Oxid uhelnatý

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox - chemická sloučenina Oxid uhelnatý (chemický vzorec CO) je bezbarvý, jedovatý plyn bez chuti a zápachu, který je o něco lehčí než vzduch. Je hlavním produktem nedokonalého spalování materiálů obsahujících uhlík, jako jsou fosilní paliva a biomasa. Vzhledem k jeho smysly nezjistitelným vlastnostem a vysoké toxicitě je často nazýván „tichý zabiják“.

Molekula se skládá z jednoho atomu uhlíku a jednoho atomu kyslíku, spojených trojnou vazbou. Má silné redukční vlastnosti a je významnou průmyslovou surovinou. Jeho toxicita spočívá ve schopnosti vázat se na hemoglobin v krvi s 200–250krát vyšší afinitou než kyslík, čímž blokuje přenos kyslíku do tkání a způsobuje tkáňovou hypoxii.

💡 Pro laiky: Neviditelný nepřítel v domácnosti

Představte si, že vaše krev je jako flotila malých náklaďáčků (červených krvinek), které rozvážejí po celém těle životně důležitý náklad – kyslík. Každý náklaďáček má na korbě speciální úchyt (hemoglobin), na který se kyslík snadno přichytí v plicích a zase uvolní tam, kde je potřeba.

Oxid uhelnatý je jako lstivý zloděj, který vypadá úplně stejně jako kyslík, ale je mnohem silnější a drzejší. Když se dostane do plic, okamžitě obsadí všechny úchyty na náklaďáčcích. A drží se jich tak pevně, že pro skutečný kyslík už nezbude místo. Náklaďáčky pak jezdí po těle prázdné a orgány, hlavně mozek a srdce, začnou trpět nedostatkem paliva.

Největší zrada je v tom, že tohoto zloděje nevidíte ani necítíte. Vzniká tiše, když například špatně hoří karma v koupelně, krb v obývacím pokoji nebo nastartované auto v garáži. Člověk se začne cítit unavený, bolí ho hlava, je mu špatně – podobně jako při chřipce. Protože si nebezpečí neuvědomí, zůstane v místnosti a jeho stav se rychle zhoršuje až do bezvědomí a smrti. Jedinou obranou je proto pravidelná kontrola spotřebičů a detektor oxidu uhelnatého, který spustí hlasitý poplach dřív, než bude pozdě.

⏳ Historie

Ačkoliv toxické účinky plynů vznikajících při hoření uhlí byly známy již od starověku, systematický výzkum oxidu uhelnatého začal až s rozvojem moderní chemie.

1776: Francouzský chemik Joseph Marie François de Lassone připravil plyn, který nazval „plynný uhlík“, zahříváním oxidu zinečnatého s koksem. Mylně se však domníval, že se jedná o vodík, protože při hoření dával modrý plamen.
1800: Skotský chemik William Cruickshank prokázal, že tento plyn je sloučeninou uhlíku a kyslíku.
cca 1846: Francouzský lékař a fyziolog Claude Bernard jako první detailně popsal mechanismus toxicity oxidu uhelnatého. Ve svých experimentech prokázal, že CO vytěsňuje kyslík z vazby na hemoglobin a způsobuje zadušení na buněčné úrovni.

⚛️ Fyzikální a chemické vlastnosti

Oxid uhelnatý je za standardních podmínek bezbarvý plyn bez zápachu. Jeho hustota je 1,25 kg/m³, což je jen o málo méně než hustota vzduchu (cca 1,29 kg/m³), díky čemuž se v uzavřených prostorách snadno mísí s atmosférou a nehromadí se výhradně u země nebo u stropu. Je hořlavý a hoří charakteristickým modrým plamenem za vzniku oxidu uhličitého (2 CO + O₂ → 2 CO₂). Teplota jeho plamene dosahuje přibližně 2095 °C.

Molekula CO je tvořena trojnou vazbou mezi atomem uhlíku a kyslíku, což ji činí velmi stabilní, ale zároveň reaktivní. Má silné redukční vlastnosti, čehož se využívá v průmyslu – při vysokých teplotách dokáže redukovat oxidy kovů na čisté kovy (např. ve vysoké peci při výrobě železa: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂).

🌍 Výskyt a zdroje

Oxid uhelnatý je přirozenou i člověkem způsobenou součástí atmosféry.

Přírodní zdroje:
- Atmosférická chemie: Vzniká fotolýzou oxidu uhličitého působením ultrafialového záření ve vyšších vrstvách atmosféry nebo oxidací methanu a jiných uhlovodíků.
- Sopečná činnost: Je součástí sopečných plynů.
- Lesní požáry: Vzniká při nedokonalém spalování biomasy.
- Biologické procesy: V nepatrném množství vzniká i metabolickými procesy v živých organismech, včetně člověka.

Antropogenní (lidské) zdroje:
- Spalovací motory: Automobily, zejména starší modely bez katalyzátorů, jsou významným zdrojem CO v městských oblastech.
- Průmysl: Vzniká při spalování fosilních paliv v elektrárnách, v hutnictví (např. vysoké pece), rafineriích a dalších průmyslových procesech.
- Domácí topeniště: Nejčastější příčinou otrav jsou špatně udržované nebo nesprávně provozované kotle, karmy, kamna na dřevo či uhlí a krby. Riziko zvyšuje nedostatečný přívod vzduchu pro hoření nebo ucpaný komín.
- Kouření: Cigaretový kouř obsahuje významné množství CO. U kuřáků je běžně 4–7 % hemoglobinu zablokováno oxidem uhelnatým.

