أول أكسيد الكربون

تُشير قوة الرابطة C≡O في أول أكسيد الكربون إلى التردد العالي لاهتزازها، 2143 سم ⁻¹ . ^{[ 17 ]} وللمقارنة، تمتص مركبات الكربونيل العضوية مثل الكيتونات والإسترات عند حوالي 1700 سم ⁻¹ .  

يحتوي غلاف التكافؤ لكل من الكربون والأكسجين على 10 إلكترونات . ووفقًا لقاعدة الثمانية لكل من الكربون والأكسجين، تُشكّل الذرتان رابطة ثلاثية ، بستة إلكترونات مشتركة في ثلاثة مدارات جزيئية رابطة، بدلًا من الرابطة الثنائية المعتادة في مركبات الكربونيل العضوية. ولأن أربعة من الإلكترونات المشتركة تأتي من ذرة الأكسجين واثنان فقط من الكربون، فإن أحد المدارات الرابطة يشغله إلكترونان من الأكسجين، مُشكّلًا رابطة تناسقية أو ثنائية القطب . يُؤدي هذا إلى استقطاب C←O للجزيء، مع شحنة سالبة صغيرة على الكربون وشحنة موجبة صغيرة على الأكسجين. أما المداران الرابطان الآخران، فيشغل كل منهما إلكترونًا واحدًا من الكربون وآخر من الأكسجين، مُشكّلين روابط تساهمية (قطبية) باستقطاب عكسي C→O لأن الأكسجين أكثر كهرسلبية من الكربون. في جزيء أول أكسيد الكربون الحر، تبقى شحنة سالبة صافية δ− ^عند طرف الكربون، وللجزيء عزم ثنائي قطب صغير مقداره 0.122 ديباي . ^{[ 18 ]} 

وبالتالي فإن الجزيء غير متماثل: الأكسجين أكثر كثافة إلكترونية من الكربون وهو أيضًا موجب الشحنة قليلاً، على عكس الكربون السالب الشحنة.

يبلغ رتبة الرابطة الكسرية المحسوبة لأول أكسيد الكربون 2.6، مما يشير إلى أهمية الرابطة "الثالثة" مع أنها لا تُشكل رابطة كاملة. ^{[ 19 ]} لذا، من منظور رابطة التكافؤ، يُعدّ المركب ^{−C≡O +} البنية الأكثر أهمية، بينما المركب :C=O غير ثماني الإلكترونات، ولكنه يحمل شحنة رسمية متعادلة على كل ذرة ، ويُمثل ثاني أهم مُساهم في الرنين. ونظرًا لوجود الزوج الإلكتروني الحر وتكافؤ الكربون الثنائي في بنية الرنين هذه، يُعتبر أول أكسيد الكربون غالبًا كاربينًا مستقرًا للغاية . ^{[ 20 ]} أما الإيزوسيانيدات فهي مركبات يُستبدل فيها الأكسجين بمجموعة NR (حيث R = ألكيل أو أريل)، ولها نمط ترابط مشابه.

إذا عمل أول أكسيد الكربون كرابطة ، فقد تنعكس قطبية ثنائي القطب مع شحنة سالبة صافية على طرف الأكسجين، وذلك اعتمادًا على بنية المركب التناسقي . ^{[ 21 ]} انظر أيضًا قسم "كيمياء التناسق" أدناه.

تُظهر الدراسات النظرية والتجريبية أنه على الرغم من ارتفاع السالبية الكهربية للأكسجين، فإن عزم ثنائي القطب يتجه من طرف الكربون الأكثر سالبية إلى طرف الأكسجين الأكثر إيجابية. ^{[ 22 ] [ 23 ]} في الواقع، الروابط الثلاث هي روابط تساهمية قطبية ذات استقطاب قوي. وقد حُسب الاستقطاب باتجاه ذرة الأكسجين بنسبة 71% للرابطة سيجما و77% لكلتا الرابطتين باي . ^{[ 24 ]}

حالة أكسدة الكربون في أول أكسيد الكربون هي +2 في كل من هذه البنى. ويتم حسابها باحتساب جميع إلكترونات الرابطة على أنها تابعة للأكسجين الأكثر كهرسلبية. أما إلكترونا الكربون غير الرابطين الموجودان على الكربون فيُنسبان إليه فقط. وبناءً على هذا الحساب، يمتلك الكربون إلكترونين تكافؤ فقط في الجزيء، مقابل أربعة إلكترونات في الذرة الحرة.

