Физические свойства углекислого газа: Физические свойства углекислого газа

Физические свойства углекислого газа: Физические свойства углекислого газа :: HighExpert.RU

alexxlab | 30.08.1970 | 0 | Разное

Содержание

Физические свойства углекислого газа :: HighExpert.RU

Углекислый газ [диоксид углерода] – негорючий бесцветный газ со слабым запахом и кисловатым вкусом, химическая формула CO₂, молярная масса 44,01 кг/кмоль. Содержание углекислого газа в атмосферном воздухе составляет около 0,04%. Образуется при горении или гниении органических материалов. Относится к кислотным оксидам, при растворении в воде образует угольную кислоту, которая используется в пищевой промышленности как консервант и разрыхлитель, в химической промышленности для синтеза аммиака. Жидкая углекислота находит применение в системах пожаротушения и огнетушителях. В твёрдом состоянии в виде “сухого льда” [при температуре -73,8^oC] применяется в промышленности для технологических процессов сборки неразъемных соединений с натягом [охлаждение охватываемой детали], а также в лабораторных исследованиях в качестве хладагента.

Плотность углекислого газа при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа (1 атм) и различной температуре

Температура	Плотность углекислого газа, ρ
^оС	кг/м³
7	1,902
27	1,773
47	1,661
67	1,562
87	1,474
107	1,396
127	1,326
177	1,178
227	1,059

Динамическая и кинематическая вязкость углекислого газа при нормальном атмосферном давлении и различной температуре

Температура	Динамическая вязкость углекислого газа, μ	Кинематическая вязкость углекислого газа, ν
^оС	(Н • c / м²) x 10^-7	(м² / с) x 10^-6
7	140	7,36
27	149	8,40
47	156	9,39
67	165	10,60
87	173	11,70
107	181	13,00
127	190	14,30
177	210	17,80
277	231	21,80

Основные физические свойства углекислого газа при различной температуре

Температура	Плотность, ρ	Удельная теплоёмкость, C_p	Теплопроводность, λ	Кинематическая вязкость, ν	Число Прандтля, Pr
K	кг/м³	Дж / (кг • К)	Вт / (м • К)	(м² / с) x 10^-6	–
280	1,902	830	0,0152	7,36	0,765
300	1,773	851	0,0166	8,40	0,766
400	1,326	942	0,0243	14,30	0,737
500	1,059	1020	0,0325	21,80	0,725
600	0,883	1080	0,0407	30,60	0,717
700	0,756	1130	0,0481	40,30	0,717

* Табличные данные подготовлены по материалам зарубежных справочников

Формулы физических свойств углекислого газа

При проведении инженерных расчетов удобнее использовать приближённые формулы для определения физических свойств углекислого газа CO₂⋆:

Плотность CO

₂ ⋆ [ кг/м³ ]

Теплоёмкость CO

₂ ⋆ [ Дж/(кг • К) ]

Теплопроводность CO

₂ ⋆ [ Вт/(м • K) ]

Динамическая вязкость CO

₂ ⋆ [ Па • c ]

Кинематическая вязкость CO

₂ ⋆ [ м²/с ]

Температуропроводность CO

₂ [ м²/с ]

Число Прандтля CO

₂ [ – ]

⋆ Приближённые формулы физических свойств углекислого газа получены авторами настоящего сайта.

Размерность величин: температура – градусы Цельсия. Формула плотности диоксида углерода приведена для атмосферного давления.

Приближённые формулы действительны в диапазоне температур углекислого газа от 5 до 225 ^oC.

Химические свойства углекислого газа, реакции с другими веществами

Общие химические свойства углекислого газа: CO₂ инертен, то есть химически не активен; при попадании в водный раствор легко вступает в реакции.
Большинство кислотных оксидов устойчивы к высоким температурам, но углекислота при их воздействии восстанавливается.

Взаимодействие с другими веществами:

1) Углекислота относится к кислотным оксидам, то есть в сочетании с водой образуется кислота. Однако угольная кислота неустойчива и распадается сразу. Эта реакция имеет обратимый характер:

СО₂ + H₂O ↔ CO₂ × H₂O (растворение) ↔ Н₂СО₃

Диоксид углерода + вода ↔ угольная кислота

Молекула угольной кислоты

2) При взаимодействии углекислого газа и соединений азота с водородом (аммиаком) в водном растворе происходит разложение до углеаммонийной соли.

2NH₃ + CO₂ + H₂O = NH₄HCO₃

Аммиак + углекислота = гидрокарбонат аммония

Углеаммонийная соль

Полученное вещество часто используется в приготовлении хлеба и различных кондитерских изделий.

3) Ход некоторых реакций должен поддерживаться высокими температурами. Примером является производство мочевины при 130 °C и давлении 200 атм., схематически изображаемое так:

2NH₃ + СО₂
→ (NH₂)₂СО + H₂O

Аммиак + диоксид углерода → карбамид + вода

Также под воздействием температуры около 800 градусов протекает реакция образования оксида цинка:

Zn + CO₂ → ZnO + CO

Оксид цинка

Цинк + двуокись углерода → оксид цинка + оксид углерода

4) Возможно уравнение с гидроксидом бария, при котором выделяется средняя соль.

Ba(OH)₂+CO₂ = BaCO₃ + H₂O

Гидроксид бария + углекислота = карбонат бария + оксид водорода.

Применяется для регулировки калориметров по теплоемкости. Также вещество используют в промышленности для производства красных кирпичей, синтетических тканей, фейерверков, гончарных изделий, плитки для ванн и туалетов.

5) Углекислый газ выделяется при реакциях горения.

Горение метана.

CH₄ + 2O₂

→ CO₂ + 2H₂O + 891кДж

Горение газа на плите

Метан + кислород = углекислота + вода (в газообразном состоянии) + энергия

Горение этилена

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O + Q

Этилен + кислород = диоксид углерода + оксид водорода + энергия

Горение этана

2С₂Н₆ + 7О₂ → 4CO₂ + 6H₂O + Q

Этан + кислород = двуокись углерода + вода + энергия

Горение этанола

C₂H₅OH + 3O₂ = 3H₂O + 2CO₂ + Q

Молекула этанола

Этанол + кислород = вода + углекислота + энергия

6) Газ не поддерживает горения, этот процесс возможен только с некоторыми активными металлами, например, магнием.

2Mg + CO₂ = C + 2MgO

Магний + углекислота = углерод + оксид магния.

MgO активно применяется при производстве косметических средств. Вещество используют в пищевой промышленности как пищевую добавку.

7) Двуокись углерода реагирует с гидроксидами с получением солей, которые существуют в двух формах, как карбонаты и бикарбонаты. Например, углекислый газ и гидроксид натрия, согласно формуле, образуют гидрокарбонат Na:

CO₂ + NaOH → NaHCO₃

диоксид углерода + гидроксид натрия → гидрокарбонат натрия.

Или же при большем количестве NaOH образуется карбонат Na с образованием воды:

CO₂ + 2 NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

Диоксид углерода + гидроксид натрия → карбонат натрия + вода

Кислотно-щелочные реакции углекислоты используются на протяжении веков для затвердевания известкового раствора, что может быть выражено простым уравнением:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Гидроксид кальция + двуокись углерода → карбонат кальция + оксид водорода

В зелёных растениях играет важную роль в процессе фотосинтеза:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Образование глюкозы

Диоксид углерода + вода → глюкоза + кислород.

9) Химические свойства углекислоты используются в промышленности при производстве соды, суть этого процесса можно выразить суммарным уравнением:

NaCl + CO₂ + NH₃ + H₂O → NaHCO₃ + NH₄Cl

Хлорид натрия + Диоксид углерода + аммиак + вода → гидрокарбонат натрия + хлорид аммония

10) Фенолят Na разлагается при взаимодействии с углекислым газом, при этом малорастворимый фенол выпадает в осадок:

C6H₅ONa + CO₂ + H₂O = C₆H₅OH + NaHCO₃

Фенолят натрия + двуокись углерода + оксид водорода = фенол + гидрокарбонат натрия

11) Пероксид натрия и углекислый газ, взаимодействуя, образуют среднюю соль карбоната Na с выделением кислорода.

2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2N₂CO₃ + O₂

Пероксид натрия + углекислота → карбонат натрия + кислород

Колба с пероксидом натрия

Образование углекислоты происходит при растворении в воде кальцинированной соды (стиральной соды).

NaHCO₃ + H₂O → CO₂ + H₂O + NaOH

Гидрокарбонат натрия + вода → углекислота + вода + гидроксид натрия
При этой реакции (гидролиз по катиону) образуется сильнощелочная среда.

12) CO2 вступает в реакцию с гидроксидом калия, последний образуется путем электролиза хлористого калия.

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

Гидроксид калия + углекислота → карбонат калия + вода

13) Газ в силу своего строения не реагирует с благородными газами, то есть гелием, неоном, аргоном, криптоном, ксеноном, радоном, оганесоном.

Заключение

Мы привели большую часть химических реакций, в которых участвует CO₂. Ученые всего мира пытаются решить проблему увеличения концентрации углекислоты в воздухе, не без помощи реакций с другими веществами, которые известны химикам. А какие химические формулы взаимодействия углекислого газа знаете вы?

Физические свойства углекислоты

Внимание!!!

Цены на сайте не актуальны – уточняйте

			Углекислота жидкая – это, сжиженный углекислый газ под очень высоким давлением, которое обычно равно 70 атмосферам. Жидкость, как и газ, абсолютно бесцветна, имеет слегка кислый привкус. Поставляется и хранится углекислота в: 40-литровых герметичных баллонах, которые защищены от коррозийных разрушений – срок хранения 2 года. В транспортной бочке ЦЖУ-18 – срок хранения 6 месяцев. Изготавливается в соответствии с ГОСТ 8050-50 “Двуокись углерода” Чтобы узнать цены и сроки поставки нажмите подробнее.

Физические свойства углекислоты

Углекислота (СО2, двуокись углерода, диоксид углерода) – вещество с химическое формулой СО2 и молекулярной массой 44,011 г/моль, которое может существовать в четырёх фазовых состояниях – газообразном, жидком, твёрдом и сверхкритическом.

Газообразное состояние СО2 носит общеупотребительное название «углекислый газ». При атмосферном давлении это бесцветный газ без цвета и запаха, при температуре +20 ?С плотностью 1,839 кг/м? (в 1,52 раза тяжелее воздуха), хорошо растворяется в воде (0,88 объёма в 1 объёме воды), частично взаимодействуя в ней с образованием угольной кислоты. Входит в состав атмосферы в среднем 0,035% по объёму. При резком охлаждении за счёт расширения (детандирование) СО2 способен десублимироваться – переходить сразу в твёрдое состояние, минуя жидкую фазу.

Газообразный диоксид углерода ранее нередко хранили в стационарных газгольдерах. В настоящее время такой способ хранения не применяется; углекислый газ в необходимом количестве получают непосредственно на месте – путём испарения жидкой углекислоты в газификаторе. Далее газ можно легко перекачать по любому газопроводу под давлением 2-6 атмосфер.

