Monóxido de carbono (CO)
El monóxido de carbono es un gas tóxico, inodoro, incoloro e insípido, parcialmente soluble en agua, alcohol y benceno, resultado de la oxidación incompleta del carbono durante el proceso de combustión. Consta de un átomo de carbono unido mediante enlace covalente (con una longitud de 0,1128 nm) a un átomo de oxígeno (CO).
El nitrógeno molecular (N2) tiene una estructura isoelectrónica al CO, lo que hace que ambos compuestos posean un comportamiento semejante, aunque este último es más reactivo.
Propiedades
El monóxido de carbono fue descubierto por el químico francés de Lassone en 1776 mientras calentaba óxido de cinc con coque. Erróneamente creyó que se trataba de hidrógeno porque generaba una llama de color azul.
El monóxido de carbono juega un papel muy importante en la tecnología moderna, siendo el precursor de cientos de productos. Por esta razón, son muchos los métodos que se han desarrollado para conseguir su obtención.
El gas generador se forma por la combustión del carbón con oxígeno a elevadas temperaturas. El proceso se lleva a cabo en un horno en el que el aire pasa a través de un lecho de coque.
O2 +
El gas de síntesis, también llamado gas de agua, se produce por medio de una reacción endotérmica entre el vapor de agua y el carbón:
H2O + C ↔ H2 + CO DH = 131 kJ/mol
El monóxido de carbono también es un subproducto de la reducción de minerales formados por óxidos metálicos en presencia de carbón, tal y como se indica de forma simplificada en la siguiente reacción:
MO + C ↔ M + CO ΔH = 131 kJ/mol
El CO es el anhídrido del ácido fórmico. Por esta razón, puede obtenerse también mediante la deshidratación del ácido fórmico, por ejemplo, con el ácido sulfúrico.
Otra posible vía de obtención del monóxido de carbono en el laboratorio implica el calentamiento de una mezcla constituida por cinc y carbonato de calcio pulverizados.
Zn + CaCO3 → ZnO + CaO + CO
El monóxido de carbono es uno de los principales gases industriales implicados en el manufacturado de productos químicos. Así, en presencia del catalizador adecuado, los alquenos reaccionan con monóxido de carbono e hidrógeno para generar aldehídos, que a su vez pueden reducirse fácilmente a alcoholes primarios mediante una hidrogenación catalítica.
Fuentes
El CO es el contaminante del aire más abundante y ampliamente distribuido de los que se encuentran en la capa inferior de la atmósfera, denominada troposfera.
Su principal origen natural es la oxidación del CH4 y, puesto que todo el metano de la atmósfera se produce por descomposición anaerobia de la materia orgánica, cabe afirmar que estos procesos constituyen una fuente natural de CO.
Los océanos constituyen la segunda gran fuente de CO atmosférico. Ya que las aguas superficiales están en contacto con la atmósfera, debería esperarse que contuviera en disolución CO absorbido por ella. Sin embargo, la cantidad de CO realmente disuelto que se halla en los océanos es de 10 a 40 veces superior a la esperada en base a esta absorción. Se cree que las algas y otras fuentes biológicas aportan cantidades sustanciales de CO a las aguas superficiales. Este CO se libera luego a la atmósfera.
Los volcanes y los incendios también constituyen una fuente significativa de emisión de CO a la atmósfera, aunque su aportación es puntual.
La formación de CO antropogénico es generalmente el resultado de algunos de los siguientes procesos:
- Combustión incompleta del carbono, de compuestos que los contengan: Este proceso tiene lugar cuando el oxígeno disponible es inferior a la cantidad necesaria para una combustión completa, de la que se desprende CO2
- Reacción a elevada temperatura entre el CO2 y materiales que contienen carbono: Esta reacción tiene lugar con rapidez a las elevadas temperaturas comunes en muchos mecanismos industriales. El CO desprendido de esta forma es beneficioso y necesario en ciertas aplicaciones, como en los altos hornos, donde actúa como agente reductor en la producción de hierro a partir de minerales de óxido de hierro. No obstante, puede escapar cierta cantidad de CO a la atmósfera y actuar como contaminante.