يوجد أول أكسيد الكربون (CO) بكميات ضئيلة (حوالي 80 جزءًا في المليار ) في الغلاف الجوي للأرض . وينتج معظمه عن تفاعلات كيميائية مع مركبات عضوية تنبعث من الأنشطة البشرية، بالإضافة إلى مصادر طبيعية ناتجة عن تفاعلات كيميائية ضوئية في طبقة التروبوسفير، والتي تُنتج حوالي 5 × ^10¹² كيلوغرامًا سنويًا. ^{[ 34 ]} تشمل المصادر الطبيعية الأخرى لأول أكسيد الكربون البراكين، وحرائق الغابات والأحراش ، وأنواعًا أخرى من الاحتراق، مثل الوقود الأحفوري . ^{[ 35 ]} كما تنبعث كميات ضئيلة منه من المحيط، ومن النشاط الجيولوجي، نظرًا لوجود أول أكسيد الكربون مذابًا في الصخور البركانية المنصهرة تحت ضغوط عالية في وشاح الأرض . ^{[ 36 ]} ولأن المصادر الطبيعية لأول أكسيد الكربون تختلف من عام لآخر، يصعب قياس انبعاثاته الطبيعية بدقة.

يؤثر أول أكسيد الكربون بشكل غير مباشر على التأثير الإشعاعي من خلال رفع تركيزات غازات الدفيئة المباشرة ، بما في ذلك الميثان والأوزون التروبوسفيري . يتفاعل أول أكسيد الكربون كيميائيًا مع مكونات أخرى في الغلاف الجوي (وخاصة جذر الهيدروكسيل ، ^• OH) التي من شأنها أن تُدمر الميثان. ^{[ 37 ]} ومن خلال العمليات الطبيعية في الغلاف الجوي، يتأكسد إلى ثاني أكسيد الكربون والأوزون. يتميز أول أكسيد الكربون بقصر عمره في الغلاف الجوي (بمتوسط ​​عمر يتراوح بين شهر وشهرين تقريبًا)، كما أن تركيزه يختلف مكانيًا. ^{[ 38 ]}

نظراً لعمره الطويل في الطبقة الوسطى من التروبوسفير، يُستخدم أول أكسيد الكربون أيضاً كمتتبع لأعمدة الملوثات. ^{[ 39 ]}

خارج كوكب الأرض، يُعدّ أول أكسيد الكربون ثاني أكثر الجزيئات ثنائية الذرة شيوعًا في الوسط بين النجوم ، بعد الهيدروجين الجزيئي . وبسبب عدم تناظره، يُنتج هذا الجزيء القطبي خطوطًا طيفية أكثر سطوعًا بكثير من جزيء الهيدروجين، مما يُسهّل اكتشافه. رُصد أول أكسيد الكربون بين النجوم لأول مرة باستخدام التلسكوبات الراديوية عام 1970. وهو الآن أكثر المؤشرات استخدامًا للغاز الجزيئي عمومًا في الوسط بين النجوم في المجرات، إذ لا يُمكن اكتشاف الهيدروجين الجزيئي إلا باستخدام الأشعة فوق البنفسجية، وهو ما يتطلب تلسكوبات فضائية . تُوفّر رصدات أول أكسيد الكربون معلوماتٍ قيّمة عن السحب الجزيئية التي تتشكل فيها معظم النجوم . ^{[ 40 ] [ 41 ]}

يُظهر نجم بيتا بيكتوريس ، ثاني ألمع نجم في كوكبة بيكتور ، فائضًا من انبعاث الأشعة تحت الحمراء مقارنة بالنجوم العادية من نوعه، وهو ما يحدث بسبب كميات كبيرة من الغبار والغاز (بما في ذلك أول أكسيد الكربون) ^{[ 42 ] [ 43 ]} بالقرب من النجم.