Жидкое состояние СО2 носит техническое название «жидкая углекислота» или просто «углекислота». Это бесцветная жидкость без запаха, средней плотностью 771 кг/м3, которая существует только под давлением 3 482…519 кПа при температуре 0…-56,5 град.С («низкотемпературная углекислота»), либо под давлением 3 482…7 383 кПа при температуре 0…+31,0 град.С («углекислота высокого давления»). Углекислоту высокого давления получают чаще всего путём сжатия углекислого газа до давления конденсации, при одновременном охлаждении водой. Низкотемпературную углекислоту, являющейся основной формой диоксида углерода для промышленного потребления, чаще всего получают по циклу высокого давления путём трехступенчатого охлаждения и дросселирования в специальных установках.

При небольшом и среднем потреблении углекислоты (высокого давления),т для её хранения и транспортировки используют разнообразные стальные баллоны (от баллончиков для бытовых сифонов до ёмкостей вместимостью 55 л). Самым распространенным является 40 л баллон с рабочим давление 15 000 кПа, вмещающим 24 кг углекислоты. За стальными баллонами не требуется дополнительный уход, углекислота сохраняется без потерь в течение длительного времени. Баллоны с углекислотой высокого давления окрашивают в чёрный цвет.

При значительном потреблении, для хранения и транспортировки низкотемпературной жидкой углекислоты используют изотермические цистерны самой разнообразной вместимости, оснащённые служебными холодильными установками. Существуют накопительные (стационарные) вертикальные и горизонтальные цистерны вместимостью от 3 до 250 т, транспортируемые цистерны вместимостью от 3 до 18 т. Цистерны вертикального исполнения требуют строительства фундамента и используются преимущественно в условиях ограниченного пространства для размещения. Применение горизонтальных цистерн позволяет снизить затраты на фундаменты, особенно при наличии общей рамы с углекислотной станцией. Цистерны состоят из внутреннего сварного сосуда, изготовленного из низкотемпературной стали и имеющего пенополиуретановую или вакуумную теплоизоляцию; наружного кожуха из пластика, оцинкованной или нержавеющей стали; трубопроводов, арматуры и приборов контроля. Внутренняя и наружная поверхности сварного сосуда подвергаются специальной обработке, благодаря чему снижена до вероятность поверхностной коррозии металла. В дорогих импортных моделях наружный герметичный кожух выполнен из алюминия. Использование цистерн обеспечивает заправку и слив жидкой углекислоты; хранение и транспортировку без потерь продукта; визуальный контроль массы и рабочего давления при заправке, в процессе хранения и выдачи. Все типы цистерн оснащены многоуровневой системой безопасности. Предохранительные клапаны позволяют производить проверку и ремонт без остановки и опорожнения цистерны.

При мгновенном снижении давления до атмосферного, происходящем при впрыске в специальную расширительную камеру (дросселировании), жидкий диоксид углерода мгновенно превращается в газ и тончайшую снегообразную массу, которую прессуют и получают диоксид углерода в твёрдом состоянии, который носит общеупотребительное название «сухой лёд». При атмосферном давлении это белая стекловидная масса плотностью 1 562 кг/м?, с температурой -78,5 ?С, которая на открытом воздухе сублимируется – постепенно испаряется, минуя жидкое состояние. Сухой лёд может быть также получен непосредственно на установках высокого давления, применяемых для получения низкотемпературной углекислоты, из газовых смесей, содержащих СО2 в количестве не менее 75-80%. Объёмная холодопроизводительность сухого льда почти в 3 раза больше, чем у водяного льда, и составляет 573,6 кДж/кг.

Твёрдый диоксид углерода обычно выпускают в брикетах размером 200?100?20-70 мм, в гранулах диаметром 3, 6, 10, 12 и 16 мм, редко в виде тончайшего порошка («сухой снег»). Брикеты, гранулы и снег хранят не более 1-2 суток в стационарных заглублённых хранилищах шахтного типа, разбитых на небольшие отсеки; перевозят в специальных изотермических контейнерах с предохранительным клапаном. Используются контейнеры разных производителей вместимостью от 40 до 300 кг и более. Потери на сублимацию составляют, в зависимости от температуры окружающего воздуха 4-6% и более в сутки.

При давлении свыше 7,39 кПа и температуре более 31,6 град.С диоксид углерода находится в так называемом сверхкритическом состоянии, при котором его плотность как у жидкости, а вязкость и поверхностное натяжение как у газа. Эта необычная физическая субстанция (флюид) является отличным неполярным растворителем. Сверхкритический CO2 способен полностью или выборочно экстрагировать любые неполярные составляющие с молекулярной массой менее 2 000 дальтон: терпеновые соединения, воски, пигменты, высокомолекулярные насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, алкалоиды, жирорастворимые витамины и фитостерины. Нерастворимыми веществами для сверхкритического CO2 являются целлюлоза, крахмал, органические и неорганические полимеры с высоким молекулярным весом, сахара, гликозидные вещества, протеины, металлы и соли многих металлов. Обладая подобными свойствами, сверхкритический диоксид углерода всё шире применяется в процессах экстракции, фракционирования и импрегнации органических и неорганических веществ. Он является также перспективным рабочим телом для современных тепловых машин.

Удельный вес. Удельный вес углекислоты зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится.
Критическая температура углекислоты +31 град. Удельный вес углекислого газа при 0 град и давлении 760 мм рт.ст. равен 1, 9769 кг/м3.
Молекулярный вес углекислого газа 44,0. Относительный вес углекислого газа по сравнению с воздухом составляет 1,529.
Жидкая углекислота при температурах выше 0 град. значительно легче воды, и ее можно хранить только под давлением.
Удельный вес твердой углекислоты зависит от метода ее получения. Жидкая углекислота при замораживании превращается в сухой лед, представляющий прозрачное , стеклообразное твердое тело. В этом случае твердая углекислота имеет наибольшую плотность (при нормальном давлении в сосуде, охлаждаемом до минус 79 град., плотность равна 1,56). Промышленная твердая углекислота имеет белый цвет, по твердости близка к мелу,
ее удельный вес колеблется в зависимости от способа получения в пределах 1,3 – 1,6.

Уравнение состояния. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением
V= R T/p – A, где
V – объем, м3/кг;
R – газовая постоянная 848/44 = 19,273;
Т – температура, К град.;
р давление, кг/м2;
А – дополнительный член, характеризующий отклонение от уравнения состояния для идеального газа. Он выражается зависимостью А =( 0, 0825 + (1,225)10-7 р)/(Т/100)10/3.

Тройная точка углекислоты. Тройная точка характеризуется давлением 5,28 ата (кг/см2) и температурой минус 56,6 град.
Углекислота может находиться во всех трех состояниях (твердом, жидком и газообразном) только в тройной точке. При давлениях ниже 5,28 ата (кг/см2) (или при температуре ниже минус 56,6 град.) углекислота может находиться только в твердом и газообразном состояниях.
В парожидкостной области, т.е. выше тройной точки, справедливы следующие соотношения
i’ x + i” у = i,
x + у = 1, где,
x и у – доля вещества в жидком и парообразном виде;
i’ – энтальпия жидкости;
i” – энтальпия пара;
i – энтальпия смеси.
По этим величинам легко определить величины x и у. Соответственно для области ниже тройной точки будут действительны следующие уравнения:
i” у + i” z = i,
у + z = 1, где,
i” – энтальпия твердой углекислоты;
z – доля вещества в твердом состоянии.
В тройной точке для трех фаз имеются также только два уравнения
i’ x + i” у + i”’ z = i,
x + у + z = 1.
Зная значения i,’ i’,’ i”’ для тройной точки и используя приведенные уравнения можно определить энтальпию смеси для любой точки.

Теплоемкость. Теплоемкость углекислого газа при температуре 20 град. и 1 ата составляет
Ср = 0,202 и Сv = 0,156 ккал/кг*град. Показатель адиабаты k =1,30.
Теплоемкость жидкой углекислоты в диапазоне температур от -50 до +20 град. характеризуется следующими значениями, ккал/кг*град. :
Град.С -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
Ср, 0,47 0,49 0,515 0,514 0,517 0,6 0,64 0,68

Точка плавления. Плавление твердой углекислоты происходит при температурах и давлениях, соответствующих тройной точке (t = -56,6 град. и р = 5,28 ата) или находящихся выше ее.
Ниже тройной точки твердая углекислота сублимирует. Температура сублимации является функцией давления: при нормальном давлении она равна -78,5 град., в вакууме она может быть -100 град. и ниже.

Энтальпия. Энтальпию пара углекислоты в широком диапазоне температур и давлений определяют по уравнению Планка и Куприянова.
i = 169,34 + (0,1955 + 0,000115t)t – 8,3724 p(1 + 0,007424p)/0,01T(10/3), где
I – ккал/кг, р – кг/см2, Т – град.К, t – град.С.
Энтальпию жидкой углекислоты в любой точке можно легко определить путем вычитания из энтальпии насыщенного пара величины скрытой теплоты парообразования. Точно так же , вычитая скрытую теплоту сублимации, можно определить энтальпию твердой углекислоты.

Теплопроводность. Теплопроводность углекислого газа при 0 град. составляет 0,012 ккал/м*час*град.С, а при температуре -78 град. она понижается до 0,008 ккал/м*час*град.С.
Данные о теплопроводности углекислоты в 10 4 ст. ккал/м*час*град.С при плюсовых температурах приведены в таблице.
Давление, кг/см2 10 град. 20 град. 30 град. 40 град.
Газообразная углекислота
1 130 136 142 148
20 – 147 152 157
40 – 173 174 175
60 – – 228 213
80 – – – 325
Жидкая углекислота
50 848 – – –
60 870 753 – –
70 888 776 – –
       80                                    906                   795                            670
                    Теплопроводность твердой углекислоты может быть вычислена по формуле :
                                                     236,5/Т1,216 ст., ккал/м*час*град.С.

Коэффициент теплового расширения. Объемный коэффициент расширения а твердой углекислоты рассчитывают в зависимости от изменения удельного веса и температуры. Линейный коэффициент расширения определяют по выражению b = a/3. В диапазоне температур от -56 до -80 град. коэффициенты имеют следующие значения: а *10*5ст. = 185,5-117,0, b* 10* 5 cт. = 61,8-39,0.

Вязкость. Вязкость углекислоты 10 *6ст. в зависимости от давления и температуры (кг*сек/м2)
Давление, ата -15 град. 0 град. 20 град. 40 град .
5 1,38 1,42 1,49 1,60
30 12,04 1,63 1,61 1,72
75 13,13 12,01 8,32 2,30

Диэлектрическая постоянная. Диэлектрическая постоянная жидкой углекислоты при 50 – 125 ати, находится в пределах 1,6016 – 1,6425.
Диэлектрическая постоянная углекислого газа при 15 град. и давлении 9,4 – 39 ати 1,009 – 1,060.

Влагосодержание углекислого газа. Содержание водяных паров во влажном углекислом газе определяют с помощью уравнения,
Х = 18/44 * p’/p – p’ = 0,41 p’/p – p’ кг/кг, где
p’ – парциальное давление водяных паров при 100%-м насыщении;
р – общее давление паро-газовой смеси.

