Кіріспе

Түссіз, иіссіз, дәмсіз және улы газ.

|verifiedrevid = 477004453
|ImageFileL1 = Carbon monoxide 3D balls.png
|ImageNameL1 = Көміртек оксиді шарлы-сабақты модель
|ImageFileR1 = Carbon monoxide 3D vdW.png
|ImageNameR1 = Көміртек оксиді 3D vdW модель
|ImageFile2 = Carbon monoxide 2D.svg
|ImageSize2 = 170px
|ImageName2 = Көміртек оксидінің моделі
|IUPACName = Көміртек оксиді
|OtherNames = Көміртек тотығы газы, карбон протоксиді, көміртек оксиді, протоксид көміртек, карбон оксиді, көміртек қышқыл газы, карбон(II) оксиді, көміртек тынысы, оттегі бар көміртек, карбат, карбонил, су газы, көмірсу газы, раухгаз, карбон жануға қабілетті ауа, ауыр жануға қабілетті ауа, ақ тұман, қоршау газы, ұнтақ газы, жарықтандыру газы, Доусон газы, Монд газы, қуат газы, өндіру газы, доменді пеш газы, көмір газы, флогистон, кар газы
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 =
|Section5 = Chembox қауіптері
|MainHazards = Тыныс алғанда улы
|NFPA H = 3
|NFPA F = 4
|NFPA R = 0
|GHSPictograms =
|GHSSignalWord = Қауіп
|HPhrases =
|PPhrases =
|FlashPtC = −191
|AutoignitionPtC = 609
|ExploLimits = 12.5–74.2%
|NIOSH ref =
|PEL = TWA 50 ppm (55 мг/м3)
|REL = TWA 35 ppm (40 мг/м3), C 200 ppm (229 мг/м3)
|IDLH = 1200 ppm
|LC50 = 8636 ppm (егеуқұйрық, 15 мин), 5207 ppm (егеуқұйрық, 30 мин), 1784 ppm (егеуқұйрық, 4 сағ), 2414 ppm (тышқан, 4 сағ), 5647 ppm (теңіз шошқасы, 4 сағ)
|LCLo =

Көміртек оксиді (химиялық формуласы CO) – түссіз, иіссіз, дәмсіз және ауадан сәл төмен тығыздықтағы улы, жанғыш газ. Көміртек оксиді бір көміртек атомы мен бір оттегі атомынан тұрады, олар үш байланыспен байланысқан. Бұл ең қарапайым көміртек оксиді. Координациялық кешендерде көміртек оксиді лиганды карбонил деп аталады. Ол өнеркәсіптік химиядағы көптеген процестерде маңызды ингредиент болып табылады. Атмосфераға шығарылғанда, көміртек оксиді климаттың өзгеруіне әсер ететін бірнеше процестерге әсер етеді. Көміртек оксиді филогенетикалық әлемдерде маңызды биологиялық рөлдерге ие. Ол адамдарды қоса, көптеген организмдермен өндіріледі. Сүтқоректілер физиологиясында көміртек оксиді – гормездің классикалық мысалы, онда төмен концентрациялар эндогенді нейротрансмиттер (газтрансмиттер) ретінде қызмет етеді, ал жоғары концентрациялар уытты болып, көміртек оксидімен улануға әкеледі. Ол цианид анионы CN− және молекулалық азот N2 екеуімен де изоэлектронды.

Тарихқа дейінгі дәуір

Адамдар б.з.д. 800 000 жыл шамасында отты басқаруды үйренгеннен бері көміртек моноксидімен күрделі қарым-қатынаста болып келді. Ертедегі адамдар үйлеріне отты кіргізген кезде көміртек моноксидінің уыттылығын білген болуы керек. Металлургияның және қола дәуірінде б.з.д. 6000 жылдары пайда болған металл балқыту технологияларының дамуы адамзатты көміртек моноксидінің әсерінен зардап шектірді. Көміртек моноксидінің уыттылығынан өзге, ежелгі американдықтар шамандық от жағу рәсімдері арқылы көміртек моноксидінің әсер ету қасиеттерін сезінген болуы мүмкін.