يتواجد أول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة نتيجةً للتفكك الضوئي لثاني أكسيد الكربون بفعل الإشعاع الكهرومغناطيسي ذي الأطوال الموجية الأقصر من 169 نانومتر . كما تم رصده طيفياً على سطح قمر تريتون التابع لكوكب نبتون . ^{[ 44 ]}

يُعدّ أول أكسيد الكربون الصلب أحد مكونات المذنبات . ^{[ 45 ]} تبلغ نسبة أول أكسيد الكربون في المكون المتطاير أو "الجليدي" لمذنب هالي حوالي 15%. [ 46 ] عند ^{درجة حرارة الغرفة} والضغط الجوي العادي، يكون أول أكسيد الكربون شبه مستقر (انظر تفاعل بودوارد )، وينطبق الأمر نفسه عند درجات الحرارة المنخفضة حيث يكون كل من أول أكسيد الكربون وثاني _أكسيد الكربون صلبين، ومع ذلك، يمكن أن يبقى لمليارات السنين في المذنبات. يوجد القليل جدًا من أول أكسيد الكربون في غلاف بلوتو الجوي ، والذي يبدو أنه تشكّل من المذنبات. قد يعود ذلك إلى وجود (أو وجود) ماء سائل داخل بلوتو.

يمكن أن يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الماء لتكوين ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين:

CO + _H₂O → _H₂ + _CO₂

يُطلق على هذا التفاعل اسم تفاعل تحويل الماء إلى غاز عند حدوثه في الحالة الغازية، ولكنه قد يحدث أيضًا (ببطء شديد) في محلول مائي. إذا كان الضغط الجزئي للهيدروجين مرتفعًا بدرجة كافية (على سبيل المثال في بحر جوفي)، فسيتكون حمض الفورميك .

CO + H₂O _→ HCOOH

يمكن أن تحدث هذه التفاعلات في غضون بضعة ملايين من السنين حتى في درجات حرارة مثل تلك الموجودة على بلوتو. ^{[ 47 ]}

أول أكسيد الكربون هو ملوث جوي مؤقت في بعض المناطق الحضرية، ويرجع ذلك أساسًا إلى عادم محركات الاحتراق الداخلي (المركبات، والمولدات المحمولة والاحتياطية، وجزّازات العشب، وغسالات الضغط، وما إلى ذلك)، ولكن أيضًا من الاحتراق غير الكامل لأنواع الوقود الأخرى المختلفة (بما في ذلك الخشب والفحم والفحم النباتي والزيت والكيروسين والبروبان والغاز الطبيعي والنفايات).

يمكن رصد أحداث تلوث ثاني أكسيد الكربون الكبيرة من الفضاء فوق المدن. ^{[ 48 ]}

يُعدّ أول أكسيد الكربون من أكثر ملوثات الهواء الداخلي سميةً . وقد ينبعث من دخان التبغ، ويتولد من أعطال في مواقد الاحتراق (الحطب، الكيروسين، الغاز الطبيعي، البروبان) وأنظمة التدفئة التي تعمل بالوقود (الحطب، الزيت، الغاز الطبيعي)، ومن انسداد المداخن المتصلة بهذه الأجهزة. ^{[ 7 ]} في الدول المتقدمة ، تأتي المصادر الرئيسية لانبعاثات أول أكسيد الكربون داخل المنازل من أجهزة الطهي والتدفئة التي تحرق الوقود الأحفوري ، والتي تكون معيبة أو مُركّبة بشكل خاطئ أو مهملة الصيانة. ^{[ 51 ]} وقد يعود عطل الأجهزة إلى التركيب الخاطئ أو نقص الصيانة والاستخدام السليم. ^{[ 7 ]} أما في الدول ذات الدخل المنخفض والمتوسط، فإن أكثر مصادر أول أكسيد الكربون شيوعًا في المنازل هي حرق وقود الكتلة الحيوية ودخان السجائر. ^{[ 51 ]}

يُعدّ التسمم بأول أكسيد الكربون أكثر أنواع التسمم الهوائي المميت شيوعًا في العديد من البلدان. ​​كما يمكن أن يؤدي التعرض الحاد له إلى آثار عصبية طويلة الأمد، مثل التغيرات الإدراكية والسلوكية. وقد يؤدي التسمم الشديد بأول أكسيد الكربون إلى فقدان الوعي والغيبوبة والوفاة. أما التعرض المزمن لتركيزات منخفضة من أول أكسيد الكربون فقد يؤدي إلى الخمول والصداع والغثيان وأعراض تشبه أعراض الإنفلونزا، بالإضافة إلى مشاكل عصبية ونفسية وقلبية وعائية. ^{[ 8 ] [ 7 ] [ 9 ]}

