szén-monoxid
(szintézisgáz)

(CO) Színtelen, szagtalan gáz.

A szén-monoxid molekulaképe balra golyó és pálcika jobbra térkitöltéses megjelenítésben.

A Co.pdb koordináta fájl térben megjeleníthető a https://sourceforge.net/projects/openrasmol/ címről letölthető molekulamegjelenítő programmal

Történet
J. Priestley fedezte fel 1800-ban.

Előfordulás
Vulkáni gázokban fordul elő.
Üstökösök csóvájában is kimutatták.
Házi tüzelőberendezésekben is keletkezik, ha az égéshez nincs elegendő oxigén.

Előállítás
Közvetlenül elemeiből nem állítható elő, hanem izzó szén a szén-dioxidot szén-monoxid keletkezése közben redukálja (generátorgáz-reakció):

C + CO₂ <-> 2CO

Ez az egyensúlyi reakció a hőmérséklet növekedésével egyre inkább a szén-monoxid keletkezés irányába tolódik. (800°C-on már 96 % CO van az egyensúlyi elegyben.)

Izzó szén a vízgőzt hidrogén és szén-monoxid képződése közben (vízgázreakció):

C + H₂O <->H₂ + CO

E reakciókon alapszik a szénnek ipari fűtőgázok (vízgáz, generátorgáz) illetve szintézisgázok alapanyagául való felhasználása.

Iparilag előállítható még földgázból vízgőzzel az alábbi reakcióban:

CH4 + H₂O <->CO + 3H₂

Laborban hangyasavból, kénsavas vízelvonással állítható elő. (A CO a hangyasav anhidridje!)

HCOOH -> CO (-H₂O)

Fizikai tulajdonságok
Színtelen, szagtalan gáz.
Forráspontja igen alacsony, -192°C.
A levegőnél kicsit könnyebb.
Nehezen cseppfolyósítható (kis molekulatömege illetve gyakorlatilag apoláros tulajdonsága miatt).
Vízben gyakorlatilag nem oldódik.
Fizikai állandói igen hasonlóak a nitrogén megfelelő állandóihoz.

Kémiai tulajdonságok
C=O Az oxigén a donor a datív kötésben!
DEN=1, mégis gyakorlatilag apoláros molekula (a datív kötés csökkenti az oxigén elektronsűrűségét).
Magas hőmérsékleten szénre és szén-dioxidra disszociál, ez a képződési reakció megfordítása:

2CO <-> C + CO₂

Hidrogénnel, finom eloszlású nikkel katalizátor jelenlétében metánná redukálódik.
Ez a földgázból történő előállítási reakció fordítottja:

CO + 3H₂ <-> CH4 + H₂O

Szén-monoxidból különböző katalizátorokkal, különböző körülmények között sokféle termék állítható elő, pl. tiszta metilalkohol, elektromos kisülések hatására formaldehid.
Klórt addicionál foszgén keletkezésével, faszén, mint katalizátor jelenlétében:

CO + Cl₂ = COCl₂

Éghető gáz, meggyújtva kék lánggal ég, de csak kevés vízgőz jelenlétében, enélkül nem égethető el:

2CO + O₂ -> 2CO₂

Kénnel magas hőmérsékleten magas hőmérsékleten karbonil-szulfidot (COS) ad.

Egyes fémek (vasfémek, króm, molibdén, volfrám) szén-monoxiddal fém-karbonilokká egyesülnek, pl.:
Ni + 4 CO = NiCO₄
Ezek kovalens kötésű molekulavegyületek. Erősen pozitív fémek viszont szénné redukálják a szén-monoxidot, pl. meggyújtott magnézium szálat szén-monoxidba helyezve kormot (szenet) választ ki.

Sok anyagot képes (magas hőmérsékleten) redukálni:
Fe₂O₃ + 3CO <->2Fe + 3CO₂
P₂O₅ + 5CO <->2P + 5CO₂

Vízzel nem reagál, de nagy nyomáson, magas hőmérsékleten lúgoldatban oldódik, nátrium-formiát keletkezésével:

CO + NaOH <-> HCOONa

A szén-monoxid oxigénnel közönséges hőmérsékleten nem reagál észrevehető mértékben; réz(II)-oxidot tartalmazó mangán-dioxid katalizátor, az úgynevezett hopkalit felületén azonban már szobahőmérsékleten szén-dioxiddá oxidálódik. Ilyen katalizátort használnak gázálarcok betétjeként.

Felhasználás, termelés
Az iparban főleg gázkeverékekben használják.
Ilyen pl. a már említett generátorgáz (főleg CO és nitrogén elegye) és a vaskohókban keletkező torokgáz (hasonló összetételű, kisebb CO tartalmú).
Még fontosabb a már szintén említett vízgáz (főleg szén-monoxid és hidrogén elegye).
A tiszta CO - H₂ elegy a szintézisgáz.
Ezekből a gázokból óriási mennyiséget állít elő az ipar különböző célokra.
A vízgáz - generátorgáz keveréket korábban városigázként (világítógázként) használták háztartási célokra, ezt ma gyakorlatilag teljesen felváltotta a földgáz alkalmazása.

Kimutatás
Legérzékenyebb reakciója Fodor József budapesti professzor nevéhez fűződik: palládium(II)-klorid (PdCl₂) oldatából a szén-monoxidnak már nyomai is fémpalládium-kormot választanak ki.
Veszélyeztetett helyeken elektronikus érzékelőket alkalmaznak (a képen).

Élettani hatás
Súlyos méreg! A hemoglobinhoz irreverzibilisen kötődik (komplex).
A szén-monoxid egyike a legveszedelmesebb mérgező gázoknak, 0,1% szén-monoxidot tartalmazó levegő belégzése már halálos lehet. Veszélyességét fokozza, hogy semmilyen szaga nincs, ezért észrevehetetlen.
Rossz léghuzatú széntüzeléses kályhák, rosszul beállított gázkazánok, vagy világítógáz szivárgása halálos balesetet okozhat. Különösen a rosszul tervezett, nem karbantartott kémények okoznak problémát.
Mérgezésnél a beteget mesterséges lélegeztetéssel, oxigén belélegeztetéssel kell a hemoglobinhoz kötődött szén-monoxidtól megszabadítani, ami a CO-hemoglobin kötés erőssége miatt lassan megy.

Felhasznált irodalom