一氧化碳

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摩尔质量28.01gmol物质状态 气态的 密度 1.25千克米(0°C,1013毫巴) 熔点 −205.07°C 沸点 −191.5°C 溶解度 30毫克l水中(20°C) 偶极矩 0.10980D(3.66310C·m) 一氧化碳,是一种碳和氧的化合物,分子式为CO。一氧化碳是一种无色、无嗅、无味、有毒的气体。除其他外,它发生在氧气供应不足的情况下含碳物质的不完全燃烧。形式上,该气体是甲酸酐,...

一氧化碳

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摩尔质量28.01 g mol物质状态

气态

密度

1.25 千克米(0 °C,1013 毫巴)

熔点

−205.07 °C

沸点

−191.5 °C

溶解度

30 毫克 l 水中 (20 °C)

偶极矩

0.10980 D (3.663 10 C·m)

一氧化碳,是一种碳和氧的化合物分子式为CO。 一氧化碳是一种无色、无嗅、无味、有毒的气体。 除其他外,它发生在氧气供应不足的情况下含碳物质的不完全燃烧。 形式上,该气体是甲酸酐,但它几乎不溶于水。

一氧化碳易燃,与氧气在蓝色透明火焰中燃烧生成二氧化碳。 它在高温下非常活泼,可与各种过渡金属反应形成羰基金属。 一氧化碳与反应生成硫化碳,与碱金属氢氧化物生成甲酸盐,与卤素如氟或氯反应生成碳酰卤如碳酰氟或光气。 一氧化碳与偶氮化合物反应生成异氰酸酯,与氨反应生成有毒的甲酰胺。 作为合成气的组分,在费托合成中反应生成各种烃类及其氧化产物。 也用于合成甲醇异丁醇。 作为城市燃气的组成部分,直到 20 世纪下半叶,它一直在德国用作燃料和照明气体。

这种气体有毒,因为它与血红蛋白的结合比与氧气的结合更强,从而阻止氧气通过血液运输。 一氧化碳中毒常是矿山吸入有毒气体后烟气中毒和矿山病的局部过程; 它可能会在短时间内致命。

历史

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早在公元前 1000 年。 一氧化碳的还原作用被用于在不知道气体性质的情况下冶炼金属矿石的所谓窑炉。

出现次数

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大气沉积物

地球大气中一氧化碳的平均浓度约为十亿分之一体积。 大气层总共含有约 400 兆吨 (Mt)。 在北半球,今天的平均浓度为 140 ppbv,而工业化之前约为 90 ppbv。 在南半球,平均浓度保持在 50 ppbv 的自然水平。

一氧化碳的平均大气寿命约为两个月。 最重要的反应是与大气中的羟基自由基发生反应,每年将 2300 Mt (2000–2800 Mt) 一氧化碳氧化成二氧化碳。 土壤每年为 CO 氧化贡献约 300 Mt(200-600 Mt)。 氧化速率取决于羟基自由基的浓度,随着太阳辐射的增加和水蒸气含量的增加,羟基自由基的浓度会增加。 在热带地区,寿命约为一个月,在温带和北纬地区,夏季为两个月,冬季为一年多。 需要大约一年的平均大气寿命才能使北半球和南半球之间的一氧化碳浓度相等。 因此,北半球较高的人为排放导致半球之间的浓度存在明显差异。 由于印度季风和大都市地区排放等天气影响,浓度存在相当大的区域差异。

全球范围内,每年约有 2500 兆吨 (2000–2900 Mt) 一氧化碳进入或形成于大气中。 其中大约一半是由化石燃料生物质的不完全燃烧引起的,包括森林和灌木丛火灾。 另一大部分仅通过甲烷或其他挥发性有机化合物等碳氢化合物的氧化在大气中形成。 总的来说,约60%的一氧化碳是人造的,其余的是天然来源。

有关全球排放率的信息基于估计,并受不确定因素影响。 交通产生的一氧化碳排放量为 500 公吨(300-600 公吨),固定式化石燃料发电厂排放量为 100 公吨(80-200 公吨),生物质燃烧为 600 公吨(300-800 公吨)。 甲烷的氧化产生 600 Mt(400-800 Mt),而其他挥发性有机化合物的分解产生 500 Mt(300-700 Mt)。 其他生物来源每年释放约 200 公吨(100-400 公吨),土壤约 30 公吨,海洋约 10 公吨。

土壤既可以是一氧化碳的源,也可以是汇。 在干旱地区,土壤会散发出一氧化碳,推测是由于有机物在光照和高温的影响下发生非生物分解。 在干旱地区之外,原核生物的降解占主导地位,这取决于土壤中的氧气和水含量,通过还原为甲烷(甲烷形成物)或通过氧化为二氧化碳。

海洋相对于一氧化碳是过饱和的。 在大西洋,浓度大约是大气平衡浓度的 10 到 40 倍,生物源被认为是原因。 因此,海洋是大气中一氧化碳的来源,估计占燃烧释放量的 5% 到 29%。

在夏威夷火山的气体中测得浓度为 3700 ppm(百万分之一)一氧化碳。 火山在全球资产负债表中没有任何作用。

一氧化碳

一氧化碳的主要红外吸收带位于波数2143 cm(波长约4.67 µm),远离地球红外辐射的光谱xxx值,波数约1000 cm(10微米)。 因此,一氧化碳通过直接吸收对温室效应的贡献很小。 在对流层中,甲烷等碳化合物也会通过羟基被氧化成二氧化碳。 一氧化碳也是甲烷氧化过程中的中间产物。 一氧化碳对温室效应的影响在于它作为这些羟基自由基的汇的重要性,这些羟基自由基不再可用于直接温室气体(如甲烷)的转化。 甲醇是地球大气中仅次于甲烷的第二大有机气体,浓度范围为 0.1 至 10 ppbv,也是一氧化碳的重要大气来源,植物排放的大部分甲醇。

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