تُشكّل معظم المعادن مُركّبات تناسقية تحتوي على أول أكسيد الكربون المرتبط تساهميًا. وتميل هذه المشتقات، التي تُسمى كربونيلات المعادن ، إلى أن تكون أكثر استقرارًا عندما يكون المعدن في حالات أكسدة منخفضة. على سبيل المثال، خماسي كربونيل الحديد ( Fe(CO) _₅ ) سائل مستقر في الهواء وقابل للتقطير. كربونيل النيكل هو مُركّب كربونيل معدني يتكوّن من خلال الاتحاد المباشر لأول أكسيد الكربون مع المعدن: ^{[ 55 ]}

Ni + 4 CO → Ni(CO) ₄ (1 بار ، 55 درجة مئوية)

غالباً ما تكون هذه المركبات المتطايرة شديدة السمية. يتم تحضير بعض مركبات الفلز-CO عن طريق إزالة الكربونيل من المذيبات العضوية، وليس من CO. على سبيل المثال، يتفاعل كلوريد الإيريديوم الثلاثي مع ثلاثي فينيل فوسفين في 2-ميثوكسي إيثانول أو ثنائي ميثيل فورماميد المغلي لإنتاج IrCl(CO)( _PPh3 ) ₂ .

يرتبط أول أكسيد الكربون (CO) كربيطة عبر ذرة الكربون، مكونًا رابطة ثلاثية. يساهم الزوج الإلكتروني الحر على ذرة الكربون بكثافة إلكترونية لتكوين رابطة سيجما M-CO . يرتبط مدارا π* على ذرة الكربون بمدارات معدنية ممتلئة. يرتبط هذا التأثير بنموذج ديوار-تشات-دنكانسون . ينعكس تأثير الرابطة شبه الثلاثية MC في طيف الأشعة تحت الحمراء لهذه المركبات. فبينما يهتز أول أكسيد الكربون الحر عند 2143 ^سم⁻¹  ، تميل مركباته إلى الامتصاص بالقرب من ¹⁹⁵⁰ سم⁻¹ . 

في وجود الأحماض القوية، تتفاعل الألكينات مع الأحماض الكربوكسيلية . ويؤدي تحلل هذا المركب ( أيون الأسيليوم ) إلى إنتاج الحمض الكربوكسيلي، وهي عملية تُعرف بتفاعل كوخ-هاف . ^{[ 56 ]} في تفاعل غاترمان-كوخ ، تتحول الأرينات إلى مشتقات البنزالدهيد في وجود أول أكسيد الكربون، _{وكلوريد} الألومنيوم ، وحمض الهيدروكلوريك . ^{[ 57 ]}

يتفاعل خليط من غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون مع الألكينات لإنتاج الألدهيدات. تتطلب هذه العملية وجود محفزات معدنية. ^{[ 58 ]}

^{يخضع أول} _أكسيد ^{الكربون} _{(CO) لعدة تفاعلات جديرة بالذكر عند تفاعله} مع كواشف العناصر الرئيسية. يُعدّ كلورة أول أكسيد الكربون الطريقة الصناعية لإنتاج مركب الفوسجين المهم . يتفاعل أول أكسيد الكربون مع البوران مُكَوِّنًا المركب H₃BCO ، وهو متساوي الإلكترونات مع كاتيون الأسيل [ H₃CCO ] ^⁺ . يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الصوديوم لإنتاج نواتج ناتجة عن اقتران الكربون-كربون، مثل _{أسيتيلين} ^ديولات الصوديوم 2Na⁺ ^· C₂O₂⁻² . _كما يتفاعل مع البوتاسيوم المنصهر لإنتاج خليط من مركب عضوي فلزي ، هو _{أسيتيلين} ديولات البوتاسيوم 2K⁺ ^· C₂O₂⁻² ، وبنزين هيكسولات البوتاسيوم 6K⁺ _· C₆O₆⁻⁶ ، ​​[ 59 ^] وروديزونات ^{البوتاسيوم} 2K⁺ ^· C₆O₂⁻⁶ . [ ⁶⁰ ]