Растворимость углекислоты в воде. Растворимость газов измеряется объемами газа, приведенными к нормальным условиям (0 град, С и 760 мм рт. ст.) на объем растворителя.
Растворимость углекислоты в воде при умеренных температурах и давлениях до 4 – 5 ати подчиняется закону Генри, который выражается уравнением
Р = Н Х, где
Р – парциальное давление газа над жидкостью;
Х – количество газа в молях;
Н – коэффициент Генри.

Жидкая углекислота как растворитель. Растворимость смазочного масла в жидкой углекислоте при температуре -20град. до +25 град. составляет 0,388 г в100 СО2,
и увеличивается до 0,718 г в 100 г СО2 при температуре +25 град. С.
Растворимость воды в жидкой углекислоте в диапазоне температур от -5,8 до +22,9 град. составляет не более 0,05% по весу.

Техника безопасности

По степени воздействия на организм человека газообразный диоксид углерода относится к 4-му классу опасности по ГОСТу 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности». Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации следует ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5%.

При применении сухого льда, при использовании сосудов с жидкой низкотемпературной углекислотой должно обеспечиваться соблюдение мер безопасности, предупреждающих обморожение рук и других участков тела работника.

Химические и физические свойства углекислого газа.

Углекислый газ (двуокись углерода), называемый также углекислотой, – важнейший компонент в составе газированных напитков. Он обусловливает вкус и биологическую стойкость напитков, сообщает им игристость и освежающие свойства.

Химические свойства. В химическом отношении углекислый газ инертен. Образовавшись с выделением большого количества тепла, он, как продукт полного окисления углерода, весьма стоек. Реакции восстановления двуокиси углерода протекают только при высоких температурах. Так, например, взаимодействуя с калием при 230° С, углекислый газ восстанавливается до щавелевой кислоты:

Вступая в химическое взаимодействие с водой, газ, в количестве не более 1% от содержания его в растворе, образует угольную кислоту, диссоциирующую на ионы Н⁺, НСО₃^–, СО₂^3-. В водном растворе углекислый газ легко вступает в химические реакции, образуя различные углекислые соли. Поэтому водный раствор углекислого газа обладает большой агрессивностью по отношению к металлам, а также разрушающе действует на бетон.

Физические свойства. Для сатурации напитков используется углекислый газ, приведенный в жидкое состояние сжатием до высокого давления. В зависимости от температуры и давления углекислый газ может находиться также в газообразном и твердом состоянии. Температура и давление, соответствующие данному агрегатному состоянию, приведены на диаграмме фазового равновесия (рис. 13).

Рис. 13. Диаграмма фазового равновесия углекислого газа.

При температуре минус 56,6° С и давлении 0,52 Мн/м²(5,28 кГ/см²), соответствующих тройной точке, углекислый газ может одновременно находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. При более высоких температуре и давлении углекислый газ находится в жидком и газообразном состоянии; при температуре и давлении, которые ниже этих показателей, газ, непосредственно минуя жидкую фазу, переходит в газообразное состояние (сублимирует). При температуре, превышающей критическую температуру 31,5° С, никакое давление не может удержать углекислый газ в виде жидкости.

В газообразном состоянии углекислый газ бесцветен, не имеет запаха и обладает слабовыраженным кислым вкусом. При температуре 0° С и атмосферном давлении плотность углекислого газа составляет 1,9769 кг/ж³; он в 1,529 раз тяжелее воздуха. При 0°С и атмосферном давлении 1 кг газа занимает объем 506 л. Связь между объемом, температурой и давлением углекислого газа выражается уравнением:

где V – объем 1 кг газа в м³/кг; Т – температура газа в ° К; Р – давление газа в н/м²; R – газовая постоянная; А – дополнительная величина, учитывающая отклонение от уравнения состояния идеального газа;

Ожиженный углекислый газ – бесцветная, прозрачная, легкоподвижная жидкость, напоминающая по внешнему виду спирт или эфир. Плотность жидкости при 0° С равна 0,947. При температуре 20°С ожиженный газ сохраняется под давлением 6,37 Мн/м² (65 кГ/см²) в стальных баллонах. При свободном истечении из баллона жидкость испаряется с поглощением большого количества тепла. При снижении температуры до минус 78,5° С часть жидкости замерзает, превращаясь в так называемый сухой лед. По твердости сухой лед близок к мелу и имеет матово-белый цвет. Сухой лед испаряется медленнее жидкости, при этом он непосредственно переходит в газообразное состояние.

При температуре минус 78,9° С и давлении 1 кГ/см²(9,8 Мн/м²) теплота сублимации сухого льда составляет 136,89 ккал/кг (573,57 кдж/кг).

применение, технические характеристики и способы промышленного производства

Человечество научилось использовать газообразные вещества для поддержания искусственных процессов и реакций, в результате которых удаётся получить другие химические соединения. Кроме этого, различные газы используются для получения определённых физических явлений и свойств. Углекислый газ или СО2 обладает большим количеством качеств, которые не могут не использоваться в химической промышленности и быту.

Что такое углекислый газ

Оксид углерода (IV) представляет собой тяжёлый газ. Плотность углекислоты примерно в полтора раза больше чем у атмосферного воздуха. Несмотря на то, что этот газ уже при температуре минус 78,3 градуса Цельсия превращается в снегообразную массу, получить жидкую углекислоту при нормальном давлении не представляется возможным. Так называемый сухой лёд при малейшем повышении температуры сразу переходит из твёрдой, в газообразную форму. Получить жидкую углекислоту можно только при давлении более 60 атмосфер. В таких условиях газ конденсируется даже при комнатной температуре с образованием бесцветной жидкости.

Углекислый газ не окисляется, но может поддерживать горение некоторых металлов. В среде углекислоты, при определённых условиях, могут возгораться такие активные элементы как магний, кальций и барий. Этот газ хорошо растворим в воде, а в воздухе его содержится большое количество благодаря дыханию живых организмов и растений, наличию вулканической активности на земле, а также в результате сгорания органических веществ.

В результате растворения СО2 в воде в большой концентрации образуется угольная кислота. Это вещество может вступать в реакцию с фенолом и магнийорганическими соединениями. Углекислый газ также реагирует с щелочами. В результате такой реакции образуются соли и эфиры угольной кислоты.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ невозможно определить органами зрения или обоняния. Если концентрация СО2 невелика, то не будет ощущаться и вкуса, но при наличии большого количества этого газа в воздухе может ощущаться кисловатый привкус.

При большой концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе может наступить отравление. Признаками негативного воздействия СО2 на организм человека являются:

Шум и гул в ушах.
Обильный холодный пот.
Потеря сознания.

Учитывая тот факт, что углекислый газ тяжелее воздуха, его концентрация в нижней части помещения будет более значительной. По этой причине, первую очередь симптомы отравления могут наблюдаться у животных и детей, а также у взрослых очень маленького роста. Большая концентрация СО2 может привести к гибели людей. При потере сознания человек может оказаться на полу, где количество кислорода будет недостаточным для поддержания нормального процесса дыхания.

Углекислый газ: получение в промышленности

Существует большое количество способов промышленного получения углекислоты. Наиболее рентабельными являются варианты добычи газа, основанные на получении СО2, который образовывается на химических производствах в виде отходов.

Газообразный оксид углерода (IV) получают из промышленного дыма способом адсорбции моноэтаноламина. Частицы этого вещества подаются в трубу с отходами и вбирают в себя углекислоту. После прохождение через смесь CO2 моноэтаноламины направляются на очистку в специальные резервуары, в которых, при определённых показателях температуры и давления, происходит высвобождение углекислого газа.

Углекислый газ высокого качества получается в результате брожения сырья при изготовлении спиртных напитков. На таких производствах газообразный СО2 обрабатывают водородом, перманганатом калия и углем. В результате реакции получают жидкую форму углекислоты.

Твёрдое состояние СО2 или «сухой лёд» также получают из отходов пивоваренных заводов и ликероводочных производств. Это агрегатное состояние вещества в промышленных масштабах образуется в такой последовательности:

Из резервуара, где происходит брожение, газ подаётся в ёмкость для промывки.
Углекислота направляется в газгольдер, в котором подвергается воздействию повышенного давления.
В специальных холодильниках СО2 охлаждается до определённой температуры.
Образовавшаяся жидкость фильтруется через слой угля.
Углекислота снова направляется в холодильник, где производится дополнительное охлаждение вещества с последующим прессованием.

Таким образом получается высококачественный «сухой лёд», который может использоваться в пищевой промышленности, растениеводстве или в быту.

Применение углекислого газа

Благодаря наличию определённых физических и химических свойств углекислый газ может использоваться в различных сферах. В химической промышленности углекислота используется для:

Синтеза искусственных химических соединений.
Для очистки животной и растительной ткани.
Регулирования температуры реакций.
Нейтрализации щёлочи.

В металлургии CO2 применяется с целью:

Регулирования отвода воды в шахтах.
Создания лазерного луча для резки металлов.
Осаждения вредных газообразных веществ.

Кроме перечисленных областей углекислый газ активно используется при производстве бумаги. Оксид углерода применяется регулирования водородного показателя древесной массы, а также усиления мощности производственных машин.

Углекислый газ используется в пищевой промышленности в качестве добавки, которая оказывает консервирующее действие. При изготовлении выпечки СО2 применяется в качестве разрыхлителя. Газированные напитки также изготавливаются с применением углекислоты, а для хранения быстро портящихся продуктов используется «сухой лёд».

Незаменим углекислый газ и при выращивании овощей и фруктов в зимних теплицах. В таких помещения в воздухе недостаточное количество СО2, который необходим для «дыхания» растений, поэтому приходится искусственно насыщать атмосферу этим газом.

В медицине углекислота применяется во время проведения сложных операций на внутренних органах. Наиболее ценным качеством этого газа, является использование его для реанимационных мероприятий, ведь благодаря возможности повысить его концентрацию можно эффективно стимулировать процесс дыхания пациента.

При сварке металлов углекислота применяется в качестве инертного облака, которое служит защитой расплавленного участка от попадания в него активного кислорода. В результате такой обработки сварочный шов получается идеально ровным и не подверженным окислению.

Благодаря способности охлаждаться при испарении, СО2 используется для тушения пожаров. Заправленные этим веществом огнетушители являются эффективным средством борьбы с возгораниями на объектах, где применение порошковых или пенных средств тушения невозможно.

В быту углекислота используется в качестве напорного газа в пневматическом оружии, а также для отпугивания комаров и борьбы с грызунами.

Углекислый газ: хранение и транспортировка

Хранение СО осуществляется в баллонах чёрного цвета, на корпусе которых обязательно должна быть надпись «Углекислота».

Кроме этого, на ёмкости наносится маркировка, по которой можно получить информацию о производителе баллона, весе пустой ёмкости, а также узнать дату последнего освидетельствования. Нельзя использовать углекислотные баллоны, у которых:

Истёк срок освидетельствования.
Имеются повреждения.
Неисправны вентили.

Транспортировка наполненных газом баллонов должна осуществляться по следующим правилам:

Транспортировать ёмкости только в горизонтальном положении. Вертикальное размещение допускается только в том случае, если имеются специальные ограждения, которые препятствуют падению баллона во время перевозки.
Для безопасного перемещения на баллонах должны быть резиновые кольца.
Не допускать механических воздействий, а также чрезмерного нагрева.
Запрещается перевозка углекислотных баллонов в торговых аппаратах.

Кроме этого, техникой безопасности запрещается переносить баллоны вручную или перекатывать их по земле.

Хранение баллонов с углекислотой может осуществляться как в специально оборудованных помещениях, так и под открытым небом. В зданиях ёмкости следует размещать на расстоянии не менее 1 метра от отопительных приборов. При хранении на улице необходимо оградить ёмкости от воздействия прямых солнечных лучей и осадков, поэтому размещать резервуары таким способом рекомендуется под навесом. Если хранение баллонов осуществляется в неотапливаемом помещении или под открытым небом, то в зимнее время необходимо следить за тем, чтобы ёмкости не охлаждались ниже минус 40 градусов Цельсия.

Углекислый газ, химические свойства, получение

1,008

1s¹

2,1

Бесцветный газ

t°_пл=-259°C

t°_кип=-253°C

4,0026

1s²

4,5

Бесцветный газ

t°_кип=-269°C

6,941

2s¹

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=180°C

t°_кип=1317°C

9,0122

2s²

1,57

Светло-серый металл

t°_пл=1278°C

t°_кип=2970°C

10,811

2s² 2p¹

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

t°_пл=2300°C

t°_кип=2550°C

12,011

2s² 2p²

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

t°_пл=3550°C

t°_кип=4830°C

14,007

2s² 2p³

3,04

Бесцветный газ

t°_пл=-210°C

t°_кип=-196°C

15,999

2s² 2p⁴

3,44

Бесцветный газ

t°_пл=-218°C

t°_кип=-183°C

18,998

2s² 2p⁵

3,98

Бледно-желтый газ

t°_пл=-220°C

t°_кип=-188°C

20,180

2s² 2p⁶

4,4

Бесцветный газ

t°_пл=-249°C

t°_кип=-246°C

22,990

3s¹

0,98

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=98°C

t°_кип=892°C

24,305

3s²

1,31

Серебристо-белый металл

t°_пл=649°C

t°_кип=1107°C

26,982

3s² 3p¹

1,61

Серебристо-белый металл

t°_пл=660°C

t°_кип=2467°C

28,086

3s² 3p²

1,9

Коричневый порошок / минерал

t°_пл=1410°C

t°_кип=2355°C

30,974

3s² 3p³

2,2

Белый минерал / красный порошок

t°_пл=44°C

t°_кип=280°C

32,065

3s² 3p⁴

2,58

Светло-желтый порошок

t°_пл=113°C

t°_кип=445°C

35,453

3s² 3p⁵

3,16

Желтовато-зеленый газ

t°_пл=-101°C

t°_кип=-35°C

39,948

3s² 3p⁶

4,3

Бесцветный газ

t°_пл=-189°C

t°_кип=-186°C

39,098

4s¹

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=64°C

t°_кип=774°C

40,078

4s²

1,0

Серебристо-белый металл

t°_пл=839°C

t°_кип=1487°C

44,956

3d¹ 4s²

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

t°_пл=1539°C

t°_кип=2832°C

47,867

3d² 4s²

1,54

Серебристо-белый металл

t°_пл=1660°C

t°_кип=3260°C

50,942

3d³ 4s²

1,63

Серебристо-белый металл

t°_пл=1890°C

t°_кип=3380°C

51,996

3d⁵ 4s¹

1,66

Голубовато-белый металл

t°_пл=1857°C

t°_кип=2482°C

54,938

3d⁵ 4s²

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

t°_пл=1244°C

t°_кип=2097°C

55,845

3d⁶ 4s²

1,83

Серебристо-белый металл

t°_пл=1535°C

t°_кип=2750°C

58,933

3d⁷ 4s²

1,88

Серебристо-белый металл

t°_пл=1495°C

t°_кип=2870°C

58,693

3d⁸ 4s²

1,91

Серебристо-белый металл

t°_пл=1453°C

t°_кип=2732°C

63,546

3d¹⁰ 4s¹

1,9

Золотисто-розовый металл

t°_пл=1084°C

t°_кип=2595°C

65,409

3d¹⁰ 4s²

1,65

Голубовато-белый металл

t°_пл=420°C

t°_кип=907°C

69,723

4s² 4p¹

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=30°C

t°_кип=2403°C

72,64

4s² 4p²

2,0

Светло-серый полуметалл

t°_пл=937°C

t°_кип=2830°C

74,922

4s² 4p³

2,18

Зеленоватый полуметалл

t°_субл=613°C

(сублимация)

78,96

4s² 4p⁴

2,55

Хрупкий черный минерал

t°_пл=217°C

t°_кип=685°C

79,904

4s² 4p⁵

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

t°_пл=-7°C

t°_кип=59°C

83,798

4s² 4p⁶

3,0

Бесцветный газ

t°_пл=-157°C

t°_кип=-152°C

85,468

5s¹

0,82

Серебристо-белый металл

t°_пл=39°C

t°_кип=688°C

87,62

5s²

0,95

Серебристо-белый металл

t°_пл=769°C

t°_кип=1384°C

88,906

4d¹ 5s²

1,22

Серебристо-белый металл

t°_пл=1523°C

t°_кип=3337°C

91,224

4d² 5s²

1,33

Серебристо-белый металл

t°_пл=1852°C

t°_кип=4377°C

92,906

4d⁴ 5s¹

1,6

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2468°C

t°_кип=4927°C

95,94

4d⁵ 5s¹

2,16

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2617°C

t°_кип=5560°C

98,906

4d⁶ 5s¹

1,9

Синтетический радиоактивный металл

t°_пл=2172°C

t°_кип=5030°C

101,07

4d⁷ 5s¹

2,2

Серебристо-белый металл

t°_пл=2310°C

t°_кип=3900°C

102,91

4d⁸ 5s¹

2,28

Серебристо-белый металл

t°_пл=1966°C

t°_кип=3727°C

106,42

4d¹⁰

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1552°C

t°_кип=3140°C

107,87

4d¹⁰ 5s¹

1,93

Серебристо-белый металл

t°_пл=962°C

t°_кип=2212°C

112,41

4d¹⁰ 5s²

1,69

Серебристо-серый металл

t°_пл=321°C

t°_кип=765°C

114,82

5s² 5p¹

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=156°C

t°_кип=2080°C

118,71

5s² 5p²

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=232°C

t°_кип=2270°C

121,76

5s² 5p³

2,05

Серебристо-белый полуметалл

t°_пл=631°C

t°_кип=1750°C

127,60

5s² 5p⁴

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

t°_пл=450°C

t°_кип=990°C

126,90

5s² 5p⁵

2,66

Черно-серые кристаллы

t°_пл=114°C

t°_кип=184°C

131,29

5s² 5p⁶

2,6

Бесцветный газ

t°_пл=-112°C

t°_кип=-107°C

132,91

6s¹

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

t°_пл=28°C

t°_кип=690°C

137,33

6s²

0,89

Серебристо-белый металл

t°_пл=725°C

t°_кип=1640°C

138,91

5d¹ 6s²

1,1

Серебристый металл

t°_пл=920°C

t°_кип=3454°C

140,12

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=798°C

t°_кип=3257°C

140,91

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=931°C

t°_кип=3212°C

144,24

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1010°C

t°_кип=3127°C

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

t°_пл=1080°C

t°_кип=2730°C

150,36

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1072°C

t°_кип=1778°C

151,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=822°C

t°_кип=1597°C

157,25

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1311°C

t°_кип=3233°C

158,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1360°C

t°_кип=3041°C

162,50

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1409°C

t°_кип=2335°C

164,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1470°C

t°_кип=2720°C

167,26

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1522°C

t°_кип=2510°C

168,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1545°C

t°_кип=1727°C

173,04

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=824°C

t°_кип=1193°C

174,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1656°C

t°_кип=3315°C

178,49

5d² 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2150°C

t°_кип=5400°C

180,95

5d³ 6s²

Серый металл

t°_пл=2996°C

t°_кип=5425°C

183,84

5d⁴ 6s²

2,36

Серый металл

t°_пл=3407°C

t°_кип=5927°C

186,21

5d⁵ 6s²

Серебристо-белый металл

t°_пл=3180°C

t°_кип=5873°C

190,23

5d⁶ 6s²

Серебристый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=3045°C

t°_кип=5027°C

192,22

5d⁷ 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2410°C

t°_кип=4130°C

195,08

5d⁹ 6s¹

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1772°C

t°_кип=3827°C

196,97

5d¹⁰ 6s¹

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

t°_пл=1064°C

t°_кип=2940°C

200,59

5d¹⁰ 6s²

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

t°_пл=-39°C

t°_кип=357°C

204,38

6s² 6p¹

Серебристый металл

t°_пл=304°C

t°_кип=1457°C

207,2

6s² 6p²

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

t°_пл=328°C

t°_кип=1740°C

208,98

6s² 6p³

Блестящий серебристый металл

t°_пл=271°C

t°_кип=1560°C

208,98

6s² 6p⁴

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=254°C

t°_кип=962°C

209,98

6s² 6p⁵

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=302°C

t°_кип=337°C

222,02

6s² 6p⁶

2,2

Радиоактивный газ

t°_пл=-71°C

t°_кип=-62°C

223,02

7s¹

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=27°C

t°_кип=677°C

226,03

7s²

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=700°C

t°_кип=1140°C

227,03

6d¹ 7s²

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=1047°C

t°_кип=3197°C

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

t°_пл=1132°C

t°_кип=3818°C

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

267

6d² 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

268

6d³ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

269

6d⁴ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

270

6d⁵ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

277

6d⁶ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

278

6d⁷ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

281

6d⁹ 7s¹

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Оксиды углерода — урок. Химия, 8–9 класс.

Оксид углерода(\(II\)), или угарный газ

Оксид углерода(\(II\)) CO образуется при неполном сгорании топлива. Это бесцветный газ без запаха. Он плохо растворяется в воде (\(2,3\) см³ в \(100\) см³ при \(20\) °С). Оксид углерода(\(II\)) очень ядовит. При вдыхании его молекулы связываются с гемоглобином крови и препятствуют переносу кислорода.

Оксид углерода(\(II\)) относится к несолеобразующим оксидам. При обычных условиях он не реагирует с водой, кислотами и основаниями.

Является сильным восстановителем. Восстановительные свойства проявляет в реакциях с оксидами металлов и кислородом. Оксид углерода(\(II\)) отнимает кислород от оксидов металлов. В результате реакции образуются металл и углекислый газ:

Cu+2O+C+2O=tCu0+C+4O2.

Оксид углерода(\(II\)) горит на воздухе голубым пламенем:

2C+2O+O02=t2C+4O−22.

В реакции выделяется большое количество тепла.

Оксид углерода(\(IV\)), или углекислый газ

Оксид углерода(\(IV\)) CO2 — бесцветный газ без запаха. Он примерно в \(1,5\) раза тяжелее воздуха. Малорастворим в воде (при комнатной температуре в \(1\) объёме воды растворяется \(0,88\) объёма CO2). При охлаждении и повышенном давлении углекислый газ превращается в твёрдое вещество — «сухой лёд», который способен возгоняться, т. е. из твёрдого состояния переходить сразу в газообразное.

Рис. \(1\). Сухой лёд

Оксид углерода(\(IV\)) — типичный кислотный оксид. Он взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. В реакции с водой образуется неустойчивая угольная кислота:

CO2+h3O&rlarr;h3CO3.

В реакциях с основными оксидами и щелочами образуются карбонаты:

CO2+CaO=CaCO3,

CO2+2NaOH=Na2CO3+h3O.

При взаимодействии щёлочи с избытком углекислого газа образуются гидрокарбонаты:

CO2+NaOH=NaHCO3.

В углекислом газе степень окисления углерода максимальная, поэтому он может проявлять окислительные свойства. Так, магний горит в атмосфере углекислого газа:

C+4O2+2Mg0=t2Mg+2O+C0.

Получение:

в лаборатории углекислый газ получают действием кислот на карбонаты:

CaCO3+2HCl=CaCl2+h3O+CO2↑.

В промышленности для его получения используют обжиг известняка:

CaCO3=tCaO+CO2↑.

В природе углекислый газ образуется при дыхании и сгорании топлива, при гниении и тлении органических веществ, а поглощается растениями в процессе фотосинтеза.

Угарный газ используется:

в качестве топлива;
как восстановитель в производстве чугуна;
для получения метанола.

Углекислый газ применяется:

в производстве газированных напитков;
для тушения пожаров;
для охлаждения пищевых продуктов («сухой лёд»).

Источники:

Свойства диоксида углерода (CO2)

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Дом
Свойства диоксида углерода (CO2)

MSDH CO2

Физические свойства CO ₂: –
Двуокись углерода – это газ без цвета и запаха.Растворим в воде, этаноле, ацетоне и обладает следующими свойствами:

Точка плавления: -55,6 ° C
Температура кипения: -78,5 ° C
Плотность: 1.977

Химические свойства CO ₂: –

Двуокись углерода представляет собой линейную ковалентную молекулу.
Двуокись углерода представляет собой кислый оксид и реагирует с водой с образованием угольной кислоты.
CO ₂ + h3O ==> h3CO3
Двуокись углерода реагирует со щелочами с образованием карбонатов и бикарбонатов.
CO ₂ + NaOH ==> NaHCO3 (бикарбонат натрия)
NaHCO3 + NaOH ==> Na2CO3 (карбонат натрия) + h3O

Использование CO ₂

Применяется для нейтрализации щелочной воды.
Двуокись углерода используется в качестве добавки к кислороду в медицинских целях в качестве стимулятора дыхания
Жидкий замороженный диоксид углерода (Co2) – хороший растворитель для многих органических соединений.
Жидкий замороженный диоксид углерода (Co2) используется в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках, он заменяет более опасные для окружающей среды альтернативы
Используется для охлаждения и охлаждения.
Используется в качестве инертного газа в химических процессах, при хранении угольного порошка и в огнетушителях.
Используется как в твердом, так и в жидком виде
Применяется в металлургической промышленности при формировании литейных форм для повышения их твердости.
Углекислый газ используется для газирования безалкогольных напитков, пива и вина, а также для предотвращения роста грибков и бактерий.
В больших количествах используется в качестве сырья в химической обрабатывающей промышленности, особенно для производства метанола и карбамида.
Используется в нефтяных скважинах для добычи нефти и поддержания давления в пласте
Жидкий или твердый диоксид углерода используется для быстрого замораживания, поверхностного замораживания, охлаждения и охлаждения при транспортировке пищевых продуктов и т. Д.

Паспорта безопасности материалов (MSDS) CO ₂

Идентификация опасностей:

Экстренный обзор: Бутылка из янтарного стекла, упакованная в картонную коробку.Прозрачный раствор оранжевого цвета с запахом камфоры. Может вызвать раздражение глаз. Только для глаз.
Глаз: Может вызывать временное покалывание, жжение и покраснение конъюнктивы.
Кожа: Может вызывать раздражение, дерматит и гиперчувствительность у некоторых людей
Проглатывание: У некоторых людей может вызывать раздражение и гиперчувствительность. Цвет рта изменится на желтый или зеленый.
Вдыхание: Вдыхание лекарства может вызвать раздражение и гиперчувствительность у некоторых людей.
Хронические эффекты: Продолжительное использование может замедлить заживление ран и не рекомендуется.
Органы-мишени: Глаза, кожа и центральная нервная система.
Медицинские условия, усугубляющиеся длительным воздействием: Этот препарат следует использовать осторожно и экономно у пациентов с сердечными заболеваниями, гипотиреозом или аллергией.

Меры первой помощи:

Кожа: Снимите всю загрязненную одежду и промойте кожу большим количеством воды в течение не менее 20 минут.Обратитесь к врачу, если кожа станет раздраженной.
Глаза: Немедленно промыть большим количеством воды в течение не менее 20 минут. Обратитесь к врачу.
Вдыхание: Вывести человека на свежий воздух, а при остановке дыхания сделать искусственное дыхание. Обратитесь к врачу.
Проглатывание: Прополоскать рот и выпить много воды и мягких жидкостей. Рекомендуется использование рвотного средства и / или промывание желудка. Ничего не давайте человеку без сознания.Обратитесь к врачу.

Меры по борьбе с пожаром:

Опасные продукты: Выбрасывает токсичные пары, оксиды азота (NOx), монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO ₂).
Инструкции по борьбе с пожаром: Надеть автономный дыхательный аппарат и защитную одежду. Используйте водяную струю для охлаждения контейнеров, подвергшихся воздействию огня. Не распыляйте воду на горящий материал.
Средства пожаротушения: Сухие химические вещества, двуокись углерода, галон, водяная струя или туман, а также пена на окружающих материалах.

Меры при случайном выбросе

Крупные / мелкие разливы: Используйте средства индивидуальной защиты. Сдерживайте разлив, чтобы предотвратить утечку в канализацию, канализацию или ручьи. Используйте абсорбирующий материал, чтобы заглушить разлив. Уберите затвердевшие отходы.

Транспортировка и хранение

Обращение: Избегайте контакта с продуктом и соблюдайте осторожность, чтобы не проколоть контейнеры. Никаких специальных средств защиты или процедур в клинических или домашних условиях не требуется.
Хранение: Хранить продукт в вертикальном положении в оригинальных контейнерах с плотно закрытой крышкой при контролируемой комнатной температуре 150-300 C (590-860 F).

ХРАНИТЕ ЭТО В недоступном для детей месте.

Верх

Должны ли мы отправить вам сообщение, когда у нас будут скидки?

Напомни мне позже Разрешать

Спасибо! Пожалуйста, проверьте свой почтовый ящик для подтверждения.

Ой! Уведомления отключены.

Диоксид углерода

Что такое диоксид углерода и как его обнаруживают?

Джозеф Блэк, шотландский химик и врач, впервые обнаружил углекислый газ в 1750-х годах. При комнатной температуре (20-25 ^o C) углекислый газ представляет собой бесцветный газ без запаха, слабокислый и негорючий.
Углекислый газ – это молекула с молекулярной формулой CO ₂. Линейная молекула состоит из атома углерода, который дважды связан с двумя атомами кислорода, O = C = O.
Хотя диоксид углерода в основном находится в газообразной форме, он также имеет твердую и жидкую формы. Он может быть твердым только при температуре ниже -78 ^o C. Жидкая двуокись углерода существует в основном при растворении двуокиси углерода в воде. Двуокись углерода растворяется в воде только при поддержании давления.После падения давления газ CO2 попытается выйти в воздух. Это событие характеризуется образованием пузырьков CO2 в воде.

CO ₂ -молекула

Свойства диоксида углерода

Диоксид углерода имеет несколько физических и химических свойств.
Здесь мы суммируем их в таблице.

Свойство	Значение
Молекулярный вес	44.01
Удельный вес	1,53 при 21 ^o C
Критическая плотность	468 кг Концентрация в воздухе	370,3 * 10 ⁷ частей на миллион
Стабильность	Высокое
4000 Давление жидкости8 кПа
Твердый	Температура <-78 ^o C
Константа Генри для растворимости		бар Растворимость в воде	0,9 об. / Об. При 20 ^o C

Где на Земле мы находим углекислый газ?

Углекислый газ можно найти в основном в воздухе, но также и в воде как часть углеродного цикла.Мы можем показать вам, как работает углеродный цикл, с помощью объяснения и схематического изображения. -> Перейти к углеродному циклу.

Применение углекислого газа людьми

Люди используют углекислый газ по-разному. Самый известный пример – его использование в безалкогольных напитках и пиве, чтобы сделать их газированными. Двуокись углерода, выделяемая разрыхлителем или дрожжами, поднимает тесто для торта.
В некоторых огнетушителях используется углекислый газ, потому что он плотнее воздуха. Углекислый газ может покрыть огонь из-за своей тяжести.Это предотвращает попадание кислорода в огонь, и в результате горящий материал лишается кислорода, необходимого для продолжения горения.
Двуокись углерода также используется в технологии, называемой сверхкритической жидкостной экстракцией, которая используется для удаления кофеина из кофе. Твердая форма углекислого газа, широко известная как сухой лед, используется в театрах для создания сценических туманов и создания пузырей вроде «волшебных зелий».

Роль диоксида углерода в экологических процессах

Двуокись углерода – один из самых распространенных газов в атмосфере.Углекислый газ играет важную роль в жизненно важных процессах растений и животных, таких как фотосинтез и дыхание. Эти процессы будут кратко объяснены здесь.

Зеленые растения превращают углекислый газ и воду в пищевые соединения, такие как глюкоза и кислород. Этот процесс называется фотосинтезом.

Реакция фотосинтеза следующая:
6 CO ₂ + 6 H ₂ O -> C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂

Растения и животные, в свою очередь, преобразовывают пищевые соединения, объединяя их с кислородом, чтобы высвободить энергию для роста и других жизненных функций.Это процесс дыхания, обратный фотосинтезу.

Реакция дыхания следующая:
C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ -> 6 CO ₂ + 6 H ₂ O

Воспроизведение фотосинтеза и дыхания важную роль в углеродном цикле и находятся в равновесии друг с другом.
Фотосинтез преобладает в более теплое время года, а дыхание – в более холодное время года. Однако оба процесса происходят круглый год.Таким образом, в целом содержание углекислого газа в атмосфере уменьшается в течение вегетационного периода и увеличивается в остальное время года.
Поскольку сезоны года в северном и южном полушариях противоположны, углекислый газ в атмосфере увеличивается на севере и уменьшается на юге, и наоборот. Цикл более отчетливо присутствует в северном полушарии; потому что здесь относительно больше суши и наземной растительности. Океаны доминируют в южном полушарии.