Ежелгі тарих

Ертедегі өркениеттер оттың шығу тегін түсіндіру үшін мифологиялық аңыздарды дамытты, мысалы грек мифологиясындағы Прометей сияқты адамдармен отты бөліскен. Аристотель (б.з.б. 384–322 жж.) алғаш рет жанған көмірдің улы газдар шығаратынын жазды. Грек дәрігері Гален (б.з.б. 129–199 жж.) ауаның құрамында, оны тыныс алғанда зиян келтіретін өзгерістер болатынын болжады, ал сол дәуірдегі көптеген адамдар көміртек тотығы туралы білімнің негізін көмір түтінінің уыттылығымен байланысты дамытты. Клеопатра көміртек тотығынан уланып қайтыс болған болуы мүмкін. Томас Беддос пен Джеймс Уотт 1793 жылы көміртек тотығын (гидрокарбонат ретінде) тамырлардағы қанды ашық түске келтіретінін анықтады. Уотт көмір түтінінің қандағы оттегіні жоюға қарсы әрекет ете алатынын, ал Беддос пен Уотт 1796 жылы гидрокарбонаттың жануарлар тініне оттегіден гөрі күштірек тартатынын айтты. 1854 жылы Адриен Чено да көміртек тотығының қаннан оттегіні алып тастап, кейін организмнің оны көмірқышқыл газына окистендіретінін ұсынды. Өнеркәсіптегі эволюциясын көрсету үшін үш өндірістік процесті қарастыруға болады. Фишер-Тропш процесінде көмір және оған байланысты көміртегіге бай шикізаттар CO арқылы аралық реттелу арқылы сұйық отынға айналады. Бұл технология бастапқыда Германияның отандық мұнайдың жетіспеуін өтеу мақсатымен әскери қажеттіліктер үшін әзірленді, және бүгінгі күні де қолданылуда. Германияда да CO мен сутегінің қоспасы олефиндермен бірігіп альдегидтерді береді. Гидроформализация деп аталатын бұл процесс көптеген ірі химиялық заттарды, мысалы, беттік белсенді заттарды, сондай-ақ хош иіс және дәрілік заттар сияқты арнайы қосылыстарды өндіру үшін қолданылады. Мысалы, CO А витаминінің өндірісінде қолданылады. Үшінші маңызды процесс, Монсанто зерттеушілеріне байланысты, CO метанолмен қосылып сірке қышқылын береді. Сірке қышқылының көп бөлігі Cativa процесі арқылы өндіріледі. Гидроформализация және сірке қышқылының синтезі – карбонилдену процестерінің көптеген мысалдарының екеуі.

Байланыс және диполдық момент

Көміртек пен оттегінің біріккендегі валентті қабықшасында барлығы 10 электрон болады. Көміртек пен оттегі үшін октет ережесін сақтағанда, екі атом үш байланысу молекулалық орбиталындағы алты ортақ электрон арқылы үш еселік байланыс құрайды, бұл органикалық карбонил қосылыстарында кездесетін әдеттегі қос байланыстан өзгеше. Ортақ электрондардың төртеуі оттегі атомынан, ал екеуі көміртек атомынан келгендіктен, бір байланысу орбиталы оттегіден екі электронмен толтырылып, дативті немесе диполярлық байланыс түзеді. Бұл молекуланың C←O поляризациясына, көміртектегі шағын теріс зарядқа және оттегідегі шағын оң зарядқа алып келеді. Қалған екі байланысу орбиталының әрқайсысында көміртек пен оттегіден бір-бір электрон болады, бұл (полярлы) ковалентті байланыстарды құрайды, ал оттегі көміртекке қарағанда электронегативті болғандықтан кері C→O поляризациясы пайда болады. Бос көміртек оксиді молекуласында көміртектің соңындағы таза теріс заряд δ– сақталады және молекуланың диполь моменті 0,122 D құрайды. Сондықтан молекула асимметриялық: оттегіде көміртекке қарағанда электрон тығыздығы жоғары, ал көміртекке қарағанда сәл оң зарядталған. Ал изоэлектронды динитроген молекуласында диполь моменті жоқ. Көміртек оксидінің есептелген бөлшек байланыс саны 2,6-ға тең, бұл "үшінші" байланыстың маңызды екенін, бірақ толық байланыстан сәл кем екенін көрсетеді. Осылайша, валентті байланыс тұрғысынан, –C≡O+ ең маңызды құрылым, ал :C=O октет ережесіне бағынбаса да, әр атомда бейтарап формальды зарядқа ие және екінші ең маңызды резонанстық үлесуші болып табылады. Бұл резонанстық құрылымдағы көміртектің бос электрон жұбы мен еківаленттілігіне байланысты көміртек оксиді көбінесе өте тұрақтандырылған карбен ретінде қарастырылады. Изоцианидтер – бұл О атомы NR (R = алкил немесе арил) тобымен ауыстырылатын және ұқсас байланыс схемасына ие қосылыстар. Егер көміртек оксиді лиганд ретінде әрекет етсе, дипольдің полярлығы координациялық кешеннің құрылысына байланысты оттегі соңындағы таза теріс зарядпен кері қайта бұрылуы мүмкін. Төмендегі "Координациялық химия" бөлімін де қараңыз.

