Μονοξείδιο του άνθρακα: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Το '''μονοξείδιο του άνθρακα'''<ref>Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.</ref> ([[Αγγλική γλώσσα|αγγλικά]] ''carbon monoxide'') είναι [[ανόργανη ένωση|ανόργανη]] [[Διατομικό μόριο|διατομική]] [[χημική ένωση]], που περιέχει [[άνθρακας|άνθρακα]] και [[οξυγόνο]], με [[χημικός τύπος|μοριακό τύπο]] '''CO'''. Το χημικά καθαρό μονοξείδιο του άνθρακα, στις «[[κανονικές συνθήκες|συνηθισμένες συνθήκες]]», δηλαδή σε [[θερμοκρασία]] 25°C και υπό [[πίεση]] 1 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]], είναι [[χρώμα|άχρωμο]], [[όσφρηση|άοσμο]] και [[γεύση|άγευστο]] [[αέριο]]. Είναι [[Δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα|τοξικό για τους ανθρώπους και τα αιμογλοβικά ζώα]], ακόμα και σε μικρές συγκεντρώσεις (από τα 35 [[ppm]]), παρ' όλο που παράγεται σε μικρές ποσότητες από τον κανονικό ζωικό [[μεταβολισμός|μεταβολισμό]] και θεωρείται ότι συμμετέχει σε κάποιες φυσιολογικές [[Βιολογία|βιολογικές]] λειτουργίες. Στην [[ατμόσφαιρα]], είναι πολύ ευμετάβλητο και βραχύβιο, έχοντας ένα ρόλο στο σχηματισμό του [[τροπόσφαιρα|τροποσφαιρικού]] [[όζον|όζοντος]].

Το [[μόριο]] του μονοξειδίου του άνθρακα αποτελείται από ένα [[άτομο]] [[άνθρακας|άνθρακα]] και ένα άτομο [[οξυγόνο|οξυγόνου]], συνδεμένα με ένα (συνολικά) [[Τριπλός δεσμός|τριπλό δεσμό]] (^-:C ≡ O:⁺)<ref>Αποτελείται, που αποτελείται από δύο (2) [[ομοιοπολικόςΟμοιοπολικός δεσμός|ομοιοπολικούς δεσμούς]] (C=O) και έναν (1)ένα [[ημιπολικόςΔεσμός δεσμόςσυναρμογής|ημιπολικόδεσμό συναρμογής]] (C ← O}</ref>. Είναι ο απλούστερος [[οξάνθρακες|οξάνθρακας]] (δηλαδή ένωση που αποτελείται μόνο από άνθρακα και οξυγόνο). Ακόμη, η ένωση αυτή είναι [[Ισοηλεκτρονιακό χημικό είδος|ισοηλεκτρονιακή]] με το [[Ιόν|ανιόν]] κυανίου (CN^-), το κατιόν νιτρωζονίου (NO⁺) και το [[Άζωτο|διάζωτο]] (N₂). Σε [[ένωση συναρμογής|ενώσεις συναρμογής]] το μονοξείδιο του άνθρακα ως [[συναρμοτής]] ονομάζεται «[[Καρβονύλιο μετάλλου|καρβονύλιο]]», και χρησιμοποιείται στην ονομασίαονοματολογία των ενώσεων αυτών με το πρόθεμα «καρβονυλ(ο)-».

Το μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται από μερική [[οξειδοαναγωγή|οξείδωση]] ανθρακούχων ενώσεων ή και στοιχειακού άνθρακα. Παράγεται όταν δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο για να παραχθεί [[διοξείδιο του άνθρακα]] (CO₂), όπως συμβαίνει όταν λειτουργεί καυστήρας ή [[μηχανή εσωτερικής καύσης]] σε κλειστό χώρο. Με την παρουσία οξυγόνου, το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να [[καύση|καεί]], δίνοντας μια γαλάζια φλόγα και παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO₂)<ref>[http://www.chm.bris.ac.uk/motm/co/coh.htm Carbon Monoxide - Molecule of the Month], Dr Mike Thompson, Winchester College, UK</ref>. Το [[φωταέριο]], που χρησιμοποιούνταν ευρύτατα πριν από τη δεκαετία του [[1960]] για τον οικιακό φωτισμό, το μαγείρεμα και τη θέρμανση, περιείχε μονοξείδιο του άνθρακα ως ένα σημαντικό καύσιμο συστατικό. Κάποιες σύγχρονες διεργασίες, όπως η [[μεταλλουργία]] [[σίδηρος|σιδήρου]], ακόμη παράγουν μονοξείδιο του άνθρακα, ως παραπροϊόν<ref>Ayres, Robert U. and Ayres, Edward H. (2009). Crossing the Energy Divide: Moving from Fossil Fuel Dependence to a Clean-Energy Future. Wharton School Publishing. p. 36. ISBN 0-13-701544-5.</ref>.

