一酸化炭素 Ball-and-stick model of carbon monoxide Spamodel of carbon monoxide
model of carbon monoxide 物質名 別名
Carbonic oxide gas Carbon protoxide Oxide of carbon Protoxide of carbon Carbonous oxide Carbonous acid gas Carbon(II) oxide Breath of carbon Oxygenated carbon Carbate Carbonyl Water gas Hydrocarbon gas Fuel gas Rauchgas Carbonic inflammable air Heavy inflammable air White damp Fire Damp Powder Gas Illuminating gas Dowson gas Mond gas Power gas Producer gas Blast furnace gas Coal gas Phlogiston Car gas
識別情報 バイルシュタイン 3587264 ChEBI ChEMBL ChemSpider ECHA InfoCard 100.010.118 EC番号 Gmelin参照 421 KEGG MeSH Carbon+monoxide RTECS number UNII 国連/北米番号 1016 InChI=1S/CO/c1-2
Key: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N
InChI=1/CO/c1-2
Key: UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYAT
性質 C O モル質量 −1 外観 無色の気体 匂い 無臭 密度 789 kg/m3 , 液体 1.250 kg/m3 at 0 °C, 1 atm 1.145 kg/m3 at 25 °C, 1 atm 融点 −205.02 °C (−337.04 °F; 68.13 K) 沸点 −191.5 °C (−312.7 °F; 81.6 K) 27.6 mg/L (25 °C) 溶解度 クロロホルム 、酢酸 、酢酸エチル 、エタノール 、アンモニア水 、ベンゼン に溶ける1.04 atm·m3 /mol 磁化率 −9.8·10−6 cm3 /mol 屈折率 (n D )1.0003364 0.122D 熱化学 標準定圧モル比熱 ,C p ⦵ 29.1 J/(K·mol) 標準モルエントロピー S ⦵ 197.7 J/(K·mol) −110.5 kJ/mol 標準燃焼熱 Δc H o −283.0 kJ/mol 薬理学 V04CX08 (WHO 危険性 労働安全衛生 主な危険性
吸入すると有毒[ 1] GHS 表示Danger H220, H331, H360, H372, H420 P201, P202, P210, P251, P260, P261, P264, P270, P281, P304+P340, P308+P313, P311, P314, P321, P377, P381, P403, P403+P233, P405, P501 NFPA 704 引火点 −191 °C (−311.8 °F; 82.1 K) 609 °C (1,128 °F; 882 K) 爆発限界 12.5–74.2% 致死量または濃度 (LD, LC) 8636 ppm (ラット, 15 分) 5207 ppm (ラット, 30 分) 1784 ppm (ラット, 4 時間) 2414 ppm (マウス, 4 時間) 5647 ppm (モルモット, 4 時間)[ 2] LCLo (最低致死濃度)
4000 ppm (ヒト, 30 分) 5000 ppm (ヒト, 5 分)[ 2] NIOSH [ 1] TWA 50 ppm (55 mg/m3 ) TWA 35 ppm (40 mg/m3 ) C 200 ppm (229 mg/m3 ) 1200 ppm 安全データシート (SDS)ICSC 0023 関連する物質 その他の陰イオン 一硫化炭素 その他の陽イオン 一酸化ケイ素 一酸化ゲルマニウム 酸化スズ(II) 一酸化鉛 関連する炭素酸化物 二酸化炭素 亜酸化炭素 オキソカーボン 特記無き場合、データは
標準状態 (25 °C [77 °F], 100 kPa) におけるものである。
一酸化炭素 （いっさんかたんそ、carbon monoxide）は、炭素 の酸化物 の一種であり、常温・常圧で無色・無臭・可燃性の気体 である。一酸化炭素中毒 の原因となる。化学式 は CO と表される。Carbon oxide、Carbonic oxideと表記されることもある[ 4]