يمكن اعتبار مركبي سيكلوهكسان هيكسون _أو تريكينويل ( _C6O6 ) وسيكلوبنتان بنتون أو حمض الليوكونيك ( _C5O5 ) ، اللذين لم يُحصل عليهما حتى الآن إلا بكميات ضئيلة ، بوليمرات لأول أكسيد الكربون. عند ضغوط تتجاوز 5 _جيجا باسكال ، يتحول أول أكسيد الكربون إلى بولي كربونيل ، وهو بوليمر صلب غير مستقر عند الضغط الجوي ولكنه قابل للانفجار. ^{[ 61 ] [ 62 ]}

يُعدّ غاز المُنتِج مصدرًا صناعيًا رئيسيًا لأول أكسيد الكربون ، وهو خليط يتكون في معظمه من أول أكسيد الكربون والنيتروجين، وينتج عن احتراق الكربون في الهواء عند درجة حرارة عالية بوجود فائض من الكربون. في الفرن، يمر الهواء عبر طبقة من فحم الكوك . يتوازن _ثاني أكسيد الكربون الناتج مبدئيًا مع الكربون الساخن المتبقي لإنتاج أول أكسيد الكربون. ^{[ 65 ]} يُوصف تفاعل _ثاني أكسيد الكربون مع الكربون لإنتاج أول أكسيد الكربون بتفاعل بودوارد . ^{[ 66 ]} عند درجات حرارة أعلى من 800 درجة مئوية، يكون أول أكسيد الكربون هو الناتج السائد. 

CO ₂ (ز) + C (ق) → 2 CO (ز) (ΔH r ₌ 170 كيلوجول/مول)

مصدر آخر هو " غاز الماء "، وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ينتج عن طريق التفاعل الماص للحرارة بين البخار والكربون:

H ₂ O (g) + C (s) → H ₂ (g) + CO (g) (Δ H _r = 131 كيلوجول/مول)

ويمكن الحصول على " غازات اصطناعية " أخرى مماثلة من الغاز الطبيعي وأنواع الوقود الأخرى.

يمكن أيضًا إنتاج أول أكسيد الكربون عن طريق التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون عند درجات حرارة عالية باستخدام خلايا التحليل الكهربائي لأكسيد صلب . ^{[ 67 ]} إحدى الطرق التي طُوّرت في قسم الطاقة بجامعة الدنمارك التقنية تستخدم محفز أكسيد السيريوم، ولا تُعاني من أي مشاكل تتعلق بتلوث المحفز. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

2 CO ₂ → 2 CO + O ₂

يُعد أول أكسيد الكربون أيضًا منتجًا ثانويًا لاختزال خامات أكسيد المعادن بالكربون، كما هو موضح بشكل مبسط على النحو التالي:

MO + C → M + CO

يتم إنتاج أول أكسيد الكربون أيضًا عن طريق الأكسدة المباشرة للكربون في وجود كمية محدودة من الأكسجين أو الهواء.

2 C + O ₂ → 2 CO

بما أن أول أكسيد الكربون غاز، يمكن تحفيز عملية الاختزال بالتسخين، مستغلين الإنتروبيا الموجبة (المفضلة) للتفاعل. يوضح مخطط إلينغهام أن تكوين أول أكسيد الكربون يُفضّل على تكوين _ثاني أكسيد الكربون عند درجات الحرارة العالية.

أول أكسيد الكربون غاز صناعي له استخدامات عديدة في تصنيع المواد الكيميائية بكميات كبيرة. ^{[ 70 ]} تُنتج كميات كبيرة من الألدهيدات من خلال تفاعل الهيدروفورميليشن للألكينات وأول _أكسيد الكربون والهيدروجين . يرتبط تفاعل الهيدروفورميليشن بعملية شل لإنتاج الأوليفينات العليا، مما يوفر مواد أولية للمنظفات .

يُنتج الفوسجين ، المفيد في تحضير الإيزوسيانات والبولي كربونات والبولي يوريثان، عن طريق تمرير غاز أول أكسيد الكربون والكلور النقي عبر طبقة من الكربون المنشط المسامي ، الذي يعمل كعامل مساعد . وقُدّر الإنتاج العالمي لهذا المركب بنحو 2.74 مليون طن في عام 1989. ^{[ 71 ]}

CO + Cl ₂ → COCl ₂

يُنتج الميثانول من خلال هدرجة أول أكسيد الكربون. وفي تفاعل مشابه، تقترن هدرجة أول أكسيد الكربون بتكوين رابطة كربون-كربون، كما هو الحال في عملية فيشر-تروبش حيث يُهدرج أول أكسيد الكربون إلى وقود هيدروكربوني سائل. وتتيح هذه التقنية تحويل الفحم أو الكتلة الحيوية إلى ديزل.