Παγκοσμίως, η μεγαλύτερη πηγή μονοξειδίου του άνθρακα είναι φυσικής προέλευσης, εξαιτίας [[φωτοχημεία|φωτοχημικών αντιδράσεων]] στην [[τροπόσφαιρα]], που υπολογίζεται ότι παράγουν περίπου 5·10¹² [[χιλιόγραμμο|Κgkg]] μονοξειδίου του άνθρακα το χρόνο<ref>Weinstock, B.; Niki, H. (1972). "Carbon Monoxide Balance in Nature". Science 176 (4032): 290–2. Bibcode:1972Sci...176..290W. doi:10.1126/science.176.4032.290. PMID 5019781.</ref>. Άλλες φυσικές πηγές μονοξειδίου του άνθρακα περιλαμβάνουν τα [[ηφαίστειο|ηφαίστεια]], τις δασικές πυρκαγιές και άλλες μορφές καύσης (που είναι φυσικές, εφόσον προέρχονται από φυσικά αίτια).

Στη [[βιολογία]], το μονοξείδιο του άνθρακα παράγεται φυσιολογικά με επίδραση της [[οξυγενάση της αίμης|οξυγενάσης της αίμης]] (#1 και #2) σε [[αίμη]], κατά τον [[μεταβολισμός|καταβολισμό]] της [[αιμογλοβίνη|αιμογλοβίνης]]. Αυτή η διεργασία παράγει μια ποσότητα [[καρβοξυαιμογλοβίνη|καρβοξυαιμογλοβίνης]] σε φυσιολογικά άτομα, ακόμη κι αν δεν [[αναπνοή|εισπνεύσουν]] καθόλου μονοξείδιο του άνθρακα. Παίρνοντας υπόψη την πρώτη αναφορά ότι το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένας φυσιολογικός [[νευροδιαβιβαστής]] το [[1993]]<ref name="verma2">{{cite journal|title=Carbon monoxide:0 A putative neural messenger|last2=Hirsch|first2=D.|journal=Science|issue=5093|doi=10.1126/science.7678352|year=1993|volume=259|pages=381–4|bibcode=1993Sci...259..381V|pmid=7678352|last3=Glatt|first3=C.|last4=Ronnett|first4=G.|last5=Snyder|first5=S.|last1=Verma|first1=A}}</ref><ref name="nytimes.com">{{Citecite news|url=http://www.nytimes.com/1993/01/26/science/carbon-monoxide-gas-is-used-by-brain-cells-as-a-neurotransmitter.html?pagewanted=1|title=Carbon Monoxide Gas Is Used by Brain Cells As a Neurotransmitter|last=Kolata|first=Gina|date=January 26, 1993-01-26|newspaper=The New York Times|issnaccessdate=0362-4331|access-date=2016-03-25May 2, 2010}}</ref>, όπως επίσης και το γεγονός ότι είναι ένα από τα τρία [[αέριο|αέρια]] που φυσιολογικά κινητοποιούν την αντίδραση του σώματος σε [[έγκαυμα|εγκαύματα]] (τα άλλα δύο είναι το [[διοξείδιο του αζώτου]] και το [[υδρόθειο]]), το μονοξείδιο του άνθρακα κέρδισε σε μεγάλο βαθμό την κλινική προσοχή ως βιολογικός ρυθμιστής<ref name = verma>Verma, A; Hirsch, D.; Glatt, C.; Ronnett, G.; Snyder, S. (1993). "Carbon monoxide: A putative neural messenger". Science 259 (5093): 381–4. Bibcode:1993Sci...259..381V. doi:10.1126/science.7678352. PMID 7678352.</ref><ref name=":0" />. Σε πολλούς [[ιστός (βιολογία)|ιστούς]] και τα τρία παραπάνω αέρια είναι γνωστό ότι δρουν σαν αντιεγκαυματικά, αγγειοδιασταλτικά και υποστηρικτικά της νεοαγγειακής ανάπτυξης<ref name="Li2009Li20092">Li,{{Cite L; Hsu, A; Moore, PK (2009). "journal|title=Actions and interactions of nitric oxide, carbon monoxide and hydrogen sulphide in the cardiovascular system and in inflammation—a tale of three gases!". |last2=Hsu|first2=A|journal=Pharmacology & therapeutics 123 (|issue=3): 386–400. |doi:=10.1016/j.pharmthera.2009.05.005. PMID |year=2009|volume=123|pages=386–400|pmid=19486912.|last3=Moore|first3=PK|last1=Li|first1=L}}</ref>.