炭素 や、それを含む有機物 が燃焼 すると二酸化炭素 が発生するが、酸素 の供給が不充分な環境で燃焼（不完全燃焼 ）が起こると一酸化炭素が発生する。さらに高温あるいは触媒存在下では C と CO2 とに分解（不均化 ）し、一酸化炭素自身も酸素の存在下で青い炎を上げて燃焼する。
2 CO ⟶ C + CO 2 {\displaystyle {\ce {2CO -> C + CO2}}} 高温では強い還元 作用を示し、各種重金属 酸化物 を還元して単体金属 を生成する。常温では遷移金属 に配位 して種々の金属カルボニル を形成する。その中のニッケルカルボニル (Ni(CO)4 ) は、かつてニッケル 精製の中間体として用いられていた。
一酸化炭素は、二酸化炭素と異なり水にはほとんど溶けない。
この分子は様々な点で窒素分子 (N2 )に似ている。分子量 28.0で窒素分子とほぼ同じ。結合長は112.8pm [ 5] [ 6] 結合解離エネルギー は1072 kJ/molで窒素の942 kJ/molに近いがそれより強く、知られている最強の化学結合の一つである[ 7]
一酸化炭素の共鳴式 上のような3つの共鳴構造 を持つ。だが三重結合性が強い[ 8] 電気陰性度 がC<Oであるにもかかわらず、炭素原子上に負電荷が乗った一番左の構造の寄与が大きい。全体として電子は炭素原子側に偏り、双極子モーメント は0.122D となる[ 9] σ軌道 は71%、π軌道 は77%酸素原子側に分極 している[ 8]
基底状態 は一重項状態 なので不対電子 はない[ 10]
工業的には 800 ℃ 以上（普通は 1,000 ℃ 程度）に加熱したコークス と水 （水蒸気 ）を反応させて作られる水性ガス から得られる。その反応は、
C + H 2 O ⟶ CO + H 2 {\displaystyle {\ce {C + H2O -> CO + H2}}} である。上記反応で右方向（⟶ {\displaystyle {\ce {->}}}
実験室で作る時は、ギ酸 を濃硫酸 で脱水 するとできる。この時、
HCOOH ⟶ H 2 O + CO ↑ {\displaystyle {\ce {HCOOH -> H2O + CO (^)}}} の反応が起こる。一酸化炭素は水に溶けにくいので、水上置換 で集めることができる。
また、シュウ酸 を濃硫酸 で脱水 し、熱することでもできる。この場合、同時に発生する二酸化炭素 を強塩基 の水溶液で除く必要がある。
( COOH ) 2 ⟶ CO + CO 2 + H 2 O {\displaystyle {\ce {(COOH)2 -> CO + CO2 + H2O}}} 日本では古くから、カツオ やマグロ など[ 11] 刺身 にした際に発色が良くなり新鮮そうに見えることが広く知られていた[ 11]
一酸化炭素がミオグロビン に結びつくとカルボキシミオグロビンになり、鮮やかな赤色を呈する[ 11] 酸素 が結びついたミオグロビンや酸化 されて茶色を呈するメトミオグロビン よりもより安定した物質である。この安定した色が通常のパックよりもあたかも長持ちして新鮮なように見えることとなる[ 12]
1980年代 に入ると、日本のマグロ輸入量が急増。日本発の技術として一酸化炭素の処理方法は、輸出先の国々を中心に世界的に広まることとなった。こうした処理技術は消費者 が判断する鮮度の基準を狂わせ、食中毒 の原因にもなりかねないことから、1994年 には、食品衛生法 で禁止されることとなった。しかし、世界中に広まった技術を根絶することは難しく、未だに利用する海外の業者は多いとされる。現在でも輸入加工食品 の一部で一酸化炭素処理が発覚する事例がしばしば発生する。一酸化炭素処理されたマグロは「COマグロ」と呼ばれることがある。
一酸化炭素中毒に罹患した場合の影響を描いた図。英語版。 一酸化炭素中毒に罹患した場合の症状は右記の図を参照のこと。
一酸化炭素はC1化学 の分野において、重要な原料化合物である。また、有機化学においてはカルボニル基 の原料として、無機化学においては配位子として、一酸化炭素の応用範囲は広い。
例えば、ハロゲン化アリール （芳香族ハロゲン化物）にパラジウム などの遷移金属触媒と求核剤 を加えてクロスカップリング させる際、一酸化炭素を共存させるとカルボニル基の挿入が起こる。
Ar − I + CO + ROH {\displaystyle {\ce {Ar - I + CO + ROH}}} アルコール ）+ （Pd触媒）⟶ Ar − C ( = O ) − OR {\displaystyle {\ce {-> Ar - C(=O) - OR}}} エステル の合成：アルコキシカルボニル化）Ar − I + CO + H 2 {\displaystyle {\ce {Ar - I + CO + H2}}} ⟶ Ar − CHO {\displaystyle {\ce {-> Ar - CHO}}} アルデヒド の合成：ホルミル化）アルケン に対しても、適切な触媒の作用でホルミル基 (−CHO) の付加を行うことができる。これをヒドロホルミル化 、あるいはオキソ法とよび、各種アルデヒドの工業的な製法のひとつである。また、日光や触媒 により塩素 と反応させるとホスゲン （COCl2 、工業化学上重要な化合物、かつて毒ガス として用いられていた）が得られる。
