Wikipedia

Karbon monoksida

sebatian kimia serta gas beracun
(Dilencongkan daripada Carbon monoxide)

Karbon monoksida ialah sejenis gas yang tidak berwarna, berbau dan berasa yang kurang padat sedikit daripada udara dengan formula kimia CO. Ia toksik kepada manusia dan haiwan apabila didapati dalam kepekatan tinggi, namun ia juga dihasilkan dalam jumlah yang sedikit dalam metabolisma haiwan biasa, dan dipercayai memiliki beberapa fungsi biologi biasa. Dalam atmosfera, keterdapatannya berbeza mengikut tempat, ia berjangka hayat pendek dan mempunyai peranan dalam penghasilan ozon paras bumi.

Karbon monoksida
Model rangka dawai karbon monoksida
Model bola dan batang karbon dioksida
Model bola dan batang karbon dioksida
Model isi ruang karbon monoksida
Model isi ruang karbon monoksida
Nama
Nama IUPAC pilihan
Carbon monoxide
(karbon monoksida)
Nama lain
Karbon monooksida
Karbonus oksida
Karbon(II) oksida
Karbonil
Pengecam
Imej model 3D Jmol
3587264
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.010.118
Nombor EC
  • 211-128-3
421
KEGG
MeSH Carbon+monoxide
Nombor RTECS
  • FG3500000
UNII
Nombor PBB 1016
  • InChI=1S/CO/c1-2 ☑Y
    Key: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N ☑Y
  • InChI=1/CO/c1-2
    Key: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYAT
  • [C-]#[O+]
Sifat
CO
Jisim molar 28.010 g/mol
Rupa bentuk gas tidak berwarna
Bau tidak berbau
Ketumpatan 789 kg/m3, cecair
1.250 kg/m3 pada 0 °C, 1 atm
1.145 kg/m3 pada 25 °C, 1 atm
Takat lebur −205.02 °C (−337.04 °F; 68.13 K)
Takat didih −191.5 °C (−312.7 °F; 81.6 K)
27.6 mg/1 L (25 °C)
Keterlarutan boleh larut dalam kloroform, asid asetik, etil asetat, etanol, ammonium hidroksida, benzena
1.04 atm-m3/mol
1.0003364
Momen dwikutub 0.122 D
Termokimia
Muatan haba tentu, C 29.1 J/K mol
Entropi molar
piawai So298 		197.7 J·mol−1·K−1
−110.5 kJ·mol−1
−283.4 kJ/mol
Bahaya
Bahaya-bahaya utama Beracun melalui sedutan[1]
MSDS ICSC 0023
Piktogram GHS GHS02: FlammableGHS06: ToxicGHS08: Health hazard
Perkataan isyarat GHS Danger
H220, H331, H360, H372
P201, P202, P210, P260, P261, P264, P270, P271, P281, P304+340, P308+313, P311, P314, P321, P377, P381, P403, P403+233, P405, P501
NFPA 704 (berlian api)
Takat kilat −191 °C (−311.8 °F; 82.1 K)
609 °C (1,128 °F; 882 K)
Had letupan 12.5–74.2%
Dos maut (LD) atau kepekatan dos maut (LC)
  • 8636 ppm (tikus, 15 min)
  • 5207 ppm (tikus, 30 min)
  • 1784 ppm (tikus, 4 jam)
  • 2414 ppm (tikus, 4 jam)
  • 5647 ppm (tikus Belanda, 4 jam)[2]
  • 4000 ppm (manusia, 30 min)
  • 5000 ppm (manusia, 5 min)[2]
NIOSH (Had pendedahan kesihatan AS):[1]
TWA 50 ppm (55 mg/m3)
REL (Disyorkan)
  • TWA 35 ppm (40 mg/m3)
  • C 200 ppm (229 mg/m3)
1200 ppm
Sebatian berkaitan
Anion lain
 Karbon monosulfida
Kation lain
 Silikon monoksida
Germanium monoksida
Tin(II) oksida
Plumbum(II) oksida
Oksida karbon berkaitan
 Karbon dioksida
Karbon suboksida
Oksokarbon
Kecuali jika dinyatakan sebaliknya, data diberikan untuk bahan-bahan dalam keadaan piawainya (pada 25 °C [77 °F], 100 kPa).
 ☑Y pengesahan (apa yang perlu: ☑Y/N?)
Rujukan kotak info

