Karbon monoksida ialah sejenisgas yang tidakberwarna,berbau danberasa yang kurang padat sedikit daripada udara denganformula kimiaCO. 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 penghasilanozon paras bumi.
Karbon monoksida dihasilkan daripadapengoksidaan separa sebatian yang mengandungikarbon; ia terhasil apabila jumlah oksigen tidak mencukupi untuk menghasilkankarbon dioksida (CO2), seperti ketika mengendalikandapur gas atauenjin 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 seperipeleburan besi masih menghasilkan karbon monoksida sebagai bahan sampingan.[6]
Di seluruh dunia, sumber terbesar karbon monoksida adalah daripada sumber semula jadi, kerana tindak balasfotokimia ditroposfera 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 tindakanhem oksigenase 1 dan 2 padahem daripada penguraianhemoglobin. Proses ini menghasilkan jumlah tertentukarboksihemoglobin dalam badan manusia biasa, walaupun mereka tidak bernafas sebarang karbon monoksida. Selepas laporan pertamapada tahun 1993 yang mengatakan bahawa karbon monoksida ialahpengutus saraf (neurotransmiter) biasa[8][9] dan juga sebagai salah satu daripada tiga gas yang memodulattindak balas radang dalam badan (dua yang lain ialahnitrik oksida danhidrogen suldifa), karbon monoksida telah menerima banyak perhatian klinikal sebagai pengatur biologi. Dalam banyak tisu, ketiga-tiga gas ini diketahui bertindak sebagaiantiradang,vasolidator, dan penggalak pertumbuhanneovaskular.[10] Ujian klinikal jumlah kecil karbon monoksida sebagai ubat sedang dijalankan.
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 kimiaPerancis, de Lassone, menghasilkan CO dengan memanaskanzink oksida dengankok, tetapi beliau silap membuat kesimpulan bahawa gas yang terhasil adalahhidrogen kerana ia terbakar dengan api biru. Gas ini dikenalpasti sebagai satu sebatian yang mengandungikarbon danoksigen oleh ahli kimiaScotland,William Cumberland Cruikshank pada tahun 1800.[12][13] Ciri-ciri toksiknya pada anjing telah dikaji secara mendalam olehClaude Bernard sekitar tahun 1846.[14]
KetikaPerang Dunia Kedua,campuran gas yang turut mengandungi karbon dioksida digunakan untuk menggerakkankenderaan bermotor di kawasan dunia di manapetrol dandiesel 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 melaluipenggasan disalurkan melalui paip ke dalam pencampur gas. Campuran gas yang dihasilkan oleh proses ini dikenali sebagaigas kayu. Karbon monoksida juga digunakan dalam skala kecil ketikaHolokus di beberapakem penghapusan Nazi, yang paling terkenal olehvan gas diChelmno, dan dalam program "euthanasia"Action T4.[15]
Karbon monoksida mempunyaijisim mol 28.0, maka ia ringan sedikit daripada udara yang mempunyai jisim mol 28.8. Menuruthukum 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.
Panjangikatan antara atom karbon dan atom oksigen ialah 112.8 pm. Panjang ikatan ini bersamaan dengan panjangikatan ganda tiga seperti yang wujud dalam molekulnitrogen (N2) yang mempunyai panjang ikatan yang sama danjisim molekul yang hampir serupa.Ikatan ganda dua karbon—oksigen adalah lebih panjang, misalnya 120.8 pm dalamformaldehida. 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.
Keseluruhannya, karbon dan oksigen mempunyai sejumlah 10elektron valens dalam karbon monoksida. Untuk memuaskanhukum oktet bagi atom karbon, kedua-dua atom membentukikatan 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 membentukikatan dwikutub atau ikatan datif. Ini menyebabkanpengutuban 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 lebihelektronegatif daripada karbon. Dalam molekul karbon monoksida bebas, cas negatif bersih δ- kekal di sebelah karbon dan molekul ini memilikimomen 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 nitrogenisoelektronik tidak ada momen dwikutub.
Jika karbon monoksida bertidak sebagailigand, kekutuban molekul ini boleh terbalik dengan cas negatif bersih di sebelah oksigen, bergantung kepada strukturkompleks koordinatan.
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 adalahikatan kovalen berkutub yang sangat terkutub. Pengutuban yang dikira ke arah atom oksigen ialah 71% bagiikatan σ dan 77% bagi kedua-duaikatan 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.
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 denganhemoglobin dan membentukkarboksihemoglobin yang merampas tempat dalam hemoglobin yang biasanya membawa oksigen, tetapi tidak efektif bagi penghantaran oksigen ke tisu badan. Kepekatan serendah 667ppm boleh menyebabkan 50% daripada hemoglobin badan bertukar kepada karboksihemoglobin. Tahap 50% karboksihemoglobin boleh menyebabkan sawan, koma, dan kematian.
^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.PMID19486912.
^Waring, Rosemary H.; Steventon, Glyn B. and Mitchell, Steve C. (2007).Molecules of death. Imperial College Press. m/s. 38.ISBN1-86094-814-6.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