Влияние двуокиси углерода на щелочность

Двуокись углерода может изменять pH воды.Вот как это работает:

Углекислый газ слегка растворяется в воде с образованием слабой кислоты, называемой угольной кислотой, H ₂ CO ₃, в соответствии со следующей реакцией:
CO ₂ + H ₂ O – -> H ₂ CO ₃

После этого углекислота слабо и обратимо реагирует в воде с образованием катиона гидроксония H ₃ O + и бикарбонат-иона HCO ³ – согласно следующему реакция:
H ₂ CO ₃ + H ₂ O -> HCO ₃ ^– + H ₃ O ⁺

Это химическое поведение объясняет, почему вода, которая обычно имеет нейтральный pH 7 имеет кислый pH приблизительно 5.5 при контакте с воздухом.

Выбросы углекислого газа людьми

В результате деятельности человека количество CO ₂, выброшенное в атмосферу, за последние 150 лет значительно увеличилось. В результате он превысил количество, поглощенное биомассой, океанами и другими стоками.
Концентрация углекислого газа в атмосфере выросла с 280 ppm в 1850 году до 364 ppm в 1998 году, в основном из-за деятельности человека во время и после промышленной революции, которая началась в 1850 году.
Люди увеличивают количество углекислого газа в воздухе за счет сжигания ископаемого топлива, производства цемента, расчистки земель и сжигания лесов. Около 22% нынешних концентраций CO ₂ в атмосфере существует из-за этой деятельности человека, если не считать изменений в естественных количествах углекислого газа. Мы более подробно рассмотрим эти эффекты в следующем абзаце.

Экологические проблемы – парниковый эффект

Тропосфера – это нижняя часть атмосферы толщиной около 10-15 километров.В тропосфере есть газы, называемые парниковыми газами. Когда солнечный свет достигает Земли, часть его превращается в тепло. Парниковые газы поглощают часть тепла и удерживают его у поверхности земли, так что земля нагревается. Этот процесс, широко известный как парниковый эффект, был открыт много лет назад и позже подтвержден лабораторными экспериментами и атмосферными измерениями.
Жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, существует только благодаря этому естественному парниковому эффекту, потому что этот процесс регулирует температуру земли.Когда не было бы парникового эффекта, вся земля была бы покрыта льдом.
Количество тепла, удерживаемого в тропосфере, определяет температуру на Земле. Количество тепла в тропосфере зависит от концентрации парниковых газов в атмосфере и количества времени, в течение которого эти газы остаются в атмосфере. Наиболее важными парниковыми газами являются диоксид углерода, CFC (хлор-фторуглероды), оксиды азота и метан.

С начала промышленной революции в 1850 году человеческие процессы стали причиной выбросов парниковых газов, таких как CFC и углекислый газ.Это вызвало экологическую проблему: количество парниковых газов выросло настолько сильно, что климат Земли меняется из-за повышения температуры. Это неестественное дополнение к парниковому эффекту известно как глобальное потепление. Предполагается, что глобальное потепление может вызвать усиление штормовой активности, таяние ледяных шапок на полюсах, что вызовет затопление обитаемых континентов, и другие экологические проблемы.

Вместе с водородом основным парниковым газом является углекислый газ.Однако водород не выделяется во время промышленных процессов. Люди не вносят вклад в количество водорода в воздухе, оно меняется естественным образом только в течение гидрологического цикла, и в результате не является причиной глобального потепления.
Увеличение выбросов углекислого газа вызывает около 50-60% глобального потепления. Выбросы углекислого газа выросли с 280 ppm в 1850 году до 364 ppm в 1990-х годах.

В предыдущем абзаце упоминались различные виды деятельности человека, которые способствуют выбросу углекислого газа.Из этих видов деятельности сжигание ископаемого топлива для производства энергии вызывает около 70-75% выбросов двуокиси углерода, являясь основным источником выбросов двуокиси углерода. Остальные 20-25% выбросов вызваны расчисткой и сжиганием земель, а также выбросами выхлопных газов автотранспортных средств.
Большинство выбросов углекислого газа происходит в результате промышленных процессов в развитых странах, таких как США и Европа. Однако выбросы углекислого газа в развивающихся странах растут.Ожидается, что в этом столетии выбросы углекислого газа увеличатся вдвое, а после этого они будут продолжать расти и вызывать проблемы.
Углекислый газ остается в тропосфере от пятидесяти до двухсот лет.

Первым, кто предсказал, что выбросы углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива и других процессов горения вызовут глобальное потепление, был Сванте Аррениус, опубликовавший статью «О влиянии углекислоты в воздухе на температуру земли. »в 1896 году.
В начале 1930 года было подтверждено, что содержание двуокиси углерода в атмосфере действительно увеличивается. В конце 1950-х годов, когда были разработаны высокоточные методы измерения, было найдено еще больше подтверждений. К 1990-м годам теория глобального потепления получила широкое признание, хотя и не всеми. Вопрос о том, действительно ли глобальное потепление вызвано увеличением содержания углекислого газа в атмосфере, все еще обсуждается.

Рост концентрации углекислого газа в воздухе в последние десятилетия

Киотский договор

Мировые лидеры собрались в Киото, Япония, в декабре 1997 года, чтобы обсудить всемирный договор, ограничивающий выбросы парниковых газов, в основном углерода диоксид, которые, как считается, вызывают глобальное потепление.К сожалению, хотя Киотские договоры какое-то время работали, Америка теперь пытается их уклониться.

Углекислый газ и здоровье

Углекислый газ необходим для внутреннего дыхания в организме человека. Внутреннее дыхание – это процесс, при котором кислород транспортируется к тканям тела, а углекислый газ уносится от них.
Двуокись углерода является гарантом pH крови, который необходим для выживания.
Буферная система, в которой диоксид углерода играет важную роль, называется карбонатным буфером.Он состоит из ионов бикарбоната и растворенного углекислого газа с угольной кислотой. Угольная кислота может нейтрализовать ионы гидроксида, которые при добавлении увеличивают pH крови. Ион бикарбоната может нейтрализовать ионы водорода, что может вызвать снижение pH крови при добавлении. Как увеличение, так и уменьшение pH опасно для жизни.

Известно, что двуокись углерода не только является важным буфером в организме человека, но и оказывает воздействие на здоровье, когда концентрация превышает определенный предел.

Углекислый газ представляет собой основную опасность для здоровья:
– Удушье . Вызвано выбросом углекислого газа в замкнутом или непроветриваемом помещении. Это может снизить концентрацию кислорода до уровня, непосредственно опасного для здоровья человека.
– Обморожение . Температура твердого углекислого газа всегда ниже -78 ^o C при обычном атмосферном давлении, независимо от температуры воздуха. Работа с этим материалом более одной-двух секунд без надлежащей защиты может вызвать серьезные волдыри и другие нежелательные эффекты.Газообразный диоксид углерода, выделяющийся из стального баллона, такого как огнетушитель, вызывает аналогичные эффекты.
– Поражение почек или кома . Это вызвано нарушением химического равновесия карбонатного буфера. Когда концентрация углекислого газа увеличивается или уменьшается, вызывая нарушение равновесия, может возникнуть ситуация, угрожающая жизни.

Ресурсы:

http://www.oism.org/pproject/s33p36.htm
http: // cdiac.ornl.gov/pns/faq.html
http://www.ilpi.com/msds/ref/carbondioxide.html
Жизнь в окружающей среде, книга Дж. Тайлера Миллера

О двуокиси углерода

[править] Химические и физические свойства

Двуокись углерода – бесцветный газ без запаха. При вдыхании в концентрациях, намного превышающих обычные атмосферные уровни, он может вызывать кислый привкус во рту и покалывание в носу и горле. Эти эффекты возникают в результате растворения газа в слизистых оболочках и слюне с образованием слабого раствора угольной кислоты.Это ощущение может также возникнуть при попытке подавить отрыжку после употребления газированного напитка. Количества выше 5000 ppm считаются очень вредными для здоровья, а уровни выше примерно 50 000 ppm (равных 5% по объему) считаются опасными для жизни животных. ^[3]

При стандартной температуре и давлении плотность углекислого газа составляет около 1,98 кг / м ³, что примерно в 1,5 раза больше плотности воздуха. Молекула углекислого газа (O = C = O) содержит две двойные связи и имеет линейную форму.У него нет электрического диполя, и, поскольку он полностью окислен, он умеренно реактивен и негорючий, но поддерживает горение металлов, таких как магний.

Небольшие гранулы сухого льда, возгоняемые на воздухе.

Кристаллическая структура сухого льда

При -78,51 ° C или -109,3 ° F диоксид углерода непосредственно переходит из твердой фазы в газообразную в результате сублимации или из газообразной в твердую в результате осаждения.Твердый диоксид углерода обычно называют «сухим льдом», общим товарным знаком. Впервые он был обнаружен в 1825 году французским химиком Шарлем Тилорье. Сухой лед обычно используется в качестве охлаждающего агента, и он относительно недорог. Удобное свойство для этой цели состоит в том, что твердый диоксид углерода сублимируется непосредственно в газовую фазу, не оставляя жидкости. Его часто можно найти в продуктовых магазинах и лабораториях, а также в судоходной отрасли. Самым большим применением сухого льда без охлаждения является струйная очистка.

Жидкая двуокись углерода образуется только при давлении выше 5,1 атм; тройная точка диоксида углерода составляет около 518 кПа при -56,6 ° C (см. фазовую диаграмму выше). Критическая точка составляет 7,38 МПа при 31,1 ° C. ^[4]

Возможна альтернативная форма твердого диоксида углерода, аморфная стеклообразная форма, но не при атмосферном давлении. ^[5] Стекло этой формы, получившее название карбония , было произведено путем переохлаждения нагретого CO ₂ при экстремальном давлении (40–48 ГПа или около 400 000 атмосфер) в алмазной наковальне.Это открытие подтвердило теорию о том, что диоксид углерода может существовать в стеклянном состоянии, как и другие члены его элементного семейства, такие как кремний (кварцевое стекло) и германий. Однако, в отличие от кварцевых и германиевых стекол, карбониевое стекло нестабильно при нормальном давлении и снова превращается в газ при сбросе давления.

См. Также: Сверхкритический диоксид углерода и сухой лед

[править] История человеческого понимания

Углекислый газ был одним из первых газов, который был описан как вещество, отличное от воздуха.В семнадцатом веке фламандский химик Ян Баптист ван Гельмонт заметил, что когда он сжигал древесный уголь в закрытом сосуде, масса образовавшегося пепла была намного меньше, чем масса исходного древесного угля. Его интерпретация заключалась в том, что остальная часть древесного угля была преобразована в невидимое вещество, которое он назвал «газом» или «диким духом» ( spiritus sylvestre ).