في عملية كاتيفا ، يتفاعل أول أكسيد الكربون والميثانول بوجود عامل حفاز متجانس من الإيريديوم وحمض الهيدرويوديك لإنتاج حمض الأسيتيك . وتُعد هذه العملية مسؤولة عن معظم الإنتاج الصناعي لحمض الأسيتيك.

أول أكسيد الكربون عامل اختزال قوي، وقد استُخدم في علم المعادن الحراري لاختزال المعادن من خاماتها منذ القدم. يعمل أول أكسيد الكربون على نزع الأكسجين من أكاسيد المعادن، مُختزلاً إياها إلى معدن نقي عند درجات حرارة عالية، ومُنتجاً ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية. لا يُزوَّد المفاعل عادةً بأول أكسيد الكربون في حالته الغازية، بل يتكوّن عند درجات حرارة عالية بوجود خام غني بالأكسجين، أو عامل مُكوِّن للكربون مثل فحم الكوك. تُعدّ عملية الفرن العالي مثالاً نموذجياً على عملية اختزال المعادن من خاماتها باستخدام أول أكسيد الكربون.

وبالمثل، فإن غاز الفرن العالي الذي يتم جمعه في أعلى أفران الصهر لا يزال يحتوي على ما بين 10٪ إلى 30٪ من أول أكسيد الكربون، ويستخدم كوقود في مواقد كوبر وفي أفران سيمنز مارتن في صناعة الصلب ذات الموقد المفتوح .

اقترح الباحث في وكالة ناسا، جيفري لانديس ، استخدام أول أكسيد الكربون كوقود على سطح المريخ. وقد طُرحت فكرة استخدام محركات تعمل بأول أكسيد الكربون والأكسجين في وسائل النقل السطحية المبكرة، إذ يمكن إنتاج كل من أول أكسيد الكربون والأكسجين بسهولة من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي للمريخ عن طريق التحليل الكهربائي للزركونيا ، دون الحاجة إلى استخدام أي موارد مائية مريخية للحصول على الهيدروجين، وهو العنصر اللازم لإنتاج الميثان أو أي وقود آخر قائم على الهيدروجين. ^{[ 72 ]}

واقترح لانديس أيضاً تصنيع الوقود من الغلاف الجوي المماثل لثاني أكسيد الكربون الموجود على كوكب الزهرة لمهمة إعادة العينات، وذلك بالاشتراك مع الطائرات بدون طيار التي تعمل بالطاقة الشمسية والصعود بالبالون الصاروخي. ^{[ 73 ]}

يُستخدم أول أكسيد الكربون في الكيمياء الكهربائية لدراسة بنية الأقطاب الكهربائية بفضل انجذابه القوي لبعض المعادن المستخدمة كمحفزات كهربائية ، من خلال تقنية تُعرف باسم إزالة أول أكسيد الكربون . ^{[ 74 ]}

أول أكسيد الكربون جزيء نشط بيولوجيًا يعمل كجزيء إشارة غازي . يُنتج طبيعيًا عبر العديد من المسارات الإنزيمية وغير الإنزيمية، ^{[ 75 ]} وأكثرها فهمًا هو التأثير الهدمي لإنزيم أوكسيجيناز الهيم على الهيم المشتق من البروتينات الهيمية مثل الهيموجلوبين . ^{[ 76 ]} بعد التقرير الأول الذي أفاد بأن أول أكسيد الكربون ناقل عصبي طبيعي في عام 1993، ^{[ 53 ]} حظي أول أكسيد الكربون باهتمام سريري كبير كمنظم بيولوجي.

