一氧化碳

一氧化碳（英文名称：carbon monoxide）由碳和氧组成的无机化合物。化学式为CO，摩尔质量为28.010g/摩尔，密度为1.25g/cm3。一氧化碳是一种无色无味的气体，呈弱酸性，微溶于水，溶于苯、乙醇、醋酸和氯化亚铜。一氧化碳具有很强的还原性，能还原许多金属氧化物或金属离子。一氧化碳可以在空气中燃烧产生二氧化碳。一氧化碳可以和人体内的血红蛋白结合，使人中毒。在实验室中，将甲酸滴加到热的浓硫酸溶液中脱水，可以产生一氧化碳；工业中一氧化碳的主要来源是水煤气、产生煤炉气和煤气。

一氧化碳可以用作家用气体、工业气体和燃料电池气体是化学领域碳基合成有机化工产品的重要原料，冶金工业的重要还原剂，也可用于食品包装。

中毒机理：血红蛋白（Hb）中亚铁离子的空轨道可以接受氧分子提供的电子对，形成氧合血红蛋白（HbO2）以便通过血流输送氧分子。一氧化碳可以作为配体形成一氧化碳血红蛋白（HbCO）一氧化碳血红蛋白比氧合血红蛋白更稳定，所以一氧化碳可以取代氧合血红蛋白中的氧。当体温低于37℃时，K=200。在肺部，即使一氧化碳浓度很低，血红蛋白仍能优先与一氧化碳结合，从而中断血液氧输送，进一步剥夺人体组织的氧气，导致细胞能量代谢紊乱，肌肉麻痹、昏迷，甚至死亡，这是一氧化碳中毒。同时，一氧化碳血红蛋白的解离速度比氧合血红蛋白慢得多，增加了一氧化碳中毒的风险。确定当空气中一氧化碳的浓度达到0.08%，人会在两小时内昏迷致死。

中毒表现：轻度中毒：表现为头晕、眼花、剧烈头痛、耳鸣、颈部有压迫感和搏动感会让你感到恶心、呕吐、心悸、四肢无力等症状，但没有昏迷，此时需要立即离开中毒现场，吸入新鲜空气或进行适当处理，症状很快就会消失。

中度中毒：除上述症状外，还表现为初期多汗、烦躁、步态不稳和皮肤黏膜苍白，并随着中毒的加重，全身出现樱桃红，伴有两颊、胸部和大腿内侧明显，意识朦胧甚至昏迷。如果能及时抢救，可以很快苏醒，一般没有明显的并发症和继发症状。

重度中毒：除中度中毒的部分或全部症状外，患者还会迅速进入不同程度的昏迷状态，可持续数小时至数昼夜，常伴有牙齿紧闭、强直性全身痉挛、尿失禁和病理反射。常伴有中毒性脑病、心肌炎、吸入性肺炎、肺水肿和电解质紊乱等。

一氧化碳暴露不仅危害人畜，还会抑制绿色植物的光合作用，阻碍二氧化碳等气体的吸收和循环，造成空气污染，加速温室效应，直接或间接影响人类生产、生活和健康。

人体：一氧化碳过去被认为是对生物有毒的气体，但从20世纪80年代开始，科学研究发现，生物体内的血红素在血红素加氧酶的作用下，可以被氧化分解成极微量的一氧化碳。这种内源性一氧化碳具有神经信息传递的功能，可以介导一些生理和病理活动。发挥生物效应后，由血红蛋白转运，从肺部排出。它与血压调控、肌肉松弛、激素的释放、疼痛与嗅觉的发生有关，也起到维持血管容量和心肌保护的作用。

微生物：空气中的细菌可以在高浓度的一氧化碳下存活，细菌培养物可以用一氧化碳鼓泡，毒性很小。也有相关研究表明一氧化碳是由宿主巨噬细胞产生的“迫使细菌产生三磷酸腺苷”这是巨噬细胞的风险相关分子模型。细菌来源的ATP与巨噬细胞上的嘌呤能受体结合，导致炎症体的活化，从而驱动病原体的清除。

物理性质

一氧化碳是一种无色无味的气体，不容易液化和凝固。一氧化碳微溶于水，在20℃时为2.3ml/100ml，溶于苯、乙醇、醋酸和氯化亚铜。它的摩尔质量是28.010g/摩尔，密度为1.25g/cm3，熔点为-205℃，沸点是-191℃和25℃时的蒸汽压是1.自燃温度为605℃。

化学性质

还原性：在高温下，一氧化碳可以从许多金属氧化物和还原金属中夺取氧。在室温下，一氧化碳还能还原某些化合物中的金属离子。例如：一氧化碳可以制成二氯化钯溶液、银氨溶液变黑，反应非常灵敏，可以用来检测微量一氧化碳的存在。在高温下，一氧化碳可与氧气发生剧烈反应，生成二氧化碳。

配位反应：一氧化碳可以和许多过渡金属一起生成金属羰基化合物

与单质反应：一氧化碳很容易和氧气发生反应、氢、硫以及卤素氟、氯、溴相化合。一氧化碳在空气中燃烧产生二氧化碳。一氧化碳和氢气反应生成甲醇或一些有机化合物。一氧化碳与硫反应生成硫化羰。一氧化碳能与卤氟反应、氯、溴反应生成碳酰卤，碳酰卤易水解，与氨反应生成尿素。