Свойства углекислого газа более тщательно изучил в 1750-х годах шотландский врач Джозеф Блэк.Он обнаружил, что известняк (карбонат кальция) можно нагреть или обработать кислотами, чтобы получить газ, который он назвал «неподвижным воздухом». Он заметил, что неподвижный воздух был плотнее воздуха и не поддерживал ни пламя, ни жизнь животных. Блэк также обнаружил, что при пропускании через водный раствор извести (гидроксид кальция) осаждается карбонат кальция. Он использовал это явление, чтобы проиллюстрировать, что углекислый газ вырабатывается дыханием животных и микробной ферментацией. В 1772 году английский химик Джозеф Пристли опубликовал статью под названием Пропитка воды фиксированным воздухом , в которой он описал процесс капания серной кислоты (или купоросного масла , как знал Пристли) на мел с целью получения углекислого газа, и заставить газ раствориться путем перемешивания емкости с водой, контактирующей с газом.^[6]

Двуокись углерода была впервые сжижена (при повышенном давлении) в 1823 году Хамфри Дэви и Майклом Фарадеем. ^[7] Самое раннее описание твердого диоксида углерода было дано Шарлем Тилорье, который в 1834 году открыл герметичный контейнер с жидким диоксидом углерода, только чтобы обнаружить, что охлаждение, вызванное быстрым испарением жидкости, дает «снег» твердый CO ₂. ^[8]

[править] Изоляция и производство

Двуокись углерода может быть получена путем воздушной дистилляции.Однако это дает только очень небольшие количества CO ₂. Диоксид углерода образуется в результате множества химических реакций, таких как реакция между большинством кислот и карбонатами металлов. Например, реакция между соляной кислотой и карбонатом кальция (известняк или мел) изображена ниже:

2 HCl + CaCO ₃ → CaCl ₂ + H ₂ CO ₃

H ₂ CO ₃ затем разлагается на воду и CO ₂.Такие реакции сопровождаются вспениванием или выделением пузырьков, либо и тем, и другим. В промышленности такие реакции широко распространены, поскольку их можно использовать для нейтрализации отработанных кислотных потоков.

При производстве негашеной извести (CaO) широко применяемого химического вещества из известняка путем нагревания примерно до 850 ° C также образуется CO ₂:

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

при сжигании всего углеродсодержащего топлива, такого как метан (природный газ), нефтяных дистиллятов (бензин, дизельное топливо, керосин, пропан), а также угля и древесины, образуется диоксид углерода и, в большинстве случаев, вода.В качестве примера ниже приводится химическая реакция между метаном и кислородом.

CH ₄ + 2 O ₂ → CO ₂ + 2 H ₂ O

Железо восстанавливается из собственных оксидов с помощью кокса в доменной печи с получением чугуна и диоксида углерода:

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO ₂

Дрожжи метаболизируют сахар с образованием диоксида углерода и этанола, также известного как алкоголь, при производстве вин, пива и др. спиртов, но также при производстве биоэтанола:

C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2 CO ₂ + 2 C ₂ H ₅ OH

Все аэробные организмы производят CO ₂, когда они окисляют углеводы, жирные кислоты и белки в митохондриях клеток.Большое количество вовлеченных реакций чрезвычайно сложны и нелегко описать. См. (Клеточное дыхание, анаэробное дыхание и фотосинтез). Фотоавтотрофы (т.е. растения, цианобактерии) используют другой способ действия : растения поглощают CO ₂ из воздуха и вместе с водой реагируют с образованием углеводов:

n CO ₂ + n H ₂ O → (CH ₂ O) _n + n O ₂

Диоксид углерода растворим в воде, в которой он самопроизвольно превращается между CO ₂ и H ₂ CO ₃ (угольная кислота).Относительные концентрации CO ₂, H ₂ CO ₃ и депротонированных форм HCO ₃ ^– (бикарбонат) и CO ₃ ^2- (карбонат) зависят от pH. В нейтральной или слабощелочной воде (pH> 6,5) бикарбонатная форма преобладает (> 50%), становясь наиболее распространенной (> 95%) при pH морской воды, а в очень щелочной воде (pH> 10,4) преобладающей (> 50%) форма карбонатная. Бикарбонатная и карбонатная формы очень растворимы, например, океанская вода, уравновешенная воздухом (слабощелочная с типичным pH = 8.2-8,5) содержит около 120 мг бикарбоната на литр.

Пузырьки двуокиси углерода в безалкогольном напитке.

Двуокись углерода используется в пищевой, нефтяной и химической промышленности. ^[9] Он используется во многих потребительских товарах, для которых требуется сжатый газ, потому что он недорогой и негорючий, а также потому, что он претерпевает фазовый переход из газа в жидкость при комнатной температуре и достижимом давлении примерно 60 бар (870 фунтов на квадратный дюйм, 59). атм), позволяя гораздо большему количеству углекислого газа поместиться в данном контейнере, чем в противном случае.Спасательные жилеты часто содержат баллончики с углекислым газом под давлением для быстрого надувания. Алюминиевые капсулы также продаются в качестве запаса сжатого газа для пневматического оружия, маркеров для пейнтбола, для накачивания велосипедных шин и для приготовления сельтерской воды. Быстрое испарение жидкой двуокиси углерода используется для взрывных работ на угольных шахтах. Высокие концентрации углекислого газа также можно использовать для уничтожения вредителей, таких как обыкновенная моль.

[править] Напитки

Двуокись углерода используется для производства газированных безалкогольных напитков и газированной воды.Традиционно карбонизация пива и игристого вина происходит в результате естественного брожения, но некоторые производители газируют эти напитки искусственно.

[править] Еда

Леденец под названием Pop Rocks находится под давлением углекислого газа под давлением около 40 бар (600 фунтов на квадратный дюйм). При помещении в рот он растворяется (как и другие леденцы) и выпускает пузырьки газа с слышимым хлопком.

Разрыхлители выделяют углекислый газ, вызывающий подъем теста. Пекарские дрожжи производят углекислый газ путем ферментации сахаров в тесте, в то время как химические разрыхлители, такие как разрыхлитель и пищевая сода, выделяют углекислый газ при нагревании или при воздействии кислот.

[править] Пневматические системы

Двуокись углерода – наиболее часто используемый сжатый газ для пневматических систем переносных инструментов, работающих под давлением, и боевых роботов.

[править] Огнетушитель

Двуокись углерода тушит пламя, а некоторые огнетушители, особенно предназначенные для электрических пожаров, содержат жидкий углекислый газ под давлением. Углекислый газ также широко используется в качестве огнетушащего вещества в стационарных системах противопожарной защиты для полного затопления защищаемого пространства (код 12 Национальной ассоциации противопожарной защиты).Стандарты Международной морской организации также признают системы двуокиси углерода для противопожарной защиты трюмов судов и машинных отделений. Системы противопожарной защиты на основе углекислого газа были связаны с несколькими смертельными случаями. Обзор систем CO2 (Углекислый газ как средство пожаротушения: изучение рисков, Агентство по охране окружающей среды США) выявил 51 инцидент в период с 1975 года до даты отчета, в результате чего 72 человека погибли и 145 получили травмы.

[править] Сварка

Углекислый газ также находит применение в качестве атмосферы для сварки, хотя в сварочной дуге он реагирует на окисление большинства металлов.Использование в автомобильной промышленности является обычным явлением, несмотря на значительные доказательства того, что сварные швы, выполненные в диоксиде углерода, более хрупкие, чем сварные швы, выполненные в более инертной атмосфере, и что такие сварные соединения со временем ухудшаются из-за образования углекислоты. Он используется в качестве сварочного газа в первую очередь потому, что он намного дешевле, чем более инертные газы, такие как аргон или гелий.

[править] Удаление кофеина

Жидкая двуокись углерода является хорошим растворителем для многих липофильных органических соединений и используется для удаления кофеина из кофе.Сначала зеленые кофейные зерна замачивают в воде. Бобы помещаются наверху колонны высотой семьдесят футов (21 метр). Затем в нижнюю часть колонны входит углекислый газ в жидкой форме при температуре около 93 градусов Цельсия. Кофеин диффундирует из зерен в углекислый газ.

[править] Фармацевтическая и другая химическая обработка

Углекислый газ начал привлекать внимание в фармацевтических и других отраслях химической промышленности как менее токсичная альтернатива более традиционным растворителям, таким как хлорорганические соединения.По этой причине его используют некоторые химчистки. (См. Зеленую химию.)

В химической промышленности диоксид углерода используется для производства мочевины, карбонатов и бикарбонатов, а также салицилата натрия.

[править] Биологические приложения

Растениям требуется углекислый газ для проведения фотосинтеза, а теплицы могут обогащать свою атмосферу дополнительным CO ₂ для ускорения роста растений, поскольку его низкая современная концентрация в атмосфере чуть выше уровня “удушья” для зеленых растений.Связанное с фотосинтезом падение концентрации углекислого газа в теплице может убить зеленые растения. При высоких концентрациях углекислый газ токсичен для животных, поэтому повышение концентрации до 10 000 частей на миллион (1%) на несколько часов может уничтожить вредителей, таких как белокрылки и паутинные клещи в теплице.

Было предложено барботировать углекислый газ от производства электроэнергии в пруды для выращивания водорослей, которые затем можно было бы преобразовать в биодизельное топливо. ^[10] Двуокись углерода уже все чаще используется в теплицах в качестве основного источника углерода для водорослей спирулины.В медицине к чистому кислороду добавляют до 5% углекислого газа для стимуляции дыхания после апноэ и стабилизации баланса O ₂ / CO ₂ в крови.

[править] Лазеры

Распространенным типом промышленных газовых лазеров является углекислый лазер.

[править] Полимеры и пластмассы

Углекислый газ можно также комбинировать с оксидом лимонена из апельсиновой корки или другими эпоксидами для создания полимеров и пластмасс. ^[11]

[править] Извлечение нефти

Двуокись углерода используется для увеличения нефтеотдачи, когда она закачивается в добывающие нефтяные скважины или рядом с ними, обычно в сверхкритических условиях.Он действует как агент повышения давления и, будучи растворенным в подземной сырой нефти, значительно снижает ее вязкость, позволяя нефти быстрее течь через землю к скважине для удаления. ^[12] На зрелых месторождениях нефти используются разветвленные трубопроводные сети для транспортировки углекислого газа к точкам нагнетания.

[править] В качестве хладагентов

Жидкий и твердый диоксид углерода являются важными хладагентами, особенно в пищевой промышленности, где они используются во время транспортировки и хранения мороженого и других замороженных продуктов.Твердая двуокись углерода называется «сухим льдом» и используется для небольших грузов, где холодильное оборудование нецелесообразно.

Жидкий диоксид углерода (промышленная номенклатура R744 / R-744) использовался в качестве хладагента до открытия R-12. Его физические свойства очень подходят для целей охлаждения, охлаждения и нагрева, имея высокую объемную охлаждающую способность. Из-за того, что они работают при давлении до 130 бар, системы CO ₂ требуют высокопрочных компонентов, которые уже были разработаны для серийного производства во многих секторах.

