Monossido di carbonio

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Monossido di carbonio

Generalità:

C=O

In realtà la struttura di Lewis con doppio legame C=O contrasta con diversi dati:

la molecola di monossido è un acido di Lewis debolissimo (se il carbonio non raggiungesse l’ottetto sarebbe molto più potente)
tale molecola è invece un legando capace di donare coppie elettroniche ad atomi metallici, formando complessi detti metallo-carbonili; quindi ha comportamento nucleofilo.
l’energia del legame CO è molto più elevata di quanto ci si aspetterebbe per un legame doppio:

legame	kJ/mol
CºO	1076
-CºN	887
NºN	942
-CºC-	835
O=O	494
>C=C<	600
>C=O	800

Inoltre la teoria degli orbitali molecolari prevede per questa molecola, isoelettronica con N2 (NºN), un ordine di legame tre, con una componente ionica che va a sommarsi al triplo legame. Pertanto la struttura che soddisfa tutte queste evidenze e giustifica la relativa inerzia del mossido di carbonio, presenta piuttosto un triplo legame:

-:CºO:+

Reazione elementare per la formazione del monossido di carbonio:

2C + O2 —> 2CO

Scheda generalità:

Nome sostanza	monossido di carbonio
Nome IUPAC	ossido di carbonio (II)
Formula bruta	CO
Massa molecolare (uma)	28,01
Densità	1,145
Temperatura di fusione	-205°C (68°K)
Temperatura di ebollizione	-192°C (81 °K)
Frasi R:	R12: Estremamente infiammabile. R23: Tossico per inalazione. R61: Può danneggiare i bambini non ancora nati R:48/23:
Frasi S:	S45: In caso d'infortunio o di malore, consultare immediatamente un medico (recare possibilmente con sé l'etichetta). S53: Evitare l'esposizione, procurarsi istruzioni particolari prima dell'utilizzazione.
Indicazioni di sicurezza
Sistema di rivelazione del CO	Strumento IR (banda stretching a 2140 cm-1 o 4670 nm)

Intro
Pochi sanno che esistono ben cinque ossidi di carbonio stabili: CO, CO2,
C3O2, C5O2 e C12O9 quest'ultimo è la trianidride dell'acido
benzenesacarbossilico, o acido mellitico, in pratica tale ossido si ottiene
eliminando tre molecole d'acqua dai 6 carbossili attaccati ai sei
carboni del benzene.

Ci sono inoltre tre ossidi instabili, C2O, C2O3 e CO3.
Il sottossido di carbonio, C3O2, è un gas maleodorante e incolore che si
forma disidratando l'acido malonico con anidride fosforica a 140-150 °C.
La sua struttura è probabilmente lineare:

struttura bidimensionale struttura tridimensionale
sottossido di carbonio sottossido di carbonio

con doppi legami cumulati (=C=C=C=) e i due ossigeni all'estremità della
catena. Le strutture di risonanza che stabilizzano tale ossido sono
possibili sono con un numero dispari di carboni. Con n = 1, 3, 5 possiamo
prevedere pertanto l'esistenza dei composti OCnO, ovvero di OCO (diossido di
carbonio), OCCCO (sottossido di carbonio) e OCCCCCO. Per azione della luce
OCCCO si decompone in C2O instabile (monossido di dicarbonio) e in CO,del quale tratteremo più approfonditamente nelle pagine seguenti.

Cos’è il monossido di carbonio?
Il monossido di carbonio, si crea dalle combustioni parziale di sostanze organiche, (come carbone, carta, benzina, nafta, gas, legno, ecc) quando vi è una bassa concentrazione di ossigeno
È un gas incolore, inodore ed insapore che si miscela molto bene con l’aria ( anche essendo più leggero di quest’ultima ) e può facilmente penetrare attraverso soffitti e pareti, caratteristiche sicuramente poco favorevoli per l’uomo in quanto il monossido di carbonio è anche tossico.
È uno dei fattori d’inquinamento atmosferico più diffuso in questo secolo.
il monossido di carbonio reagisce con soluzioni dei metalli alcalini in ammoniaca liquida, formando lo ione esotico ¯OCCO¯ (C2O22-) e questa sostanza è usata principalmente, prodotta da carbon coke e aria, alla base dell’altoforno, come riducente dei minerali ferrosi nella produzione dell’acciaio.

Tossicità e danni
Vi sono molti casi che riguardano l’intossicazione da monossido di carbonio, alcuni dei quali sono finiti in tragedia causando alle vittime di questo subdolo gas la morte per asfissia (o la così detta “morte rosa”).
Esistono vari livelli di intossicazione che vengono classificati in base alla percentuale di CO presente nel sangue
Essi sono:

intossicazione lieve: per un’intossicazione di questo livello la percentuale del CO presente nel sangue è dallo 0% al 20%. A queste percentuali si possono avvertire i primi sintomi tra i quali nausea vomito e mal di testa, che vengono scambiati molte volte per malesseri dovuti ad altri fattori invece che per inspirazione di monossido di carbonio. A questo livello si è ancora fuori pericolo

intossicazione media : la percentuale di CO nel sangue deve essere compresa almeno tra il 20%-60%, in questa fascia si cominciano ad avvertire problemi molto più rilevanti e non paragonabili a semplici disfunzioni, tipo problemi agli occhi come visibilità offuscata, debolezza e battiti accelerati .
intossicazione grave: se la percentuale di CO nel sangue è superiore al 60% . questa è la fascia di intossicazione più pericolosa in quanto i sintomi che si manifestano sono più forti ed evidenti come ipertensione, dolori al petto e disorientamento e in casi più gravi si rischia addirittura il coma.

le varie intossicazioni presentavo diversi sintomi l’una dall’altra ecco un elenco dettagliato.

Classe di gravità	Sintomi e segni
Lieve	cefalea, nausea, vomito, astenia
Media	confusione mentale, lentezza di ideazione, visione offuscata, debolezza, atassia, anomalie comportamentali, dispnea da sforzo, tachicardia.
Grave	disorientamento, sopore, convulsioni, alterazioni alla TAC dell'encefalo, ipotensione, dolore toracico, aritmie, edema polmonare, acidosi lattica, sincope, coma

La sua elevata tossicità per gli esseri viventi è dovuta alla sua forte affinità con l’emoglobina .
L’emoglobina è la componente principale dei globuli rossi, è formata da circa 10000 atomi di idrogeno, carbonio, ossigeno e in più quattro atomi di ferro, che sono il suo elemento più importante, in quanto questi ultimi stanno al centro di un gruppo di atomi che formano il pigmento chiamato eme ed è grazie a questa componete che i globuli rossi sono capaci di legarsi e trasportare l’ossigeno a tutti gli organismi nel corpo.
In presenza del monossido di carbonio comunque le cose cambiano, infatti l’affinità che l’emoglobina ha con questa sostanza è 200 volte più alta di quella che possiede con l’ossigeno e forma così la carbossiemoglobina(HbCO).
La conseguenza della presenza di questa sostanza è la saturazione dell’emoglobina che non può più legarsi con l’ossigeno formando così la ossiemoglobina(HbO2) e di conseguenza L’O2 non può più essere trasportato agli organi del corpo causando, in questo modo, gravi danni agli organi in particolare al cervello e al cuore ( dato che hanno bisogno di molto ossigeno per poter svolgere il loro compito) la perdita dei sensi e di seguito la morte.

Molecola dell’emoglobina: Formula eme:

Fonti della produzione di monossido di carbonio
Il monossido di carbonio può essere prodotto tramite diverse fonti tra le quali ci sono molti strumenti che sono presenti nelle case tipo, i fornelli, le stufe, gli impianti di riscaldamento a gas quando queste apparecchiature sono difettose,dai camini quando non si trovano in locali ben ventilati . queste apparecchiature ad ogni modo si utilizzano specialmente in inverno e il livello di monossido di carbonio non dovrebbe essere molto alto, invece no, perché questo gas letale viene prodotto anche da cose di utilizzo quotidiano quali l’automobile e le sigarette.
Principalmente per quest’ultime due fonti la popolazione urbana è decisamente esposta a dosi di monossido di carbonio ogni giorno, principalmente se si trova in grandi città.questa lenta intossicazione prende il nome di ossicarbonismo e si manifesta con sintomi nervosi e respiratori.
È stata scoperta dal team di ricerche della clinica mayo la presenza di monossido di carbonio nell’apparato digerente che funge da regolatore dei muscoli lisci del tratto gastrointestinale.
Il cibo, grazie alle contrazioni del monossido di carbonio prodotto di continuo da cellule poste sulle pareti intestinali, si sposta nell’apparato digerente.
Ogni variazione della quantità del monossido di carbonio in quest’apparato ne determina il suo buon funzionamento, fortunatamente la produzione di CO viene bilanciata da un gradiente, spesso alcuni millimetri che riesce a ricalcare in questo modo l’usuale fisiologia dell’apparato tramite questo micidiale gas.