酸性：一氧化碳的酸性很弱，在一定压力和加热条件下与碱反应生成甲酸盐。在高压下，一氧化碳与水反应生成甲酸，因此可以认为一氧化碳是甲酸的酸酐。

与醇反应：一氧化碳与醇的反应可用于生产羧酸。一氧化碳与甲醇反应生成羧酸是一氧化碳化学应用中的重要反应之一。

与不饱和烃反应：合成气与不饱和烃及其衍生物的加氢甲酰化是另一种重要的一氧化碳羰基化反应。一氧化碳、水（或醇）与不饱和烃的反应成为Raphael反应，或烃氧基化反应，用醇代替水的反应称为氢酯基化反应。一氧化碳、氧气与不饱和烃反应生成羧酸或羧酸酯。

一氧化碳

实验室制法

①甲酸滴入热的浓硫酸溶液中进行脱水，生成一氧化碳。

②草酸晶体和浓硫酸共热，生成一氧化碳和二氧化碳的混合气体，其中的二氧化碳可以通过固体氢氧化钠除掉，从而得到纯的一氧化碳气体。

③锌粉和碳酸钙在加热的条件下生成一氧化碳。

工业制法

工业上制备一氧化碳的主要来源为水煤气、发生煤炉气和煤气。

①水煤气是氢气和一氧化碳的混合气体，由空气和水蒸气交替通过赤热的碳层反应得到。

②发生煤炉气是一氧化碳和氮气各占二分之一的混合气体，由有限量的空气通过赤热的碳层反应得到。

③煤气是一氧化碳、氢气、甲烷和二氧化碳的混合气体。

杂化轨道理论解释：在CO分子中，碳原子采用sp杂化与氧原子成键。碳原子两个p轨道上的电子可以与氧原子两个成单p轨道上的电子形成一个键和一个键，氧原子上成对的p电子还可以与碳原子上的一个空的2p轨道形成一个配位键。

分子轨道理论解释：C原子核外有4个价电子，其电子结构式为2s22p2；氧原子核外有6个价电子，其电子结构式为2s22p4。由于碳原子和氧原子的相应原子轨道能量很近，因此互相重叠形成CO分子的分子轨道。

燃气：一氧化碳可以在空气或氧气中燃烧，释放出大量热，与燃煤相比，一氧化碳具有热值高、清洁卫生、污染少和使用方便等优点。所以一氧化碳是很好的工业燃气和民用生活燃气。燃料电池不但能用氢气作燃料，还可利用一氧化碳等作燃料。如在工作温度为650℃的熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气作负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，用一定比例的碳酸锂和碳酸钠，低熔点混合物作电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的。

化工：一氧化碳是重要的碳基合成有机化工产品原料，如从一氧化碳出发可合成出甲醇、甲酸、醋酸、醋酸酐、二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、光气、聚氨酯、草酸酯和金属羰基化合物等多种高附加值产品。

冶金：一氧化碳在冶金工业精炼中是一种重要的还原剂。例如钢铁生产中，常用焦炭作还原剂，故实际最后起还原铁矿石作用的主要是一氧化碳而不是焦炭。同时冶金工业上为了减少燃煤时产生的硫的氧化物对空气和水质的污染，常用氨水、熟石灰的乳浊液或生石灰等吸收二氧化硫。有时也利用一氧化碳来还原烟道气中的二氧化硫，并回收得到硫。

医药：据英国广播公司2007年10月份报道，英国谢菲尔德大学的研究人员发明了使用一氧化碳帮助器官移植的新方法。该方法提高移植器官的成活率，克服了传统的一氧化碳吸入法有导致患者和医务人员意外吸入高剂量一氧化碳而中毒的风险。实验室试验显示这种方法前景良好。

食品包装：CO对脱氧肌红蛋白的亲和力远远大于O2，故生成比氧合肌红蛋白更加稳定的碳氧肌红蛋白，使肉产生吸引人的樱桃色。在无氧混合气体中充入少量CO（≤0.4%）形成的CO气调（CO-MAP）有非常好的护色效果但是当碳氧肌红蛋白暴露在无CO的气氛中，CO将会从肌红蛋白中分解出来，成为游离状态。CO的毒性及所生成的碳氧肌红蛋白的稳定性导致其在食品包装的运用过程中存在争议。 

泄露与消防：当一氧化碳发生泄露与火灾时，人员需撤离至上风处，并立即隔离150m。切断火源时，应急处理人员需戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源，合理通风，加速扩散，喷雾状水稀释、溶解，构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。将漏出气用排风机送至空旷地方或用管路导至炉中、凹地梵之。漏气容器要处理，修复、检验后再用。切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

急救措施：将病人移到空气新鲜的地方，松解衣服。对呼吸心跳停止者立即行人工呼吸和胸外心脏按压，并肌内注射呼吸兴奋药，洛贝林或二甲弗林等，同时给氧。昏迷者针刺人中、十宣、涌泉等穴。病人自主呼吸、心跳恢复后方可送医院。