一氧化碳是怎么形成的
一氧化碳是怎么形成的
一氧化碳，分子式CO，是無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)味、含劇毒的無(wú)機(jī)化合物氣體，比空氣略輕。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹一氧化碳的相關(guān)知識(shí)。
一氧化碳是怎么形成的：
生成機(jī)理
一氧化碳是大氣中分布最廣和數(shù)量最多的污染物，也是燃燒過(guò)程中生成的重要污染物之一。大氣中的CO主要來(lái)源是內(nèi)燃機(jī)排氣，其次是鍋爐中化石燃料的燃燒。
CO是含碳燃料燃燒過(guò)程中生成的一種中間產(chǎn)物，最初存在于燃料中的所有碳都將形成CO。CO的形成和破壞過(guò)程都是受化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理所控制，是碳?xì)淙剂先紵^(guò)程中基本反應(yīng)之一，它的生成機(jī)理為：
RH → R → RO₂ → RCHO → RCO → CO
式中R為碳?xì)渥杂苫鶊F(tuán)。反應(yīng)中的RCO原子團(tuán)主要通過(guò)熱分解生成CO，也可以氧化碳?xì)浠鶊F(tuán)R后生成CO。燃燒過(guò)程中CO氧化成CO₂的速率要比CO生成速率低，因此在碳?xì)浠锘鹧嬷蠧O的基本氧化反應(yīng)為：
碳?xì)浠锘鹧嬷蠧O的基本氧化反應(yīng)
CO是不完全燃燒的產(chǎn)物之一。若能組織良好的燃燒過(guò)程，即具備充足的氧氣、充分的混合，足夠高的溫度和較長(zhǎng)的滯留時(shí)間，中間產(chǎn)物CO最終會(huì)燃燒完畢，生成CO₂或H₂O。因此，控制CO的排放不是企圖抑制它的形成，而是努力使之完全燃燒。
研究表明，碳?xì)淙剂虾涂諝獾念A(yù)混燃燒火焰中，由于CO的生成速率很快，在火焰區(qū)CO濃度迅速上升到最大值，該最大值通常比反應(yīng)混合物在絕熱燃燒時(shí)的平衡值要高，隨后CO濃度緩慢地下降到平衡值。因此，從燃燒設(shè)備的排氣中檢測(cè)的CO含量要比在燃燒室中最大值低，但明顯地大于排氣狀態(tài)下平衡值。這表明化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制著CO的生成和破壞。
毒性介紹
一氧化碳是無(wú)色，無(wú)臭，無(wú)味氣體，但吸入對(duì)人體有十分大的傷害。它會(huì)結(jié)合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白，碳氧血紅蛋白不能提供氧氣給身體組織。這種情況被稱(chēng)為血缺氧。濃度低至667ppm可能會(huì)導(dǎo)致高達(dá)50%人體的血紅蛋白轉(zhuǎn)換為羰合血紅蛋白，可能會(huì)導(dǎo)致昏迷和死亡。而香煙中亦含有一氧化碳。 最常見(jiàn)的一氧化碳中毒癥狀，如頭痛，惡心，嘔吐，頭暈，疲勞和虛弱的感覺(jué)。一氧化碳中毒中毒癥狀包括視網(wǎng)膜出血，以及異常櫻桃紅色的血。 暴露在一氧化碳中可能?chē)?yán)重?fù)p害心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，會(huì)有后遺癥。一氧化碳可能令孕婦胎兒產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。
中毒癥狀
一氧化碳中毒癥狀表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
一是輕度中毒 。 患者可出現(xiàn)頭痛、頭暈、失眠、視物模糊、耳鳴、惡心、嘔吐、全身乏力、心動(dòng)過(guò)速、短暫昏厥。血中碳氧血紅蛋白含量達(dá)10%～20%。
二是中度中毒。除上述癥狀加重外，口唇、指甲、皮膚粘膜出現(xiàn)櫻桃紅色，多汗，血壓先升高后降低，心率加速，心律失常，煩躁，一時(shí)性感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)分離(即尚有思維，但不能行動(dòng))。癥狀繼續(xù)加重，可出現(xiàn)嗜睡、昏迷。血中碳氧血紅蛋白約在30%～40%。經(jīng)及時(shí)搶救，可較快清醒，一般無(wú)并發(fā)癥和后遺癥。
三是重度中毒?；颊哐杆龠M(jìn)入昏迷狀態(tài)。初期四肢肌張力增加，或有陣發(fā)性強(qiáng)直性痙攣;晚期肌張力顯著降低，患者面色蒼白或青紫，血壓下降，瞳孔散大，最后因呼吸麻痹而死亡。經(jīng)搶救存活者可有嚴(yán)重合并癥及后遺癥。
后遺癥
中、重度中毒病人有神經(jīng)衰弱、震顫麻痹、偏癱、偏盲、失語(yǔ)、吞咽困難、智力障礙、中毒性精神病或去大腦強(qiáng)直。部分患者可發(fā)生繼發(fā)性腦病。
中毒劑量
空氣中的一氧化碳濃度達(dá)到50ppm時(shí)，健康成年人可以承受8小時(shí); 達(dá)到200ppm時(shí)，健康成年人2～3小時(shí)后，輕微頭痛、乏力;達(dá)到400ppm時(shí)，健康成年人1～2小時(shí)內(nèi)前額痛，3小時(shí)后威脅生命; 到800ppm時(shí)，健康成年人45分鐘內(nèi)，眼花、惡心、痙攣，2小時(shí)內(nèi)失去知覺(jué)，2～3小時(shí)內(nèi)死亡;達(dá)到1600ppm時(shí)，健康成年人20分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，1小時(shí)內(nèi)死亡;達(dá)到3200ppm時(shí)，健康成年人5～10分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，25～30分鐘內(nèi)死亡; 達(dá)到6400ppm時(shí)，健康成年人1～2分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心，10～15分鐘死亡; 達(dá)到12800ppm時(shí)，健康成年人1～3分鐘內(nèi)死亡。
有益用處
上世紀(jì)60年代，人們就知道身體組織受毒素，紫外線(xiàn)輻射，激素和藥物等侵害時(shí)，血紅素加氧酶-1(簡(jiǎn)稱(chēng)HO-1)會(huì)及時(shí)對(duì)抗相應(yīng)的受傷和感染，此時(shí)體內(nèi)會(huì)自然地產(chǎn)生少量的一氧化碳.不過(guò)，當(dāng)時(shí)人們都認(rèn)為一氧化碳是組織代謝的副產(chǎn)品.