Байланыстың полярлығы мен тотығу күйі

Теориялық және эксперименталды зерттеулер көрсеткендей, оттегінің электронегативтілігі жоғары болғанына қарамастан, дипольдық момент көбірек теріс зарядталған көміртектен көбірек оң зарядталған оттекке қарай бағытталады. Үш байланыс – шын мәнінде, күшті поляризацияланған полярлы ковалентті байланыстар. Оттек атомына қарайғы поляризация σ-байланыс үшін 71%-ды, ал екі π-байланыс үшін 77%-ды құрайды. Көміртек тотығындағы көміртектің тотығу дәрежесі осы құрылымдардың әрқайсысында +2-ге тең. Бұл, барлық байланысушы электрондарды көбірек электронегативті оттекке жатқызу арқылы есептеледі. Көміртектегі байланыспаған екі электрон ғана көміртекке тиесілі. Осы есептеу бойынша, көміртектің молекулада тек екі валентті электроны бар, ал бос атомда төрт электрон бар.

Қалалық ластану

Көміртек оксиді кейбір қалалық аймақтарда атмосфераны уақытша ластайтын зат, көбінесе ішкі жану қозғалтқыштарының (көлік құралдары, портативті және қосалқы генераторлар, газон шабу машиналары, жуу машиналарын т.б.) шығарындыларынан, сондай-ақ түрлі отындардың (ағаш, көмір, ағаш көмірі, мұнай, парафин, пропан, табиғи газ, қоқыс сияқты) толық жанып кетпеуінен пайда болады. Ірі көміртек оксиді ластану оқиғаларын ғарыштан қалалардың үстінен байқауға болады.

Үй ішіндегі ластану

Жабық кеңістіктерде көміртек моноксидінің концентрациясы өлімге әкелетін деңгейге жете алады. АҚШ-та жыл сайын орташа есеппен 170 адам автомобильдік емес тұтыну тауарларынан бөлінетін көміртек моноксидінен қаза табады. Бұл тауарлардың ішінде бұрыс жұмыс істейтін отын жағатын құралдар, мысалы, қазандықтар, плиталар, су жылытқыштар және газ бен керосинмен жұмыс істейтін бөлме жылытқыштары; қозғалтқышты қолданатын жабдықтар, мысалы, портативті генераторлар (және қосылған гараждарда іске қосылған көліктер); камин; және үйлерде және басқа жабық аумақтарда жағылған көмір кіреді. Көптеген өлім жағдайлары қатыгез ауа-райы, мысалы, "Катрина" дауілі кезіндегі тоқ кесілулерге байланысты болды.

Химия

Көміртек тотығы химияның барлық салаларында кең ауқымды қолданыстарға ие. Оның реакцияға қабілеттілігінің төрт маңызды түрі – металл карбонилді катализ, радикалдық химия, катиондық және аниондық химия.

