Monossido di carbonio

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Monossido di carbonio
Formula di Struttura e dimensioni
Carbon-monoxide-3D-vdW.png
Nome IUPAC
monossido di carbonio
Nomi alternativi
ossido di carbonio (II)

ossido di carbonio
ossido carbonioso

Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare CO
Massa molecolare (u) 28,01
Aspetto gas incolore
Numero CAS [630-08-0]
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 −205 °C (68 K)
Temperatura di ebollizione −192 °C (81 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −110,5
ΔfG0 (kJ·mol−1) −137,21
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 605 °C (878 K)
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta estremamente infiammabile gas compresso tossico a lungo termine

pericolo

Frasi H 331 - 220 - 360d - 372 - 280
Consigli P 260 - 210 - 202 - 304+340 - 308+313 - 377 - 381 - 405 - 403 [1]

Il monossido di carbonio (o ossido di carbonio o ossido carbonico) ha formula CO, il numero CAS è 630-08-0, è un gas velenoso particolarmente insidioso in quanto inodore, incolore e insapore. La sua molecola è costituita da un atomo di ossigeno e un atomo di carbonio legati con un triplo legame (costituito da due legami covalenti e un legame dativo).

Il monossido di carbonio non esiste libero in natura in quanto, pur avendo una molecola molto stabile, reagisce in presenza di O2, formando CO2; viene prodotto da reazioni di combustione in difetto di aria.

Si miscela bene nell'aria, con la quale 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.[2]

Produzione e usi[modifica | modifica sorgente]

Il monossido di carbonio è un prodotto di combustione incompleta dei combustibili organici (carbone, olio, legno, carburanti). 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 carbone.

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 nel caso precedente. Il "gas d'acqua" ha un potere calorifero maggiore di quello del "gas d'aria".

In laboratorio il CO è prodotto per disidratazione dell'acido formico con H2SO4 concentrato:

HCOOH → CO + H2O (in presenza di H2SO4)

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 diisocianato di toluene, 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 per evaporazione può essere separato dalle impurezze; il nichel viene quindi recuperato decomponendolo per riscaldamento a 250 °C.

Altri usi[modifica | modifica sorgente]

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.

Tossicità[modifica | modifica sorgente]

Il monossido di carbonio è tossico perché legandosi saldamente allo ione del 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. L'intossicazione da monossido di carbonio conduce ad uno stato di incoscienza (il cervello riceve via via meno ossigeno) e quindi alla morte per anossia.

Il monossido di carbonio si lega più saldamente all'emoglobina dell'ossigeno per via della 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 così un composto 210 volte più stabile.

Sempre a causa della sua alta affinità per il ferro, svolge un ruolo tossico all'interno dei mitocondri: il monossido di carbonio si complessa con i citocromi della catena di trasporto degli elettroni perché questi contengono l'eme come gruppo prostetico (ipossia citotossica).

Gli effetti sono più rapidi sui bambini perché il monossido di carbonio tende a stratificarsi al suolo. L'intossicazione da monossido di carbonio rende la cute del cadavere di un tipico colore rosso ciliegia, tanto da farlo sembrare ancora vitale.

Per la sua tossicità, il monossido di carbonio fu utilizzato in camere a gas mobili (semplici autocarri in cui venivano stipate dalle 50 alle 60 persone a cui veniva fatto respirare i gas di scarico prodotti dal motore) definite però dagli esecutori "inefficienti" dal punto di vista quantitativo.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del monossido di carbonio su IFA-GESTIS
  2. ^ Fonte: "Schede Internazionali di Sicurezza Chimica ICSC0023"

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia