Monossido di carbonio

Monossido di carbonio
Nome IUPAC
monossido di carbonio
Nomi alternativi
ossido di carbonio (II) ossido di carbonio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	CO
Massa molecolare (u)	28,04
Aspetto	gas incolore
Numero CAS	630-08-0
Numero EINECS	211-128-3
PubChem	281
DrugBank	DBDB11588
SMILES	[C-]#[O+]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m−3, in c.s.)	1,145
Solubilità in acqua	0,028 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
pericolo
Frasi H	331 - 220 - 360d - 372 - 280
Consigli P	260 - 210 - 202 - 304+340 - 308+313 - 377 - 381 - 405 - 403 [1]
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Il monossido di carbonio (o ossido di carbonio o ossido carbonioso) è un gas incolore, inodore e insapore, leggermente meno denso dell'aria. A seconda della concentrazione e del tempo di esposizione può risultare altamente tossico per gli animali, sia vertebrati che invertebrati, che usano l'emoglobina per trasportare l'ossigeno all'interno dell'organismo; in piccole quantità viene tuttavia prodotto dal normale metabolismo animale e si ritiene svolga alcune normali funzioni biologiche. La sua formula chimica è CO, cioè la sua molecola è formata da un atomo di carbonio e uno di ossigeno legati con triplo legame.

La sua concentrazione nell'atmosfera è variabile e ricopre un ruolo nella formazione dell'ozono a livello del suolo: si miscela bene nell'aria, con la quale forma facilmente miscele esplosive; in presenza di polveri metalliche finemente disperse, forma metallocarbonili tossici e infiammabili; può reagire vigorosamente con ossigeno, acetilene, cloro, fluoro, ossidi di azoto.^[2]

Viene prodotto da reazioni di combustione in difetto di aria (cioè quando l'ossigeno presente nell'aria non è sufficiente a convertire tutto il carbonio in anidride carbonica^[3]), per esempio negli incendi di foreste e boschi, dove il prodotto principale della combustione rimane comunque l'anidride carbonica; altre fonti naturali sono i vulcani, mentre la maggior parte si genera da reazioni fotochimiche che avvengono nella troposfera; inoltre si sprigiona durante le combustioni in ambienti chiusi^[3] e dalle vecchie stufe a gas liquido, responsabili dell'alta frequenza di intossicazione da monossido di carbonio in caso la stufa non abbia efficiente aerazione.^[3]

Il monossido di carbonio è un prodotto della combustione incompleta dei combustibili organici (ad esempio: carbone, olio, legno, carburanti). Il CO è inoltre un combustibile importante perché rilascia una considerevole quantità di calore quando brucia all'aria, secondo la reazione:

2 CO + O₂ → 2 CO₂
ΔH⁰_gas = -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) e 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, costituito principalmente da 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 calorifico maggiore di quello del gas d'aria.

In laboratorio, il CO è prodotto per disidratazione dell'acido formico con acido solforico (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.

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.

Lo stesso argomento in dettaglio: Intossicazione da monossido di carbonio.

Il monossido di carbonio è un'emotossina, perché legandosi saldamente allo ione del ferro nell'emoglobina del sangue forma un complesso (chiamato carbossiemoglobina) 300 volte più stabile di quello formato dall'ossigeno (chiamato ossiemoglobina),^[3] ostacolando così il trasporto di ossigeno nel sangue. Tale affinità scaturisce dalla struttura dei suoi orbitali molecolari: infatti, a differenza dell'ossigeno, 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, stabilizzando ulteriormente il complesso.

• (EN) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry, 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, pp. 24-26, ISBN 3-527-30578-5.

• Giorgio Di Domenico, Manuale per la formazione del Volontario della Croce Rossa, Torino, F.lli Scaravaglio & C. Industria Grafica ed Editoriale, 2012, pp. 278-279.

• Anidride carbonica
• Carbonilazione
• Syngas

• Wikiquote contiene citazioni sul monossido di carbonio
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul monossido di carbonio

• (EN) carbon monoxide, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

V · D · M Ossidi

D2O H2O                                 He Li2O BeO   B2O3 CO CO2 C2O3 NO · NO2 N2O · N2O3 N2O4 · N2O5 O F2O Ne Na2O MgO   Al2O3 SiO SiO2 PO · P2O3 P2O4 · P4O10 SO2 SO3 ClO2 · Cl2O Cl2O3 · Cl2O4 Cl2O6 · Cl2O7 Ar K2O CaO Sc2O3 TiO Ti2O3 TiO2 V2O3 VO2 V2O5 CrO · Cr2O3 CrO2 · CrO3 MnO · Mn3O4 Mn2O3 · Mn5O8 MnO2 · MnO3 Mn2O7 FeO Fe2O3 Fe3O4 CoO Co3O4 Co2O3 NiO Cu2O CuO ZnO Ga2O Ga2O3 GeO GeO2 As2O3 As2O5 SeO2 SeO3 BrO2 Br2O3 Br2O5 Kr Rb2O SrO Y2O3 ZrO2 NbO NbO2 MoO2 MoO3 Mo2O3 Tc2O7 Ru2O3 · RuO2 RuO3 · RuO4 Rh2O3 RhO2 PdO AgO CdO In2O3 SnO SnO2 Sb2O3 TeO TeO2 TeO3 I2O4 · I2O5 I2O6 · I4O9 XeO3 Cs2O3 BaO * HfO2 Ta2O5 W2O3 · WO2 WO3 · W2O5 ReO2 ReO3 Re2O7 OsO2 OsO4 IrO2 IrO4 PtO2 Au2O3 Hg2O HgO Tl2O Tl2O3 PbO PbO2 Pb3O4 Bi2O3 BiO2 Bi2O5 PoO PoO2 PoO3 At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og     ↓   * La2O3 Ce2O3 Ce3O4 CeO2 Pr2O3 PrO2 Pr6O11 Nd2O3 Pm2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3 Tb2O3 Tb4O7 TbO2 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3   ** Ac2O3 ThO ThO2 PaO2 Pa2O5 UO2 · U2O5 U3O8 · UO3 UO4 · UO6 NpO2 PuO2 Am2O3 AmO2 Cm2O3 CmO2 Bk2O3 Cf2O3 CfO2 Es Fm Md No Lr

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