Karbon monoksida terdiri daripada satu atom karbon dan satu atom oksigen yang dihubungkan oleh ikatan ganda tiga yang terdiri daripada dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen datif. Ia merupakan oksokarbon yang paling ringkas, dan bersifat isoelektronik dengan ion sianida dan molekul nitrogen. Dalam kompleks koordinasi, ligand karbon monoksida dinamakan karbonil.

Karbon monoksida dihasilkan daripada pengoksidaan separa sebatian yang mengandungi karbon; ia terhasil apabila jumlah oksigen tidak mencukupi untuk menghasilkan karbon dioksida (CO2), seperti ketika mengendalikan dapur gas atau enjin pembakaran dalaman dalam ruang tertutup. Dengan kehadiran oksigen, dan mengambil kira kepekatan dalam atmosfera, karbon monoksida terbakar dengan api biru dan membentuk karbon dioksida.[5] Gas batu arang yang digunakan secara meluas sebelum tahun 1960-an bagi pencahayaan dalam rumah, memasak, dan pemanasan mempunyai karbon monoksida sebagai bahagian bahan api yang penting. Sesetengah proses dalam teknologi moden seperi peleburan besi masih menghasilkan karbon monoksida sebagai bahan sampingan.[6]

Di seluruh dunia, sumber terbesar karbon monoksida adalah daripada sumber semula jadi, kerana tindak balas fotokimia di troposfera yang menjana kira-kira 5 × 1012 kilogram sebatian ini setahun.[7] Sumber semula jadi CO lain termasuklah gunung berapi, kebakaran hutan dan bentuk-bentuk pembakaran lain.

Dalam biologi, karbon monoksida terhasil secara semula jadi oleh tindakan hem oksigenase 1 dan 2 pada hem daripada penguraian hemoglobin. Proses ini menghasilkan jumlah tertentu karboksihemoglobin dalam badan manusia biasa, walaupun mereka tidak bernafas sebarang karbon monoksida. Selepas laporan pertamapada tahun 1993 yang mengatakan bahawa karbon monoksida ialah pengutus saraf (neurotransmiter) biasa[8][9] dan juga sebagai salah satu daripada tiga gas yang memodulat tindak balas radang dalam badan (dua yang lain ialah nitrik oksida dan hidrogen suldifa), karbon monoksida telah menerima banyak perhatian klinikal sebagai pengatur biologi. Dalam banyak tisu, ketiga-tiga gas ini diketahui bertindak sebagai antiradang, vasolidator, dan penggalak pertumbuhan neovaskular.[10] Ujian klinikal jumlah kecil karbon monoksida sebagai ubat sedang dijalankan.

Sejarah

sunting

Aristotle (384-322 SM) pertama kali merekod bahawa pembakaran arang batu mengeluarkan wasap bertoksik. Ada satu kaedah hukuman purba di mana pesalah dikurung dalam bilik mandi yang diisi dengan arang batu yang membara. Apa yang tidak diketahui ialah kaedah kematian. Galen (129-199 M) membuat spekulasi bahawa terdapat perubahan komposisi udara yang membawa bahaya apabila disedut.[11] Pada 1776, ahli kimia Perancis, de Lassone, menghasilkan CO dengan memanaskan zink oksida dengan kok, tetapi beliau silap membuat kesimpulan bahawa gas yang terhasil adalah hidrogen kerana ia terbakar dengan api biru. Gas ini dikenalpasti sebagai satu sebatian yang mengandungi karbon dan oksigen oleh ahli kimia Scotland, William Cumberland Cruikshank pada tahun 1800.[12][13] Ciri-ciri toksiknya pada anjing telah dikaji secara mendalam oleh Claude Bernard sekitar tahun 1846.[14]