Органикалық және негізгі топтық химия

Күшті қышқылдар мен судың қатысуымен көміртек оксиді алкендермен реакцияға түсіп, карбон қышқылдарын түзетіндігі белгілі, бұл процеске Кох-Хааф реакциясы деп аталады. Гаттерманн-Кох реакциясында арендер CO, AlCl3 және HCl қатысуымен бензальдегид туындыларына айналады. Органолитий қосылыстары (мысалы, бутил литий) көміртек тотығымен әрекеттеседі, бірақ бұл реакциялар ғылыми маңызы аз. CO карбокациялармен және карбаниондармен реакцияға түседі, алайда металл катализаторлардың қатысуынсыз органикалық қосылыстармен салыстырмалы түрде аз реакцияласады. Басты топтағы реагенттермен CO бірнеше маңызды реакцияларға түседі. CO-ның хлорлануы – маңызды фосген қосылысын өндірудің өнеркәсіптік тәсілі. Боран CO-мен H3BCO аддуктын түзетіндігі мәлім, ол ацетилий катионы [H3CCO]+-пен изоэлектронды. CO натриймен реакцияға түсіп, C-C байланысынан пайда болған өнімдерді, мысалы, натрий ацетилендиолатын 2· береді. Ол балқыған калиймен реакцияға келіп, органикалық металл қосылысы – калий ацетилендиолаты 2, калий бензолгезолаты 6 және калий родизонаты 2 қоспасын түзетіндігі белгілі. Циклогексангексон немесе трихиноил (C6O6) және циклопентанептон немесе лейконикалық қышқыл (C5O5) қосылыстары, қазірге дейін тек іздік мөлшерде ғана алынған, көміртек оксидінің полимерлері деп қарастырылуы мүмкін. 5 ГПа-дан аспайтын қысымда көміртек оксиді поликарбонилге айналады, бұл атмосфералық қысымда тұрақсыз, бірақ жарылғыш қатайған полимер.

Өндіріс

Термиялық жану көміртек оксидінің ең көп таралған көзі болып табылады. Көміртек оксиді көміртегі бар қосылыстардың толық емес тотығу нәтижесінде пайда болады; бұл газ, көмірқышқыл газын шығаруға жеткілікті емес оттегі болғанда түзіледі, мысалы, жабық кеңістікте пешті немесе ішкі жану қозғалтқышын пайдаланғанда. Химиялық өнімдерді өндіру кезіндегі тотығу процестерінде үлкен мөлшерде СО түзіледі. Осы себепті, процестің газ шығарындыларын тазалау қажет. Көміртек оксидін өндірудің көптеген әдістері жасалған.

Металлургия

Көміртек оксиді – күшті тотықсыздандырушы агент және ежелгі заманнан бері пирометаллургияда кендерден металдарды алу үшін қолданылып келеді. Көміртек оксиді металл оксидтерінен оттегін алып, оларды жоғары температурада таза металлға айналдырады, соның нәтижесінде көмірқышқыл газы түзіледі. Көміртек оксиді реакторға газ тәрізінде, әдетте, берілмейді, егер кенде оттегі тасымалдаушы зат немесе кокс сияқты көміртекті агент және жоғары температура болса, онда ол жоғары температурада түзіледі. Доменді пеш процесі – металл кенін көміртек оксидімен тотықсыздандыру процесінің классикалық мысалы. Сондай-ақ, доменді пештің үстінен жиналған доменді газ құрамында әлі де 10%-дан 30%-ға дейін көміртек оксиді болады және ол Cowper пештерінде және Siemens-Martin пештерінде ашық ошақта болат өндірінде отын ретінде пайдаланылады.

Лазерлер

Көміртек оксиді сонымен қатар жоғары қуатты инфрақызыл лазерлерде лазерлік орта ретінде қолданылған.

Марста отын ретінде пайдалану ұсынылады

Марста көміртек оксиді отын ретінде қолдану ұсынылған. Көміртек оксиді/оттегі қозғалтқыштары алғашқы беттік көліктерде пайдалану үшін ұсынылды, себебі көміртек оксиді мен оттегі Марстың көміртек диоксиді атмосферасынан цирконий электролизі арқылы оңай өндіріледі, метан немесе басқа сутегі отынын жасау үшін қажет болатын сутегі алуға Марстың су ресурстарын пайдаланудың қажеті жоқ.