نظراً لدور أول أكسيد الكربون في الجسم، فقد رُبطت اضطرابات استقلابه بالعديد من الأمراض، بما في ذلك التنكس العصبي، وارتفاع ضغط الدم، وفشل القلب، والالتهابات المرضية. ^{[ 77 ]} في العديد من الأنسجة، يعمل أول أكسيد الكربون كمضاد للالتهابات ، وموسع للأوعية الدموية ، ومحفز لنمو الأوعية الدموية الجديدة . ^{[ 78 ]} في الدراسات التي أُجريت على نماذج حيوانية، قلل أول أكسيد الكربون من شدة الإنتان الجرثومي المُستحث تجريبياً ، والتهاب البنكرياس، وإصابة الكبد بنقص التروية/إعادة التروية ، والتهاب القولون، وهشاشة العظام، وإصابة الرئة، ورفض زراعة الرئة، والألم العصبي، مع تعزيز التئام جروح الجلد. لذلك، هناك اهتمام كبير بالإمكانات العلاجية لأول أكسيد الكربون ليصبح عاملاً دوائياً ومعياراً سريرياً للرعاية. ^{[ 79 ]}

قد تستخدم الميكروبات أيضًا أول أكسيد الكربون كناقل غازي . ^{[ 82 ]} يُعد استشعار أول أكسيد الكربون مسارًا إشاريًا تُسهّله بروتينات مثل CooA . ^{[ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]} لا يزال نطاق الأدوار البيولوجية لاستشعار أول أكسيد الكربون غير معروف.

يُنتج الميكروبيوم البشري أول أكسيد الكربون ويستهلكه ويتفاعل معه. ^{[ 75 ]} فعلى سبيل المثال، في بعض أنواع البكتيريا، يُنتج أول أكسيد الكربون عن طريق اختزال ثاني أكسيد الكربون بواسطة إنزيم نازع هيدروجين أول أكسيد الكربون، مما يُوفر طاقة حيوية مُلائمة لتشغيل العمليات الخلوية اللاحقة. ^{[ 86 ] [ 75 ]} وفي مثال آخر، يُعد أول أكسيد الكربون مُغذياً للأركيا المُنتجة للميثان، والتي تختزله إلى ميثان باستخدام الهيدروجين. ^{[ 87 ]}

يتمتع أول أكسيد الكربون بخصائص مضادة للميكروبات تم دراستها لعلاج الأمراض المعدية. ^{[ 75 ]}

في التاريخ القديم، أعدم حنبعل أسرى رومانيين بأبخرة الفحم خلال الحرب البونيقية الثانية . ^{[ 53 ]}

استُخدم أول أكسيد الكربون في الإبادة الجماعية خلال المحرقة في بعض معسكرات الإبادة ، وأبرزها شاحنات الغاز في خيلمنو ، وفي برنامج " القتل الرحيم " التابع للعملية T4 . ^{[ 93 ]}

حافظ الإنسان على علاقة معقدة مع أول أكسيد الكربون منذ أن تعلم التحكم بالنار حوالي عام 800,000 قبل الميلاد. وربما اكتشف الإنسان القديم سمية التسمم بأول أكسيد الكربون عند إدخاله النار إلى مساكنه. كما أن التطور المبكر لعلم المعادن وتقنيات الصهر ، الذي ظهر حوالي عام 6,000 قبل الميلاد وحتى العصر البرونزي، زاد من معاناة الإنسان من التعرض لأول أكسيد الكربون. وبالإضافة إلى سمية أول أكسيد الكربون، ربما يكون السكان الأصليون في الولايات المتحدة قد اختبروا خصائصه المؤثرة على الجهاز العصبي من خلال طقوسهم الشامانية حول النار. ^{[ 53 ]}

طوّرت الحضارات القديمة حكايات أسطورية لتفسير أصل النار، مثل بروميثيوس في الأساطير اليونانية الذي شارك النار مع البشر. سجّل أرسطو (384-322 قبل الميلاد) لأول مرة أن احتراق الفحم ينتج أبخرة سامة. تكهّن الطبيب اليوناني جالينوس (129-199 ميلادي) بوجود تغيّر في تركيب الهواء يُسبّب الضرر عند استنشاقه، ووضع العديد من علماء تلك الحقبة أساسًا معرفيًا حول أول أكسيد الكربون في سياق سمية أبخرة الفحم. يُحتمل أن تكون كليوباترا قد توفيت بسبب التسمم بأول أكسيد الكربون . ^{[ 53 ]}