然而，美國(guó)科學(xué)家所羅門(mén)·辛德在1993年提出，一氧化碳在人體中扮演了一個(gè)有意義的角色.它有協(xié)助一氧化氮管理人體內(nèi)部器官的功能，例如大腸的收縮，胃的排空等.但是，研究人員作了很多的努力之后，還是沒(méi)有檢查出一氧化碳在人體中的準(zhǔn)確作用.
由于一氧化碳對(duì)人體有益，一些科學(xué)家想把它用于臨床治療.然而，一氧化碳是有毒氣體，使用稍有不當(dāng)，就會(huì)對(duì)人類(lèi)造成危害.一氧化碳能緊緊結(jié)合紅細(xì)胞中的血紅蛋白，形成羧化血紅蛋白，使氧氣無(wú)法載運(yùn)到全身.當(dāng)人體內(nèi)20%左右的血紅蛋白轉(zhuǎn)變成羧化血紅蛋白時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)惡心，嘔吐和暈倒的情況;當(dāng)人體內(nèi)40%左右的血紅蛋白轉(zhuǎn)變成羧化血紅蛋白時(shí)，就會(huì)奪人性命.因此，有科學(xué)家反對(duì)把一氧化碳引入對(duì)人類(lèi)的臨床治療.但美國(guó)的奧古斯丁·喬和弗里茨·貝奇稱(chēng)，醫(yī)藥界不該這么快拒絕一氧化碳的治療潛力，一氧化碳療法是緊急情況下最好的方法.
2001年上半年，喬和貝奇領(lǐng)導(dǎo)的研究小組指出，患者吸入微量一氧化碳有助于防止器官的排斥反應(yīng).他們?cè)谶M(jìn)行老鼠心臟移植時(shí)，用一種叫"卟啉"的化學(xué)藥品將HO-1封閉，一星期內(nèi)老鼠有排斥移植的反應(yīng)產(chǎn)生.但如果將老鼠置于含微量一氧化碳的空氣中，則可以幸存.也就是說(shuō)，吸入動(dòng)物體內(nèi)的微量一氧化碳可以完成H0-1所能完成的任務(wù).這個(gè)實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明，20世紀(jì)60年代人們?cè)谘芯縃O-1時(shí)發(fā)現(xiàn)的一氧化碳不是代謝廢物，而是在HO-1的作用下，人體為生理防御反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體.
2001年年底，美國(guó)的大衛(wèi)·平斯基的實(shí)驗(yàn)表明，一氧化碳對(duì)肺移植手術(shù)也大有幫助.平斯基改變了一些老鼠的遺傳特性，使它們?nèi)鄙僦圃霩O-1的基因，然后讓它們和正常的老鼠一起進(jìn)行模擬的肺移植手術(shù).平斯基用夾子截?cái)喙?yīng)到老鼠左肺的血流，一小時(shí)后讓它們重新恢復(fù)流動(dòng).結(jié)果正常老鼠的生存率為90%，而所有改變過(guò)基因的老鼠皆死于產(chǎn)生在肺中的血塊.在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)平斯基給改變過(guò)基因的老鼠呼吸微量的一氧化碳后，只有一半老鼠死于非命。近10年，每年有數(shù)千人進(jìn)行肺移植手術(shù)，失敗率為30%，比其他器官移植的失敗率要高，比如，腎移植的失敗率只有10%.因此，醫(yī)藥學(xué)家希望把一氧化碳的治療作用引入到肺移植手術(shù)中，也有一些醫(yī)生把一氧化碳用于臨床手術(shù)中，取得了一定效果。