Vraag 20CO-meting

In een verkeerd afgestelde cv-ketel kan onvolledige verbranding van aardgas optreden. Daarbij kan, behalve water en koolstofdioxide, ook het giftige gas koolstofmono-oxide ( CO ) ontstaan.

Koolstofmono-oxide is giftig doordat het zuurstof uit het lichaam verdringt. Bij inademing van schone lucht wordt zuurstof uit de lucht gebonden door het eiwit hemoglobine (Hb). Hierbij ontstaat oxyhemoglobine (Hb O ), dat 2 zuurstof via de bloedbaan door het lichaam verspreidt. Wanneer lucht is verontreinigd met koolstofmono-oxide, wordt koolstofmono-oxide in plaats van zuurstof door Hb gebonden. Er ontstaat dan Hb CO . Slechts een kleine concentratie koolstofmono-oxide leidt al tot een vergiftiging. Inademing van lucht die 0,10 volumeprocent koolstofmono-oxide bevat, leidt ertoe dat 50% van alle Hb-moleculen bindt met CO- moleculen en 50% van de Hb-moleculen bindt met O -moleculen. 2

Bij een vermoeden van CO -vergiftiging kan het CO -gehalte in de uitgeademde lucht worden gemeten met een CO -meter. Deze meting is mogelijk omdat koolstofmono-oxide dat aan hemoglobine is gebonden, ook weer kan loslaten en geleidelijk wordt uitgeademd. Uit de meetwaarde wordt vervolgens het Hb CO -gehalte in het bloed berekend. Het verband tussen het CO -gehalte in de uitgeademde lucht en het Hb CO -gehalte in het bloed is in de figuur weergegeven. figuur Bij een Hb CO -gehalte van meer dan 12% is er sprake van CO -vergiftiging. Het CO -gehalte op de horizontale as is uitgedrukt in volume-ppm. 1 volume-ppm komt overeen met 1∙10 –6 liter koolstofmono-oxide per liter lucht. Bij een meting blijkt de uitgeademde lucht van een persoon 3,0∙10 2 µg koolstofmono-oxide te bevatten. Het volume van de uitgeademde lucht van deze persoon was 4,0 L.

De werking van de CO -meter is gebaseerd op een redoxreactie in een elektrochemische cel. De uitgeademde lucht wordt langs een van de elektroden geleid. Het CO wordt daarbij omgezet tot CO volgens 2 onderstaande halfreactie. H O + CO → 2 H + + CO + 2 e – 2 2 Aan de andere elektrode van de CO -meter reageert zuurstof. Bij deze omzetting reageren ook H + -ionen.

Iemand met een CO -vergiftiging moet snel schone lucht inademen die geen koolstofmono-oxide bevat. CO- moleculen die loslaten van Hb-moleculen worden dan verdrongen door de overmaat aan O -moleculen die wordt ingeademd. De vrijgekomen Hb-moleculen binden 2 vervolgens O -moleculen in plaats van CO -moleculen. De snelheid 2 waarmee de concentratie Hb CO in het bloed afneemt is zodanig dat elke 5 uur de concentratie Hb CO halveert. De concentratie Hb CO in het bloed van een patiënt is 2,28 mmol L –1 .

Een nadeel van de inademing van lucht is dat het lang duurt voordat de concentratie Hb CO op een niet-giftig niveau is gekomen. Bij ernstige CO -vergiftiging wordt daarom vaak beademd met zuivere zuurstof. De tijd die nodig is om de concentratie Hb CO te halveren wordt dan teruggebracht tot 1,0 uur.

Leg uit, met behulp van het botsende-deeltjesmodel, dat bij beademen met zuivere zuurstof een lege bindingsplek in een Hb-molecuul sneller wordt gevuld door een O -molecuul dan bij het inademen van lucht. 2