Come proteggersi ?
Per proteggersi dalle varie intossicazioni da CO, vi sono delle precauzioni che sarebbe meglio tenere a mente.
Esse sono:

ventilare con aperture dirette sull’esterno, tutti i locali dove sono in funzione degli apparecchi per il riscaldamento a fiamma libera.
installare dei rivelatori di CO nella propria abitazione da un personale tecnico esperto facendoci rilasciare le certificazioni di conformità alle norme di sicurezza e fargli eseguire controlli periodici (si consiglia di non eseguire installazioni fai da te).questi strumenti sono a basso costo, rivelano la presenza di CO anche a delle basse concentrazioni
se è presente un camino nell’abitazione far controllare da un tecnico specializzato l’efficienza della canna fumaria, specialmente nel periodo che precede l’inizio dell’inverno
se si è un fumatore non fumare nei locali di soggiorno prolungato e in particolare nelle camere da letto.( non fumare se si è in cinta, in quanto il monossido di carbonio potrebbe danneggiare il feto)
evitare ( se è possibile ) soste prolungate in ambienti con traffico automobilistico elevato

Nicheltetracarbonile

Esiste una sostanza che si può ottenere dalla sintesi diretta del monossido di carbonio con il nichel metallico ovvero il nicheltetracarbonile , detto anche tetracarbonilnichel (Ni(CO)4 ).
Questo complesso organometallico ( ovvero che contiene un legame metallo-carbonio) fu scoperto da Ludwig Mong nel 1890.
Ottenere questa sostanza è piuttosto semplice in quanto il nichel metallico reagisce direttamente con il monossido di carbonio a temperatura ambiente .
La sua struttura è formata da una molecola di nichel al centro legata a 4 molecole di CO.

Molecola tridimensionale
nicheltetracarbonile

Il nicheltetracarbonile si presenta come un liquido incolore ma al contrario del suo aspetto “semplice” viene ignorata la sua grande pericolosità, infatti è una sostanza altamente infiammabile , esplosiva e soprattutto estremamente tossica.
La principale causa dell’avvelenamento da nicheltetracarbonile è dovuta alla sua inalazione in quanto è estremamente volatile, ma pur essendo il caso più frequente quello appena descritto non è l’unico modo per rischiare un’ avvelenamento, infatti si può essere intossicati da questa sostanza anche dal semplice contatto con la pelle.
Vi sono due stadi dell’intossicazione da nicheltetracarbonile :

stadio 1: è la fase più breve e dura poche ore, durente le quali si hanno forti mal di testa e dolori intensi al torace
stadio 2: questa fase ha inizio dopo 16 ore circa . qui ha inizio una polmonite chimica che presenta tre sintomi ben precisi: tosse, mancanza di respiro ed estrema fatica.

Il periodo di convalescenza è estremamente lungo e faticoso in quanto si manifestano sintomi come depressione, mancanza di forze ( astenia) e mancanza di respiro durante gli sforzi (dispnea da sforzo) anche se ad ogni modo questi danni non sono permanenti.
Se non vi si accorge di questa intossicazione entro 4 giorni può sopraggiungere la morte per insufficienza cardiorespiratoria o renale

Utilizzi monossido di carbonio.

Il monossido di carbonio, al contrario di quanto si pensa, non è solo una sostanza pericolosa, ma può anche rivelarsi un ottimo combustibile in quanto, quando viene bruciato, rilascia una buona quantità di calore, infatti la sua entalpia standard di formazione è di
ΔH° (gas) = -565.53 kJ/mol.
Per fruttare i vantaggi di questa sostanza di solito si mescola con altre sostanze dando vita a nuovi gas. Tre tra i prodotti più conosciuti sono il gas d’aria, il gas da carbone e il più importante dei tre in gas d’acqua

Gas d’acqua

Il gas d’acqua, detto anche “gas blu” per via della sua fiamma durante la combustione di colore blu, è una miscela gassosa composta dal monossido di carbonio e dall’idrogeno e viene prodotto facendo passare su uno strato di coke incandescente ( 1400°C) del vapore d’acqua dando luogo alla reazione:

H2O + C = CO + H2

Il gas d’acqua viene utilizzato tale e quale per molti e vari scopi, ma si può utilizzare anche miscelato con altri gas quali il gas d’aria (diventando così un carburante alternativo nelle auto a gasogeno) oppure per usi cittadini con il gas d’olio.
L’impianto per la sua produzione occupa poco spazio e si può mettere in funzione quando lo si desidera . di solito se l’impianto produce gas per usi cittadini rimane in attivo per tutto il periodo estivo in quanto l’utilizzo del gas è minore, quando viene rimesso in funzione nelle stagioni invernali non servono accorgimenti particolari al di fuori dei controlli di routine in quanto anche se disattivato si mantiene in ottime condizioni

Apparecchiatura :
l’impianto per la produzione di gas d’acqua è composto da :

3 recipienti
generatore ( 3m di diametro, 4,5 m di altezza)
Carburatore : al suo interno sono predisposti a scacchiera dei mattoni surriscaldati
Surriscaldatore : al suo interno sono predisposti a scacchiera dei mattoni refrigeranti

Tutti questi materiali sono di forma cilindrica simili nella grandezza e tutti dello stesso materiale ovvero il ferro.