Физиологиясы

Көміртек оксиді – газ тәрізді сигналдық молекула ретінде әрекет ететін биоактивті молекула. Ол көптеген ферменттік және ферменттік емес жолдар арқылы табиғи түрде өндіріледі. 1993 жылы көміртек оксидінің қалыпты нейротрансмиттер екені туралы алғашқы хабарламадан кейін, көптеген тіндерде көміртек оксиді қабынуға қарсы, тамыр кеңейткіш және жаңа қан тамырларының өсуін күшейтетін әсер етеді. Жануарлар моделіндегі зерттеулерде көміртек оксиді бактериялық сепсис, панкреатит, бауыр ишемиясы/реперфузиялық зақымдану, колит, остеоартрит, өкпе зақымдануы, өкпе трансплантациясын қабылдамау және нейропатиялық ауырсынудың күшін азайтып, тері жараларын жазуға көмектеседі. Сондықтан, көміртек оксидінің фармацевтикалық препаратқа айналып, клиникалық стандартты күтімге енуінің емдік потенциалына зор қызығушылық бар.

Медицина

Көміртек тотығының қабынуға қарсы және жасушаларды қорғау қасиеттері зерттелгендіктен, осыған қатысты зерттеулер әлемнің көптеген зертханаларында жүргізілді. Бұл қасиеттер ишемиялық реперфузиялық зақымдану, трансплантацияны қабылдамау, атеросклероз, ауыр сепсис, ауыр малярия немесе аутоиммундық аурулар сияқты патологиялық жағдайлардың дамуын алдын алуға мүмкіндік береді.

Микробиология

Микробиота көміртек оксидін газ тасымалдағыш ретінде пайдалана алады. Көміртек оксидін сезу – CooA сияқты белоктардың көмегімен жүзеге асырылатын сигналдық жол. Көміртек оксидін сезудің биологиялық рөлінің шеңбері әлі толыққанды белгісіз. Адам микробиомы көміртек оксидін өндіреді, тұтынады және оған жауап береді. Мысалы, кейбір бактерияларда көміртек оксиді көміртек оксиді дегидрогеназа ферменті арқылы көміртек диоксидінің тотығуы нәтижесінде пайда болады, бұл жасушалық процестерді қуаттандыру үшін тиімді биоэнергетиканы қамтамасыз етеді. Көміртек оксидінің белгілі бір микробқа қарсы қасиеттері бар, олар жұқпалы ауруларды емдеу мақсатында зерттелген. Көміртек оксиді миоглобинмен бірігіп, карбоксимиоглобин құрайды – жарқыраған қызыл түсті пигмент. Карбоксимиоглобин миоглобиннің оттегімен қаныққан түрі – оксимиоглобинге қарағанда тұрақтырақ, ал оксимиоглобин қоңыр түсті метмиоглобинге тотығып кетуі мүмкін. Бұл тұрақты қызыл түс әдеттегідей қапталған еттегіден әлдеқайда ұзақ сақталады. Бұл процесті қолданатын мекемелерде көміртек оксидінің концентрациясы 0,4%-тан 0,5%-қа дейін болады. Аталған процесс қазіргі таңда Жапония, Сингапур және Еуропалық Одақ сияқты көптеген елдерде рұқсат етілмеген.

Уыттылық

Көміртек тотығымен улану көптеген елдерде өлімге әкелетін ауаның улануының ең көп кездесетін түрі болып табылады. Мысалы, АҚШ-та ғана жылына 50 000–100 000 адам шұғыл жәрдемге жүгінеді және 1 500–2 000 адам көміртек тотығымен уланудан көз жұмады. Емделгенімен, аман қалғандардың көпшілігі ұзақ мерзімді жүрек және нейрокогнитивті бұзылыстарға ұшырайды, бұл көміртек тотығымен улануға байланысты ауру мен өлім-жітімді азайтатын жаңа емдеу стратегияларының қажеттілігін анық көрсетеді.

Қаруландыру

Ежелгі тарихта Ханнибал Екінші Пуника соғысы кезінде римдік тұтқындарды көмір газымен улаған.