- Disociación del CO2 a temperaturas altas: En condiciones apropiadas, una reacción en que se disponga del suficiente oxígeno como para completar la combustión, todavía puede comportarse como fuente de CO. Ello se debe a la elevada temperatura de disociación del CO2 en CO y O. Temperaturas superiores favorecen la producción de CO y O. Por ejemplo, a una temperatura de 1745 ºC se produce una disociación del CO2 del 1%, porcentaje que asciende al 5% a 1940 ºC.
Debido a que el automóvil es la fuente aislada más importante de CO (65,6%), las zonas urbanas muy pobladas muestran las mayores concentraciones ambientales de dicho gas. En tales zonas, la concentración de CO sigue un modelo diario regular, claramente relacionado con las actividades humanas. Estas concentraciones diarias de CO se correlacionan bien con el volumen del tráfico: las correlaciones más altas y los mayores niveles de CO se encuentran en zonas de gran tráfico de vehículos. Los modelos de concentración diarios exhiben poca variación con el día de la semana, excepto los fines de semana. Las concentraciones en días laborables son mayores que las registradas en sábados, que a su vez son más elevadas que las de los domingos, comportamiento que constituye el denominado efecto fin de semana.
Los valores medios de CO en los hogares varían entre 0,5 y 5 partes por millón (ppm). En hogares con estufas de gas bien regladas se alcanzan 5-15 ppm, valores que superan las 30 ppm cuando las estufas están mal ajustadas.
Dada la peligrosidad del CO es importante realizar un correcto mantenimiento de los equipos de combustión, ventilando los espacios cerrados con frecuencia siempre que se sospeche de la presencia elevada de este contaminante.
Efectos
La peligrosidad del CO radica en que dicho gas presenta una gran afinidad por la hemoglobina (240 veces superior a la del oxígeno), dando lugar a la carboxihemoglobina, que al desplazar al oxígeno de la hemoglobina de la sangre provoca isquemia e hipoxia, situaciones a las que el corazón y el cerebro son especialmente sensibles.
A bajas concentraciones el monóxido de carbono causa fatiga en personas sanas y dolor pectoral en pacientes con enfermedades cardiacas. A concentraciones más altas provoca problemas de visión y coordinación, cefaleas, mareos, confusión y náuseas, causando síntomas similares a la gripe que desaparecen al cesar la exposición al contaminante. Cuando las concentraciones son muy elevadas la exposición al CO puede ser letal, ocasionando la muerte en pocos minutos.
A este respecto, algunos estudios indican que más del 50% de los envenenamientos por CO son debidos a vehículos a motor y de estos más del 80% corresponde a vehículos aparcados en garajes. Los garajes subterráneos se han convertido en un sumidero de CO aún cuando dispongan de puertas o ventanas abiertas, puesto que la ventilación pasiva no es suficiente para reducir el riesgo en espacios semicerrados. La inhalación de humos de todo tipo de fuegos es la segunda causa de envenenamiento por CO; los bomberos constituyen el colectivo que sufre un mayor riesgo de intoxicación por este contaminante.
En algunos países, como Estados Unidos, el monóxido de carbono se utiliza para conferir a la carne una apariencia fresca, evitando así las pérdidas económicas debidas al pardeamiento que experimenta la carne al estar en contacto con el oxígeno. Ello se debe a que el CO reacciona con la hemoglobina de la carne formando carboxihemoglobina, un pigmento de color rojo brillante que enmascara el envejecimiento y descomposición natural de las carnes. Sin embargo, esta práctica está prohibida en la Unión Europea al ser considerada engañosa para los clientes, que adquieren una carne de apariencia fresca que en realidad no lo es.
Imprimir Compartir este contenido