في عام 1697، استخدم جورج إرنست شتال مصطلح "كاربوناري هاليتوس" للإشارة إلى الأبخرة السامة التي يُعتقد أنها أول أكسيد الكربون. أجرى فريدريك هوفمان أول بحث علمي حديث حول التسمم بأول أكسيد الكربون الناتج عن الفحم في عام 1716. وأجرى هيرمان بورهاف أولى التجارب العلمية حول تأثير أول أكسيد الكربون (أبخرة الفحم) على الحيوانات في ثلاثينيات القرن الثامن عشر. ^{[ 53 ]}

يُعتقد أن جوزيف بريستلي هو أول من قام بتخليق أول أكسيد الكربون عام 1772. وبالمثل، عزل كارل فيلهلم شيل أول أكسيد الكربون من الفحم عام 1773، واعتقد أنه قد يكون العنصر الكربوني المسؤول عن سمية الأبخرة. وفي عام 1775، عزل توربيرن بيرغمان أول أكسيد الكربون من حمض الأكساليك. وبعد عام، أنتج الكيميائي الفرنسي دي لاسون أول أكسيد الكربون بتسخين أكسيد الزنك مع فحم الكوك ، لكنه أخطأ في تحديد الناتج الغازي على أنه هيدروجين ، نظرًا لاحتراقه بلهب أزرق. في وجود الأكسجين، بما في ذلك التركيزات الموجودة في الغلاف الجوي، يحترق أول أكسيد الكربون بلهب أزرق، منتجًا ثاني أكسيد الكربون. وأجرى أنطوان لافوازييه تجارب مماثلة غير حاسمة عام 1777. وفي عام 1800، حدد ويليام كروكشانك الغاز على أنه مركب يحتوي على الكربون والأكسجين . ^{[ 53 ] [ 94 ]}

أدرك توماس بيدوز وجيمس وات أن أول أكسيد الكربون (على شكل بيكربونات ) يُضفي إشراقًا على الدم الوريدي عام 1793. واقترح وات أن أبخرة الفحم قد تعمل كترياق للأكسجين في الدم، كما أشار بيدوز ووات عام 1796 إلى أن للبيكربونات ألفة أكبر للألياف الحيوانية من الأكسجين. وفي عام 1854، اقترح أدريان شينو بالمثل أن أول أكسيد الكربون يسحب الأكسجين من الدم ثم يتأكسد في الجسم إلى ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 53 ]} يُنسب الفضل في آلية التسمم بأول أكسيد الكربون على نطاق واسع إلى كلود برنارد، الذي ذكر في مذكراته التي بدأت عام 1846 ونُشرت عام 1857 أنه "يمنع الدم الشرياني من أن يصبح وريديًا". ونشر فيليكس هوب-سيلر بشكل مستقل استنتاجات مماثلة في العام التالي. ^{[ 53 ]}

اكتسب أول أكسيد الكربون أهمية بالغة كعامل أساسي في أوائل القرن العشرين. ^{[ 5 ]} وتُظهر ثلاث عمليات صناعية تطوره في الصناعة. ففي عملية فيشر-تروبش ، يُحوّل الفحم والمواد الأولية الغنية بالكربون إلى وقود سائل عبر أول أكسيد الكربون. وقد طُوّرت هذه التقنية كجزء من المجهود الحربي الألماني لتعويض نقص البترول المحلي، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم. وفي ألمانيا أيضًا، وُجد أن خليطًا من أول أكسيد الكربون والهيدروجين يتحد مع الأوليفينات لإنتاج الألدهيدات . وتُعرف هذه العملية باسم الهدرجة الفورمية ، وتُستخدم لإنتاج العديد من المواد الكيميائية على نطاق واسع، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي ، بالإضافة إلى مركبات متخصصة تُستخدم في صناعة العطور والأدوية. فعلى سبيل المثال، يُستخدم أول أكسيد الكربون في إنتاج فيتامين أ . ^{[ 95 ]} وفي عملية رئيسية ثالثة، تُنسب إلى باحثين في شركة مونسانتو ، يتحد أول أكسيد الكربون مع الميثانول لإنتاج حمض الأسيتيك . ويُنتج معظم حمض الأسيتيك من خلال عملية كاتيفا . وتُعدّ الهدرجة الفورمية وتخليق حمض الأسيتيك اثنتين من بين العديد من عمليات الكربنة .