Βρίσκονται σε εξέλιξη κλινικές δοκιμές χορήγησης μικρών ποσοτήτων μονοξειδίου του άνθρακα ως [[φάρμακο|φαρμάκου]]<ref name="clinical-trialtrial2">Johnson,{{Cite Carolyn Ynews|url=http://www. (October 16, 2009)boston. "com/news/local/massachusetts/articles/2009/10/16/poison_gas_may_carry_a_medical_benefit/?page=full|title=Poison gas may carry a medical benefit"|last=Johnson|first=Carolyn Y.|date=October 16, 2009|newspaper=The Boston Globe. Retrieved |accessdate=October 16, 2009.}}</ref>. Ωστόσο, υπερβολική ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα προκαλεί δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα.

Ο [[Αριστοτέλης]] ([[384 π.Χ.|384]] - [[322 π.Χ.]]) πρώτος κατέγραψε ότι με την καύση άνθρακα εκλύεται τοξικός καπνός. Μια αρχαία μέθοδος εκτέλεσης ήταν ο εγκλεισμός του καταδίκου σε ένα δωμάτιο λουτρού μαζί με αναμένα κάρβουνα. Ήταν άγνωστος, ωστόσο, ο μεταβολικός μηχανισμός που επέφερε το θάνατο. Ο [[Ελλάδα|Έλληνας]] γιατρός [[Γαληνός]] θεώρησε (σωστά) ότι μια αλλαγή στη σύνθεση του αέρα προκαλούσε βλάβη όταν εισπνεόταν<ref>Penney, David G. (2000) Carbon Monoxide Toxicity, CRC Press, p. 5, ISBN 0-8493-2065-8.</ref>. Το [[1776]], ο [[Γαλλία|Γάλλος]] χημικός Ντε Λασσόν (''de Lassone'') παρήγαγε μονοξείδιο του άνθρακα θερμαίνοντας [[οξείδιο του ψευδαργύρου]] με [[κωκ]], αλλά συμπέρανε (εσφαλμένα) ότι το αέριο που εκλύονταν ήταν [[υδρογόνο]], επειδή όταν καίγονταν έδινε γαλάζια φλόγα (όπως και το υδρογόνο). Το αέριο ταυτοποιήθηκε ως μια ένωση άνθρακα και οξυγόνου από το [[Σκωτία|Σκωτσέζο]] χημικό [[Γουΐλλιαμ Κάμπερλαντ Κρουϊκσάνκ]] (''William Cumberland Cruikshank''), το [[1800]]<ref>Cruickshank, W. (1801) "Some observations on different hydrocarbonates and combinations of carbone with oxygen, etc. in reply to some of Dr. Priestley's late objections to the new system of chemistry," Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts [a.k.a. Nicholson's Journal], 1st series, 5 : 1–9.</ref><ref>Cruickshank, W. (1801) "Some additional observations on hydrocarbonates, and the gaseous oxide of carbon," Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts, 1st series, 5 : 201–211.</ref>. Οι τοξικές ιδιότητες του μονοξειδίου του άνθρακα ερευνήθηκαν με [[σκύλος|σκύλους]] ως [[πειραματόζωο|πειραματόζωα]] από τον [[Κλωντ Μπερνάρ]] (''Claude Bernard''), γύρω στο [[1846]]<ref>Waring, Rosemary H.; Steventon, Glyn B. and Mitchell, Steve C. (2007). Molecules of death. Imperial College Press. p. 38. ISBN 1-86094-814-6.</ref>.

Το μονοξείδιο του άνθρακα έχει [[μοριακό βάρος|μοριακή μάζα]] (κατά προσέγγιση) [[28 (αριθμός)|28,0]], γεγονός που το καθιστά λίγο ελαφρύτερο από τον [[ατμόσφαιρα|ατμοσφαιρικό αέρα]] (της Γης), που έχει μέση μοριακή μάζα (περίπου) 28,8. Σύμφωνα με την [[καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων]], το μονοξείδιο του άνθρακα είναι λιγότερο πυκνό από τον αέρα. Ωστόσο, κανένα αέριο δεν είναι στ' αλήθεια «ιδανικό», οπότε κανένα δεν έχει ακριβώς την [[πυκνότητα]] που προβλέπει γι' αυτό (το όποιο αέριο) η καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων.

Το μήκος [[χημικός δεσμός|δεσμού]] μεταξύ των ατόμων άνθρακα και οξυγόνου στο μονοξείδιο του άνθρακα είναι 112,8 [[πικόμετρο|pm]]<ref>Gilliam, O. R.; Johnson, C. M. and Gordy, W. (1950). "Microwave Spectroscopy in the Region from Two to Three Millimeters". Physical Review 78 (2): 140. Bibcode:1950PhRv...78..140G. doi:10.1103/PhysRev.78.140.</ref><ref name="Haynes-William">Haynes, William M. (2010). Handbook of Chemistry and Physics (91 ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 9–33. ISBN 978-1439820773.</ref>. Αυτό το μήκος δεσμού είναι αναμενόμενο για έναν [[τριπλός δεσμός|τριπλό δεσμό]], όπως και στο μόριο του μοριακού [[άζωτο|αζώτου]] (N₂), που έχει ένα παρόγμιοπαρόμοιο μήκος δεσμού και σχεδόν την ίδια μοριακή μάζα με το μονοξείδιο του άνθρακα. Οι [[διπλός δεσμός|διπλοί δεσμοί]] άνθρακα - οξυγόνου είναι σημαντικά μακρύτεροι,. γιαΓια παράδειγμα, είναι 120,8 pm για τηστη [[μεθανάλη]]<ref name="Haynes-William"/>. Οι θερμοκρασίες [[τήξη|τήξης]] και [[βρασμός|βρασμού]] είναι (περίπου) 68 και 82 K, αντίστοιχα, έναντι 63 και 77, που είναι οι αντίστοιχες θερμοκρασίες για το μοριακό άζωτο. Η ενέργεια διάσπασης του δεσμού για το μονοξείδιο του άνθρακα είναι 1.072 kJ/mol, δηλαδή είναι λίγο ισχυρότερος από εκείνον του μοριακού αζώτου, που έχει ενέργεια διάσπασης 942 kJ/mol. Έτσι, το μονοξείδιο του άνθρακα περιέχει τον ισχυρότερο γνωστό χημικό δεσμό<ref>Common Bond Energies (D) and Bond Lengths (r). wiredchemist.com</ref>.

Η [[βασική κατάσταση|βασική]] [[ηλεκτρονιακή κατάσταση]] του μονοξειδίου του άνθρακα είναι μια [[μονή κατάσταση]]<ref>Vidal, C. R. (28 June 1997). "Highly Excited Triplet States of Carbon Monoxide". Archived from the original on 2006-08-28. Retrieved August 16, 2012.</ref>, εφόσον δεν περιέχει μονήρη ηλεκτρόνια (όπως θα είχε αν βρίσκονταν σε [[τριπλή κατάσταση]]).

Θεωρητικές και πειραματικές μελέτες έδειξαν ότι, παρόλη τη μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα του οξυγονου, η (συνισταμένη) διπολική ροπή είναι υπολογισμένη με το άτομο του άνθρακα πιο αρνητικά φορτισμένο και το άτομο του οξυγόνου πιο θετικά<ref>Blanco, Fernando; Alkorta, Ibon; Solimannejad, Mohammad; Elguero, Jose (2009). "Theoretical Study of the 1:1 Complexes between Carbon Monoxide and Hypohalous Acids". J. Phys. Chem. A 113 (13): 3237–3244. doi:10.1021/jp810462h. PMID 19275137.</ref><ref>Meerts, W; De Leeuw, F.H.; Dymanus, A. (1 June 1977). "Electric and magnetic properties of carbon monoxide by molecular-beam electric-resonance spectroscopy". Chemical Physics 22 (2): 319–324. Bibcode:1977CP.....22..319M. doi:10.1016/0301-0104(77)87016-X.</ref>. Οι τρεις δεσμοί είναι στην πραγματικότητα ομοιοπολικοι δεσμοί ισχυρά πολωμένοι αντιστρόφως, δηλαδή κατά τ. Η υπολογισμένη πολωσιμότητα είναι για το άτομο του οξυγόνου 71% για το [[Δεσμός σ|σ δεσμό]] και 77% για τους δυο [[Δεσμός π|π δεσμούς]]<ref>Stefan, Thorsten; Janoschek, Rudolf (2000). "How relevant are S=O and P=O Double Bonds for the Description of the Acid Molecules H2SO3, H2SO4, and H3PO3, respectively?". Journal of Molecular Modeling 6 (2): 282–288. doi:10.1007/PL00010730.</ref>.