Monoxyde de carbone

Souvent appelé oxyde de carbone, le monoxyde de carbone un gaz incolore, inodore, loin d’être indolore ! C’est une molécule employée dans de nombreux procédés industriels, mais aussi par le cerveau : étonnant !

Le monoxyde de carbone est le premier représentant de la famille des oxydes du carbone combinant le carbone et l’oxygène. Plusieurs structures (dites de Lewis) le décrivent :

La plus proche de la réalité correspond à la présence d’une triple liaison entre le carbone et l’oxygène, ce qui fait du monoxyde de carbone un composé isoélecronique du diazote. Toutefois, sa réactivité chimique est beaucoup plus grande, car facilitée par le caractère dipolaire de cette liaison dont est dénué le diazote. Il se lie ainsi à différents atomes métalliques pour co4) ou le fer pentcarbonyle (Fe(CO)5) !

Depuis les temps préhistoriques, l’homme a utilisé sans le savoir le monoxyde de carbone pour l’élaboration du fer et d’autres métaux à partir d’oxydes métalliques. Il a été décrit au XIe siècle par Arnaldus de Villa Nova, mais c’est en 1776 que le médecin François de Lassone, chimiste à ses heures, obtint en chauffant l’oxyde de zinc avec du coke un gaz brûlant avec une flamme bleue qu’il attribua de manière erronée à l’hydrogène. Le monoxyde de carbone est chimiquement identifié en 1800 par le chimiste William C. Cruikshank et c’est Claude Bernard qui en étudia les propriétés toxiques dès 1846.

Le monoxyde de carbone est un gaz toxique d’autant plus dangereux qu’il est inodore et incolore. Cette toxicité est due au fait qu’il se lie fortement aux ions fer de l’hémoglobine pour produire la carboxyhémoglobine, qui est inefficace pour fixer et transporter l’oxygène dans les organismes vivants. C’est la première cause de décès par intoxication en France. Ses causes sont le plus souvent accidentelles, par mauvais fonctionnement ou mauvaise utilisation de moyens de chauffage ou de moteurs thermiques.

Le monoxyde de carbone est produit par oxydation partielle de composés carbonés : il se forme quand il n’y a pas assez de dioxygène pour assurer l’oxydation complète du carbone en dioxyde de carbone. Le gaz de ville, employé au XIXe siècle et jusqu’au milieu du siècle dernier pour l’éclairage et le chauffage, obtenu par gazéification de la houille en présence d’air à haute température était un mélange de monoxyde de carbone et de dihydrogène. Actuellement, il est co-produit avec ce dernier par gazéification à haute température du charbon, du gaz naturel, de coupes pétrolières et maintenant de biomasse en présence de dioxygène ou de vapeur d’eau. La composition de ce gaz de synthèse peut être réglée selon deux réactions connues sous les noms respectifs de réaction de Boudouard et de déplacement du gaz à l’eau :

Le monoxyde de carbone est le gaz réducteur de divers oxydes métalliques, au premier chef l’hématite Fe2O3. Il se forme en traversant les couches de charbon de bois des bas fourneaux antiques et des hauts fourneaux modernes employant le coke et le gaz de cokerie, riche en monoxyde de carbone. C’est aussi un produit de base pour de nombreuses synthèses de produits de base de l’industrie chimique : méthanol (40 Mt), résultant de son hydrogénation ; acide acétique (6,5 Mt), résultant de la carbonylation du méthanol ; aldéhydes, résultant de l’hydroformylation d’alcènes, à commencer par le propylène (7 Mt) pour citer les plus importants. Son utilisation pourrait encore se développer avec le renouveau de la synthèse Fischer-Tropsch de conversion du gaz de synthèse en combustibles liquides, utilisé en Allemagne pendant la seconde Guerre mondiale, et actuellement exploité dans des pays ayant des sources de carbone peu coûteuses (Afrique du Sud, Malaisie, Qatar).

A une toute autre échelle, le monoxyde de carbone a été identifié comme neurotransmetteur, produit assurant la communication entre les neurones. Comme deux autres gaz toxiques (le monoxyde d’azote et l’hydrogène sulfuré), il module naturellement différentes réponses dans l’organisme et pourrait être employé en tant qu’anti-inflammatoire, vaso-dilatateur ou promoteur de croissance néovasculaire. Comme quoi pour la pensée du jour :

Le monoxyde de carbone, c’est haut en applications !

Sources

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