toksisitasnya, menyebabkan gangguan fisiologis ("kelelahan") dan bahkan kematian (lihat di bawah), karenanya salah satu nama sepele - "karbon monoksida". Gambar reaksi yang terjadi di tungku ditunjukkan pada diagram.

Reaksi reduksi karbon dioksida adalah reversibel, pengaruh suhu pada keadaan kesetimbangan reaksi ini ditunjukkan pada grafik. Aliran reaksi ke kanan memberikan faktor entropi, dan ke kiri - faktor entalpi. Pada suhu di bawah 400 °C, kesetimbangan hampir sepenuhnya bergeser ke kiri, dan pada suhu di atas 1000 °C ke kanan (ke arah pembentukan CO). Pada suhu rendah, laju reaksi ini sangat lambat, sehingga karbon monoksida cukup stabil dalam kondisi normal. Kesetimbangan ini memiliki nama khusus keseimbangan kamar kerja.

3. Campuran karbon monoksida dengan zat lain diperoleh dengan melewatkan udara, uap air, dll. melalui lapisan kokas panas, batu bara keras atau coklat, dll. (lihat gas produser, gas air, gas campuran, gas sintesis).

metode laboratorium

TLV (konsentrasi ambang batas maksimum, AS): 25 MPC r.z. menurut Standar Higienis GN 2.2.5.1313-03 adalah 20 mg/m³

Perlindungan terhadap karbon monoksida

Terima kasih untuk yang baik nilai kalori, CO adalah komponen dari berbagai campuran gas teknis (lihat, misalnya, gas generator) yang digunakan, antara lain, untuk pemanasan.

halogen. Reaksi dengan klorin telah menerima aplikasi praktis terbesar:

CO + Cl 2 → COCl 2

Reaksinya eksotermik, efek termalnya 113 kJ, dengan adanya katalis (karbon aktif) sudah berlangsung suhu kamar. Sebagai hasil dari reaksi, fosgen terbentuk - zat yang telah diterima penggunaan luas di berbagai cabang kimia (dan juga sebagai agen perang kimia). Dengan reaksi analog, COF 2 (karbonil fluorida) dan COBr 2 (karbonil bromida) dapat diperoleh. Karbonil iodida tidak diterima. Eksotermisitas reaksi menurun dengan cepat dari F ke I (untuk reaksi dengan F 2, efek termalnya adalah 481 kJ, dengan Br 2 - 4 kJ). Dimungkinkan juga untuk memperoleh turunan campuran, seperti COFCl (untuk detailnya, lihat turunan halogen dari asam karbonat).

Dengan mereaksikan CO dengan F 2 , selain karbonil fluorida, senyawa peroksida (FCO) 2 O 2 dapat diperoleh. Ciri-cirinya: titik leleh -42°C, titik didih +16°C, memiliki bau khas (mirip bau ozon), terurai dengan ledakan bila dipanaskan di atas 200 °C (produk reaksi CO 2 , O 2 dan COF 2), dalam suasana asam bereaksi dengan kalium iodida menurut persamaan:

(FCO) 2 O 2 + 2KI → 2KF + I 2 + 2CO 2

Karbon monoksida bereaksi dengan kalkogen. Dengan belerang membentuk karbon sulfida COS, reaksi berlangsung ketika dipanaskan, menurut persamaan:

CO + S → COS ΔG° 298 = 229 kJ, S° 298 = 134 J/K

Selenoksida COSe dan telluroksida COTe yang serupa juga telah diperoleh.

Mengembalikan SO 2:

SO 2 + 2CO → 2CO 2 + S

Dengan logam transisi, ia membentuk senyawa yang sangat mudah menguap, mudah terbakar, dan beracun - karbonil, seperti Cr (CO) 6, Ni (CO) 4, Mn 2 CO 10, Co 2 (CO) 9, dll.

Sebagaimana dinyatakan di atas, karbon monoksida sedikit larut dalam air, tetapi tidak bereaksi dengannya. Juga, tidak bereaksi dengan larutan basa dan asam. Namun, ia bereaksi dengan lelehan alkali:

CO + KOH → HCOOK

Reaksi yang menarik adalah reaksi karbon monoksida dengan logam kalium dalam larutan amonia. Dalam hal ini, senyawa eksplosif kalium dioksodikarbonat terbentuk:

2K + 2CO → K + O - -C 2 -O - K +

Dengan bereaksi dengan amonia pada suhu tinggi, senyawa industri penting, HCN, dapat diperoleh. Reaksi berlangsung dengan adanya katalis (oksida