Historia y Descubrimiento

El monóxido de carbono es un gas incoloro, inodoro, insípido, inflamable y tóxico. Su identificación inicial se atribuye al alquimista espa?ol Arnaldo de Villanova (1235–1313), quien observó la producción de un gas venenoso durante la combustión de madera. El descubrimiento formal del monóxido de carbono se atribuye al químico francés Joseph Marie Fran?ois de Lassone (1717–1788) y al químico británico Joseph Priestley (1733–1804). De Lassone preparó monóxido de carbono calentando carbono en presencia de zinc, identificándolo inicialmente de manera errónea como hidrógeno. La correcta determinación del monóxido de carbono como un óxido de carbono fue realizada por William Cumberland Cruikshank (1745–1800) en 1800.

El monóxido de carbono resulta de la combustión incompleta de carbono y compuestos de carbono, particularmente durante la combustión ineficiente de combustibles de carbono para calefacción. Esto puede llevar a concentraciones elevadas de monóxido de carbono en ambientes interiores. Los calentadores de combustible de carbono insuficientemente ventilados representan riesgos significativos, lo que resulta en muertes y hospitalizaciones. En los Estados Unidos, varios cientos de muertes y 10,000 hospitalizaciones anuales se atribuyen a la exposición al monóxido de carbono, principalmente derivadas de sistemas de calefacción defectuosos, así como fuentes como barbacoas, calentadores de agua y equipos de camping.

Las emisiones vehiculares contribuyen significativamente a la contaminación por monóxido de carbono en áreas urbanas. Las concentraciones son típicamente más altas durante el invierno, particularmente bajo condiciones meteorológicas que atrapan los contaminantes cerca del suelo. Los gobiernos implementan estrategias para reducir las emisiones de monóxido de carbono, incluido el uso generalizado de convertidores catalíticos en vehículos desde la década de 1970. Los convertidores catalíticos facilitan la combustión completa de las emisiones del motor oxidando el monóxido de carbono a dióxido de carbono a través de un catalizador de platino.

Las concentraciones elevadas de monóxido de carbono pueden provocar varios problemas de salud, dependiendo de los niveles y la duración de la exposición. La alta afinidad de la hemoglobina sanguínea por el monóxido de carbono, más de 200 veces que por el oxígeno, resulta en la formación de carboxihemoglobina, lo que dificulta la unión del oxígeno a la hemoglobina. Esta asfixia química evita que el oxígeno llegue a los tejidos corporales.

Debido a sus implicaciones para la salud, el monóxido de carbono se considera un contaminante primario del aire, y se han establecido estándares nacionales por parte del gobierno federal para proteger a la población en general. El estándar se establece en 9 partes por millón (ppm) en promedio durante 8 horas o 35 ppm en promedio durante 1 hora. La imagen proporciona un resumen de los efectos para la salud asociados con diferentes concentraciones de monóxido de carbono.

Aplicación

El monóxido de carbono tiene importancia como un químico industrial vital. Se genera, junto con el hidrógeno, a través del proceso de reformado de vapor. Durante este procedimiento, el metano se calienta en presencia de un catalizador metálico, típicamente níquel, a temperaturas que oscilan entre 700°C y 1100°C, siguiendo la ecuación química: CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g). La mezcla resultante de hidrógeno y monóxido de carbono se denomina gas de síntesis o syngas. Syngas sirve como precursor para la producción de metanol, un proceso que se lleva a cabo bajo altas presiones, típicamente que oscilan entre 50 y 100 atmósferas. Los catalizadores que comprenden cobre y óxidos de zinc, manganeso y aluminio facilitan la reacción: CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l).

La elevación prolongada en los precios del petróleo crudo observada en 2005 ha suscitado un interés creciente en los combustibles sintéticos. La química Fischer-Tropsch, un proceso utilizado durante más de 80 a?os, produce combustibles sintéticos, con el monóxido de carbono sirviendo como una materia prima fundamental. Pionerizado por Franz Fischer (1852–1932) y Hans Tropsch (1889–1935), hidrocarburos líquidos fueron sintetizados inicialmente en la década de 1920 al reaccionar monóxido de carbono (derivado de gas natural) con hidrógeno, utilizando catalizadores metálicos como hierro y cobalto. Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania y Japón produjeron activamente combustibles sintéticos. Después de la guerra, los bajos precios del petróleo crudo disminuyeron el entusiasmo por los combustibles sintéticos. Sin embargo, con el aumento en los precios del petróleo, se ha reavivado un considerable interés. Varias compa?ías han establecido instalaciones para fabricar diésel y emplear tecnología de gas a líquido, convirtiendo gas natural en combustible líquido.

Más allá de su papel en la producción de combustibles, el monóxido de carbono exhibe utilidad como un agente reductor en metalurgia. En el contexto de la producción de hierro y acero, el coque en un alto horno se transforma en monóxido de carbono. Este monóxido de carbono luego reduce Fe3+ en óxido de hierro (III), encontrado en el mineral de hierro, resultando en la formación de hierro elemental, como se expresa en la reacción: Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(l) + 3CO2(g).

Referencia

Richard L. Myers (2009). Los 100 Compuestos Químicos Más Importantes: Una Guía de Referencia. Greenwood Publishing Group. 1 de octubre de 2009. https://doi.org/10.1021/ed086p1182