Koncentrace CO v čistém venkovském vzduchu se pohybuje okolo 50–230 µg/m³, zatímco v místech s hustou dopravou může dosahovat desítek mg/m³.

🏭 Průmyslové využití

Navzdory své toxicitě je oxid uhelnatý důležitou průmyslovou chemikálií.

Chemická syntéza: Je klíčovou surovinou pro výrobu řady chemikálií.
- Metanol: Vyrábí se reakcí CO s vodíkem.
- Kyselina octová: Moderní průmyslová výroba je založena na reakci metanolu s CO (Monsanto a Cativa procesy).
- Fosgen: Vysoce reaktivní sloučenina používaná pro výrobu polykarbonátů a polyuretanů se vyrábí reakcí CO s chlorem.
Hutnictví: Díky svým redukčním vlastnostem se používá k redukci rud při výrobě kovů, zejména železa ve vysokých pecích. Slouží také k rafinaci niklu prostřednictvím Mondova procesu, kde s niklem tvoří těkavý tetrakarbonyl niklu, který se následně tepelně rozkládá na velmi čistý kov.
Potravinářství: V některých zemích (např. v USA) se používá v nízkých koncentracích v ochranné atmosféře pro balení čerstvého masa a ryb. Váže se na myoglobin a dodává masu stabilní červenou barvu.

☠️ Toxicita a účinky na zdraví

Oxid uhelnatý je jedovatý, protože narušuje přenos kyslíku krví. Po vdechnutí se v plicích dostává do krevního oběhu, kde se váže na atom železa v hemoglobinu (krevním barvivu v červených krvinkách). Afinita (síla vazby) hemoglobinu k CO je asi 210–250krát vyšší než ke kyslíku. Vzniká tak stabilní komplex zvaný karboxyhemoglobin (COHb), který není schopen přenášet kyslík.

To vede k postupnému snižování kyslíkové kapacity krve a nedostatku kyslíku ve tkáních (hypoxii). Nejcitlivějšími orgány na nedostatek kyslíku jsou mozek a srdce, proto se příznaky otravy projevují nejdříve na nervovém a kardiovaskulárním systému.

Příznaky otravy

Závažnost příznaků závisí na koncentraci CO ve vdechovaném vzduchu a délce expozice.

Lehká otrava (koncentrace COHb 10–20 %): Bolesti hlavy (typicky pulzující), únava, závratě, nevolnost, pocit podobný chřipce.
Středně těžká otrava (COHb 20–40 %): Zmatenost, poruchy vidění a koordinace, zvracení, zrychlený tep a dech, paradoxní euforie a snížená soudnost.
Těžká otrava (COHb 40–60 %): Křeče, ztráta vědomí, šokový stav, zástava dechu a oběhu. Kůže a sliznice mohou získat typické třešňově červené zbarvení, ale tento příznak se nemusí vždy objevit.
Smrtelná otrava (COHb > 60 %): Smrt nastává v důsledku zadušení a selhání srdce a centrálního nervového systému.

I po přežití těžké otravy mohou zůstat trvalé neurologické následky, jako jsou poruchy paměti, změny osobnosti, chronické bolesti hlavy nebo poruchy hybnosti.

První pomoc

Klíčová je rychlost a zajištění vlastní bezpečnosti.

Zajistit vlastní bezpečnost: Před vstupem do zamořeného prostoru si uvědomit riziko. Pokud je to možné, nedýchat, otevřít okna a dveře pro intenzivní vyvětrání. Zachránce je sám ve velkém nebezpečí.
Vynést postiženého na čerstvý vzduch: Co nejrychleji přerušit expozici CO.
Zavolat záchrannou službu: Vždy volat linku 155.
Kontrola životních funkcí: Zjistit, zda je postižený při vědomí a zda dýchá.
Podle stavu:
- Pokud je při vědomí, uložit ho do klidové polohy (nejlépe vleže), uklidňovat ho, zabránit prochladnutí.
- Pokud je v bezvědomí a dýchá, uložit ho do stabilizované polohy.
- Pokud nedýchá nebo nedýchá normálně, okamžitě zahájit kardiopulmonální resuscitaci (stlačování hrudníku a umělé dýchání).

Léčba v nemocnici spočívá v podávání 100% kyslíku, který urychluje uvolňování CO z hemoglobinu. V závažných případech se využívá léčba v hyperbarické komoře, kde pacient dýchá kyslík za zvýšeného tlaku.

🛡️ Prevence a detekce

Prevence otravy oxidem uhelnatým je založena na třech hlavních pilířích:

Pravidelná údržba a revize spotřebičů: Všechny spotřebiče spalující plyn, dřevo, uhlí nebo jiná paliva (kotle, karmy, kamna, krby) musí být pravidelně kontrolovány a seřizovány odborníkem.
Zajištění dostatečného větrání: Je nutné zajistit stálý přívod čerstvého vzduchu do místností se spalovacími spotřebiči a nikdy neucpávat větrací otvory. Pravidelně se musí kontrolovat a čistit spalinové cesty (komíny).
Instalace detektorů CO: Protože oxid uhelnatý nelze smysly rozpoznat, jedinou spolehlivou ochranou je instalace elektronických detektorů (hlásičů) CO. Tato zařízení monitorují koncentraci CO ve vzduchu a při překročení bezpečné úrovně spustí hlasitý akustický alarm, který varuje obyvatele i ve spánku.

Zdroje

Integrovaný registr znečišťování Wikipedie: Oxid uhelnatý BOZP.info Ministerstvo zdravotnictví ČR Hasičský záchranný sbor ČR Státní zdravotní ústav Česká televize Lékárnické kapky Ardon.cz Městská nemocnice Ostrava Arnika.org