Produzione:

Per poterlo ottenere si devono effettuare diverse fasi:

il coke si carica nel generatore tramite un’apertura dall’alto e vi viene portato all’incandescenza. in questo apparecchio vi sono quattro fasi importanti (tutte con un proprio tempo di durata) per poter mantenere il coke all’incandescenza il più allungo possibile.

immissione di vapore (fase discendente e fase ascendente): ( 1 ½ minuto): una metà del vapor d’acqua utilizzato viene immesso dall’alto del generatore e i gas che si formano escono dal basso mentre l’altra meta viene immesso dal basso del generatore, i gas che si formano escono dal basso
riposo ( 1 minuto): dopo che il vapore è stato immesso nel generatore quest’ultimo viene fatto riposare
rivivificazione (2 minuti): in questa fa se viene immessa dell’aria

queste operazioni sono essenziali, perché essendo tutto il processo una reazione endotermica (e il calore perso per colpa di questa caratteristica si aggiunge a quello perso per irradiazione ), la temperatura del gas diminuisce e se giunge sotto i 1000°C, il vapore e il coke reagiscono in modo diverso e danno vita alle seguente reazione:

2H2O+C à CO+2H2

Il monossido di carbonio viene così rimpiazzato dall’anidride carbonica che risulta come un prodotto indesiderato in questo tipo di processo, in quanto non è combustibile

i gas formati da questo processo del generatore si riuniscono in un tubo largo 1 metro che conduce al carburatore ed entrano in questo modo tutti nello stesso punto . nel carburatore, durante il periodo di rivivficazione del generatore, la temperatura sale scaldando i mattoni al suo interno. Il gas entrato dall’alto in questo processo viene mischiato con l’olio atomizzato che viene spruzzato dall’alto, sino a che questa nebbia di olio viene trasportata dal gas sino alla scacchiera, dove la maggior parte di essa viene vaporizzata formando anche una certa quantità di catrame.
i gas che si trovano nel carburatore escono dal basso ed passando per un tubo entrano nel surriscaldatore il quale grazie ai mattoni refrigeranti con il quale è riempito effettua il craking dell’olio e l’intimo miscuglio del gas .
subito dopo effettuato il craking il gas viene inviato a degli apparecchi di purificazione, che per lo più sono casse di purificazione di calce e di ossido di ferro, per poi essere messi nei serbatoi e pronti per la distribuzione

Sezione trasversale di un impianto per la produzione del gas d’acqua

le frecce indicano il cammino del gas

generatore
carburatore
surriscaldatore
entrata vapore
valvola
cassa d’acqua
condotta che conduce agli apparecchi di purificazione
entrata aria per la rivivificazione

English version

Carbon monoxide , it is created from the partial combustions of substances organic, (like coal, card, gasoline, nafta, gas, wood, ecc).
It is a colorless, odourless tasteless, and non-irritating,. gas and combines with the haemoglobin in blood impairing its ability to transport oxygen to cells.
For this characteristic it is very toxic for human but difficult to detect too.
Infact symptoms of mild poisoning include headaches and flu-like effects, but larger exposures can lead to significant toxicity of the central nervous system and heart or death.
Carbon monoxide can also have severe effects on the foetus of a pregnant woman.
the carbon monoxide in town gas became the principal method of suicide by poisoning
Suicide was also often committed by inhaling exhaust fumes of running car engines. In the past, motor car exhaust may have contained up to 25% carbon monoxide, but there are many new methods for suicide with carbon monoxide poisoning such as burning charcoal or other fossil fuels within a confined space, such as a small room, tent, or car.
anyway domestic carbon monoxide poisoning can be prevented by the use of household carbon monoxide detectors.
They are usually installed in homes around heaters and other equipment and advice with sound alarm if a high level of CO is detected.
The carbon monoxide is the manly of air pollution in this century

fonte: http://www.divini.net/chimica/tesine/Monossido_di_carbonio_finale_rev.doc

Monossido di carbonio