Ketika Perang Dunia Kedua, campuran gas yang turut mengandungi karbon dioksida digunakan untuk menggerakkan kenderaan bermotor di kawasan dunia di mana petrol dan diesel jarang didapati. Penjana gas kayu atau kayu arang luaran (dengan beberapa pengecualian) dipasang, dan campuran nitrogen dalam atmosfera, karbon monoksida dan sejumlah kecil gas-gas lain yang dihasilkan melalui penggasan disalurkan melalui paip ke dalam pencampur gas. Campuran gas yang dihasilkan oleh proses ini dikenali sebagai gas kayu. Karbon monoksida juga digunakan dalam skala kecil ketika Holokus di beberapa kem penghapusan Nazi, yang paling terkenal oleh van gas di Chelmno, dan dalam program "euthanasia" Action T4.[15]

Ciri-ciri molekul

sunting

Karbon monoksida mempunyai jisim mol 28.0, maka ia ringan sedikit daripada udara yang mempunyai jisim mol 28.8. Menurut hukum gas ideal, CO sepatutnya kurang tumpat berbanding udara. Namun, kedua-dua gas tidak bersifat "ideal", oleh itu kedua-duanya tidak mempunyai ketumpatan tepat yang diramalkan dengan hukum gas ideal.

Panjang ikatan antara atom karbon dan atom oksigen ialah 112.8 pm. Panjang ikatan ini bersamaan dengan panjang ikatan ganda tiga seperti yang wujud dalam molekul nitrogen (N2) yang mempunyai panjang ikatan yang sama dan jisim molekul yang hampir serupa. Ikatan ganda dua karbon—oksigen adalah lebih panjang, misalnya 120.8 pm dalam formaldehida. Takat didih (82 K) dan takat lebur (68 K) karbon monoksida juga lebih kurang sama dengan N2 (77 K dan 63 K, mengikut urutan). Tenaga penceraian ikatan bagi karbon monoksida pula adalah lebih kuat daripada N2 (1072 kJ/mol berbanding 942 kJ/mol), dan ini merupakan salah satu ikatan kimia terkuat yang diketahui.

Keadaan elektronik asas karbon monoksida ialah keadaan singlet kerana tidak ada elektron yang tidak berpasangan.

Pengikatan dan momen dwikutub

sunting

Keseluruhannya, karbon dan oksigen mempunyai sejumlah 10 elektron valens dalam karbon monoksida. Untuk memuaskan hukum oktet bagi atom karbon, kedua-dua atom membentuk ikatan ganda tiga, dengan enam elektron yang dikongsi dalam tiga orbital molekul pengikatan. Ini berbeza daripada ikatan ganda dua yang biasa ditemui dalam sebatian karbonil organik. Oleh kerana dua daripada elektron yang dikongsi datangnya daripada atom oksigen dan hanya dua sahaja elektron daripada atom karbon, salah satu orbital pengikatan diduduki oleh dua elektron daripada oksigen dan membentuk ikatan dwikutub atau ikatan datif. Ini menyebabkan pengutuban C ← O molekul itu, dengan sedikit cas negatif pada karbon dan sedikit cas positif pada oksigen. Dua lagi orbital pengikatan diduduki oleh satu elektron daripada karbon dan oksigen, dan membentuk ikatan kovalen (berkutub) dengan pengutuban C → O yang terbalik, kerana oksigen lebih elektronegatif daripada karbon. Dalam molekul karbon monoksida bebas, cas negatif bersih δ- kekal di sebelah karbon dan molekul ini memiliki momen dwikutub 0.122 D.

Oleh itu, molekul ini tidak simetri: oksigen mempunyai kepadatan elektron yang lebih berbanding karbon, dan juga sedikit bercas positif berbanding karbon yang sedikit bercas negatif. Sebaliknya, molekul nitrogen isoelektronik tidak ada momen dwikutub.

Jika karbon monoksida bertidak sebagai ligand, kekutuban molekul ini boleh terbalik dengan cas negatif bersih di sebelah oksigen, bergantung kepada struktur kompleks koordinatan.

Kekutuban ikatan dan keadaan pengoksidaan

sunting

Kajian teori dan uji kaji menunjukkan bahawa momen dwikutub menghala daripada hujung karbon yang lebih negatif ke hujung oksigen yang lebih positif meskipun oksigen mempunyai keelektronegatifan yang lebih tinggi. Tiga ikatan molekul ini sebenarnya adalah ikatan kovalen berkutub yang sangat terkutub. Pengutuban yang dikira ke arah atom oksigen ialah 71% bagi ikatan σ dan 77% bagi kedua-dua ikatan π.

Keadaan pengoksidaan karbon dalam karbon monoksida ialah +2 bagi setiap satu struktur ini. Ia dikira dengan mengira yang semua elektron pengikatan dimiliki oksigen yang lebih elektronegatif. Hanya dua elektron bukan pengikatan pada karbon yang dimiliki karbon. Dengan ini, karbon hanya mempunyai dua elektron valens dalam molekul ini berbanding empat dalam atom karbon bebas.

Ciri-ciri biologi dan fisiologi

sunting

Ketoksikan

sunting
Rencana utama: Keracunan karbon monoksida

Keracunan karbon monoksida ialah jenis keracunan udara pembawa maut yang paling biasa di banyak negara. Karbon monoksida tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, tetapi sangat beracun. Ia bergabung dengan hemoglobin dan membentuk karboksihemoglobin yang merampas tempat dalam hemoglobin yang biasanya membawa oksigen, tetapi tidak efektif bagi penghantaran oksigen ke tisu badan. Kepekatan serendah 667 ppm boleh menyebabkan 50% daripada hemoglobin badan bertukar kepada karboksihemoglobin. Tahap 50% karboksihemoglobin boleh menyebabkan sawan, koma, dan kematian.

Lihat juga

sunting

Rujukan

sunting
  1. ^ a b NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0105" (dalam bahasa Inggeris). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  2. ^ a b "Carbon monoxide". Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH). Institut Kebangsaan untuk Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan (NIOSH).
  3. ^ Richard, Pohanish (2012). Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (ed. 2). Elsevier. m/s. 572. ISBN 978-1-4377-7869-4. Dicapai pada 5 September 2015.
  4. ^ "Carbon Monoxide - CAMEO Chemicals". cameochemicals.noaa.gov. US NOAA Office of Response and Restoration.
  5. ^ Thompson, Mike. Carbon Monoxide – Molecule of the Month, Winchester College, UK.
  6. ^ 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. m/s. 36. ISBN 0-13-701544-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. ^ 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.
  8. ^ 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.
  9. ^ Kolata, Gina (January 26, 1993). "Carbon Monoxide Gas Is Used by Brain Cells As a Neurotransmitter". The New York Times. Dicapai pada May 2, 2010.
  10. ^ Li, L; Hsu, A; Moore, PK (2009). "Actions and interactions of nitric oxide, carbon monoxide and hydrogen sulphide in the cardiovascular system and in inflammation—a tale of three gases!". Pharmacology & therapeutics. 123 (3): 386–400. doi:10.1016/j.pharmthera.2009.05.005. PMID 19486912.
  11. ^ Penney, David G. (2000) Carbon Monoxide Toxicity, CRC Press, p. 5, ISBN 0-8493-2065-8.
  12. ^ 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.
  13. ^ 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.
  14. ^ Waring, Rosemary H.; Steventon, Glyn B. and Mitchell, Steve C. (2007). Molecules of death. Imperial College Press. m/s. 38. ISBN 1-86094-814-6.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  15. ^ Kitchen, Martin (2006). A history of modern Germany, 1800–2000. Wiley-Blackwell. m/s. 323. ISBN 1-4051-0041-9.

Pautan luar

sunting
Diambil daripada "https://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Karbon_monoksida&oldid=5810148"