ほか、一酸化炭素を利用する人名反応として、ガッターマン・コッホ反応 (Gattermann-Koch reaction)、コッホ・ハーフ反応 (Koch-Haaf reaction) などが知られる。
^a b NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0105 ^a b “Carbon monoxide ”. 生活や健康に直接的な危険性がある . アメリカ国立労働安全衛生研究所 （NIOSH）. 2026年2月13日閲覧。 ^ Richard, Pohanish (2012). Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens ISBN 978-1-4377-7869-4 . https://books.google.com/books?id=f6HclgoIkjcC&pg=PA572 2015年9月5日閲覧。 ^ “NITE-CHRIP （NITE 化学物質総合情報提供システム） ”. 製品評価技術基盤機構 . 2022年3月6日閲覧。 ^ O. R. Gilliam, C. M. Johnson and W. Gordy (1950). “Microwave Spectroscopy in the Region from Two to Three Millimeters”. Physical Review 78 (2): 140. Bibcode : 1950PhRv...78..140G . doi :10.1103/PhysRev.78.140 . ^ Haynes, William M. (2010). Handbook of Chemistry and Physics (91 ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 9-33.ISBN 978-1439820773 . ^ Common Bond Energies (D) and Bond Lengths (r) ^a b Stefan, Thorsten; Janoschek, Rudolf (February 2000). “How relevant are S=O and P=O Double Bonds for the Description of the Acid Molecules H2SO3, H2SO4, and H3PO4, respectively?”. Journal of Molecular Modeling 6 (2): 282–288. doi :10.1007/PL00010730 . ^ Scuseria, Gustavo E.; Miller, Michael D.; Jensen, Frank; Geertsen, Jan (1991). “The dipole moment of carbon monoxide” . J. Chem. Phys. 94 (10): 6660. Bibcode : 1991JChPh..94.6660S . doi :10.1063/1.460293 . http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v94/i10/p6660_s1 . ^ Last accessed June 22, 2010. Archived 2006年8月28日, at theWayback Machine .^a b c 宮崎仁志、阿部政夫、麻野間正晴 ほか、「GCによる魚肉中の一酸化炭素の簡易分析法 」『食品衛生学雑誌』 1997年 38巻 4号 p.233-239_1,doi :10.3358/shokueishi.38.4_233 ^ Sorheim, S, Nissena, H, Nesbakken, T (1999). “The storage life of beef and pork packaged in an atmosphere with low carbon monoxide and high carbon dioxide”. Journal of Meat Science 52 (2): 157–164. doi :10.1016/S0309-1740(98)00163-6 . ウィキメディア・コモンズには、
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