Его экологические преимущества (ПГП, равный 1, не разрушающий озоновый слой, нетоксичный, невоспламеняющийся) могут сделать его будущей рабочей жидкостью для замены нынешних ГФУ в автомобилях, супермаркетах, тепловых насосах для горячего водоснабжения и т. Д. Некоторые области применения: Coca-Cola представила охладители напитков на основе CO ₂, а армия США заинтересована в технологии охлаждения и нагрева CO ₂. ^[13] ^[14]

Ожидается, что к концу 2007 года мировая автомобильная промышленность примет решение о применении хладагента следующего поколения для автомобильных кондиционеров.CO ₂ – один из обсуждаемых вариантов. (См. «Холодная война»)

[править] Извлечение метана из угольных пластов

При улучшенном извлечении метана из угольных пластов диоксид углерода закачивается в угольный пласт для вытеснения метана. ^[15]

[править] Виноделие

Углекислый газ в форме сухого льда часто используется в процессе виноделия для быстрого охлаждения гроздей винограда после сбора, чтобы предотвратить спонтанное брожение дикими дрожжами. Преимущество использования сухого льда перед обычным водяным льдом заключается в том, что он охлаждает виноград без добавления дополнительной воды, которая может снизить концентрацию сахара в виноградном сусле и, следовательно, также снизить концентрацию алкоголя в готовом вине.

Сухой лед также используется во время фазы выдержки в холоде в процессе изготовления вина, чтобы виноград оставался прохладным. Углекислый газ, образующийся в результате сублимации сухого льда, имеет тенденцию оседать на дно резервуаров, потому что он тяжелее обычного воздуха. Осевший углекислый газ создает кислородную среду, которая помогает предотвратить рост бактерий на винограде до тех пор, пока не придет время начать ферментацию с желаемым штаммом дрожжей.

Двуокись углерода также используется для создания гипоксической среды для угольной мацерации, процесса, используемого для производства вина Божоле.

Углекислый газ иногда используется для доливки винных бутылок или других емкостей для хранения, таких как бочки, для предотвращения окисления, хотя у него есть проблема, заключающаяся в том, что он может растворяться в вине, делая ранее неподвижное вино слегка газированным. По этой причине профессиональные виноделы предпочитают другие газы, такие как азот или аргон.

[править] В атмосфере Земли

Основная статья: Углекислый газ в атмосфере Земли

Углекислый газ в атмосфере Земли считается следовым газом, который в настоящее время встречается в средней концентрации около 385 частей на миллион по объему или 582 частей на миллион по массе.^[16] Масса атмосферы Земли составляет 5,14 × 10 ¹⁸ кг ^[17], поэтому общая масса атмосферного углекислого газа составляет 3,0 × 10 ¹⁵ кг (3000 гигатонн). Концентрация углекислого газа в атмосфере незначительно колеблется в зависимости от времени года, что обусловлено, главным образом, сезонным ростом растений в Северном полушарии. Концентрация углекислого газа падает в течение северной весны и лета, когда растения потребляют газ, и повышается в течение северной осени и зимы, когда растения переходят в состояние покоя, умирают и разлагаются (см. График справа).Концентрации также значительно различаются в зависимости от региона: в городских районах она обычно выше, а в помещениях может достигать 10-кратной фоновой концентрации в атмосфере.

Двуокись углерода – это парниковый газ. См. Парниковый эффект для получения дополнительной информации.

Ежегодное увеличение выбросов CO в атмосфере ₂: В 1960-е годы среднегодовое увеличение составляло 37% от среднего уровня за 2000–2007 годы. ^[18]

Из-за деятельности человека, такой как сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов, концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась примерно на 35% с начала эпохи индустриализации.^[19] В 1999 году 2 244 804 000 (= ~ 2,2 × 10 ⁹) метрических тонн CO ₂ были произведены в США в результате производства электроэнергии. Это выходная мощность 0,6083 кг (1,341 фунта) на кВтч. ^[20]

Пятьсот миллионов лет назад углекислый газ был в 20 раз более распространен, чем сегодня, уменьшившись до 4–5 раз в юрский период, а затем сохранял медленный спад вплоть до промышленной революции с особенно быстрым сокращением 49 миллион лет назад.^[21] ^[22]

До 40% газа, выделяемого некоторыми вулканами во время субаэральных извержений вулканов, составляет двуокись углерода. ^[23] Согласно наиболее точным оценкам, вулканы ежегодно выбрасывают в атмосферу около 130-230 миллионов тонн (145-255 миллионов тонн) CO ₂. Углекислый газ также вырабатывается горячими источниками, такими как те, что находятся на территории Босолето недалеко от Раполано-Терме в Тоскане, Италия. Здесь, в чашеобразной впадине диаметром около 100 м, локальные концентрации CO ₂ за ночь повышаются до более 75%, что достаточно для уничтожения насекомых и мелких животных, но быстро нагревается при солнечном свете и рассеивается конвекцией в течение дня ^{[ 24]} Локально высокие концентрации CO ₂, вызванные нарушением вод глубокого озера, насыщенного CO ₂, предположительно стали причиной 37 погибших на озере Монун, Камерун в 1984 году и 1700 жертв на озере Ниос, Камерун в 1986 году.^[25] Однако выбросы CO ₂ в результате деятельности человека в настоящее время более чем в 130 раз превышают количество, выбрасываемое вулканами, и составляет около 27 миллиардов тонн в год. ^[26]

[править] В океанах

В океанах примерно в 50 раз больше углерода, растворенного в виде продуктов гидратации CO ₂ и CO ₂, чем существует в атмосфере. Океаны действуют как огромный поглотитель углерода, «поглотив на сегодняшний день около одной трети всех выбросов CO ₂, произведенных человеком.”^[27] Как правило, растворимость газа уменьшается с повышением температуры воды. Соответственно, способность океанов поглощать углекислый газ из атмосферы уменьшается с повышением температуры океана.

Большая часть CO ₂, поглощаемая океаном, образует углекислота. Часть из них потребляется организмами в воде в процессе фотосинтеза, а небольшая часть этого количества поглощается углеродным циклом и покидает его. Существует серьезная обеспокоенность по поводу того, что в результате увеличения содержания CO ₂ в атмосфере кислотность морской воды снизилась. увеличивается и может отрицательно повлиять на организмы, живущие в воде.В частности, с повышением кислотности снижается доступность карбонатов для образования раковин. ^[28]

[править] Биологическая роль

Углекислый газ является конечным продуктом в организмах, которые получают энергию от расщепления сахаров, жиров и аминокислот кислородом в процессе их метаболизма в процессе, известном как клеточное дыхание. Сюда входят все растения, животные, многие грибы и некоторые бактерии. У высших животных углекислый газ перемещается с кровью из тканей тела в легкие, где он выдыхается.У растений, использующих фотосинтез, углекислый газ поглощается из атмосферы.

[править] Роль в фотосинтезе

Растения удаляют углекислый газ из атмосферы посредством фотосинтеза, также называемого ассимиляцией углерода, при котором световая энергия используется для производства органических растительных материалов (целлюлозы) путем объединения углекислого газа и воды. Свободный кислород выделяется в виде газа при разложении молекул воды, а водород расщепляется на протоны и электроны и используется для выработки химической энергии посредством фотофосфорилирования.Эта энергия требуется для фиксации углекислого газа в цикле Кальвина с образованием сахаров. Затем эти сахара можно использовать для роста растения посредством дыхания.

Даже при вентиляции, углекислый газ необходимо вводить в теплицы для поддержания роста растений, так как концентрация углекислого газа может упасть в дневное время до 200 ppm. При концентрации 1000 ppm CO ₂ растения потенциально могут расти на 50 процентов быстрее по сравнению с окружающими условиями.^[29]

Растения также выделяют CO ₂ во время дыхания, поэтому только на стадии роста растения являются чистыми поглотителями. Например, растущий лес будет поглощать много тонн CO ₂ каждый год, однако зрелый лес будет производить столько же CO ₂ за счет дыхания и разложения мертвых образцов (например, упавших веток), сколько используется в биосинтезе растущих растений. ^[30] Несмотря на это, зрелые леса по-прежнему являются ценными поглотителями углерода, помогая поддерживать баланс в атмосфере Земли.Кроме того, что крайне важно для жизни на Земле, фотосинтез фитопланктона поглощает растворенный CO ₂ в верхних слоях океана и тем самым способствует поглощению CO ₂ из атмосферы. ^[31]

[править] Токсичность

Содержание углекислого газа в свежем воздухе (среднее между уровнем моря и уровнем 10 гПа, т. Е. На высоте около 30 км) варьируется от 0,036% (360 частей на миллион) до 0,039% (390 частей на миллион). ), в зависимости от местоположения (см. графическую карту CO ₂).

Согласно данным Управления морской безопасности Австралии, «продолжительное воздействие умеренных концентраций может вызвать ацидоз и неблагоприятное воздействие на метаболизм фосфора кальция, что приводит к увеличению отложений кальция в мягких тканях.Двуокись углерода токсична для сердца и вызывает снижение сократительной силы. При концентрации в воздухе 3 процента по объему он обладает слабым наркотическим действием и вызывает повышение артериального давления и частоты пульса, а также снижение слуха. В концентрациях около пяти процентов по объему он вызывает раздражение дыхательного центра, головокружение, спутанность сознания и затрудненное дыхание, сопровождающееся головной болью и одышкой. При концентрации около восьми процентов он вызывает головную боль, потоотделение, затуманенное зрение, тремор и потерю сознания после воздействия в течение от пяти до десяти минут.”^[32]

Стихийное бедствие, связанное с отравлением CO ₂ произошло во время лимнических извержений в богатых CO ₂ озерах Монун и Ньос в хребте Окун на северо-западе Камеруна: газ был жестоко вытеснен из горных озер и просочился в окружающие долины, убив большинство форм животных. Во время трагедии на озере Ньос в 1986 году погибли 1700 сельских жителей и 3500 голов скота. ^[33]

Из-за рисков для здоровья, связанных с воздействием углекислого газа, U.Администрация по безопасности и гигиене труда утверждает, что среднее воздействие на здоровых взрослых в течение восьмичасового рабочего дня не должно превышать 5 000 частей на миллион (0,5%). Максимально безопасный уровень для младенцев, детей, пожилых людей и лиц с проблемами сердечно-легочного здоровья значительно ниже. Для кратковременного (менее десяти минут) воздействия предел, установленный Национальным институтом безопасности и гигиены труда США (NIOSH) и Американской конференцией государственных гигиенистов (ACGIH), составляет 30 000 частей на миллион (3%).NIOSH также заявляет, что концентрация углекислого газа, превышающая 4%, представляет непосредственную опасность для жизни и здоровья. ^[34]

У людей происходит адаптация к повышенным уровням CO ₂. Непрерывное вдыхание CO ₂ допускается при трехпроцентной концентрации во вдыхаемом воздухе в течение по крайней мере одного месяца и четырехпроцентной концентрации во вдыхаемом воздухе в течение более недели. Было предложено использовать 2,0% вдыхаемых концентраций для закрытых воздушных пространств (например, подводных лодок), поскольку адаптация является физиологической и обратимой.Снижения работоспособности или нормальной физической активности на этом уровне не происходит. ^[35] ^[36]

Эти цифры действительны для чистого диоксида углерода. В закрытых помещениях, где живут люди, концентрация углекислого газа будет выше, чем в чистом наружном воздухе. Концентрации выше 1000 ppm вызовут дискомфорт более чем у 20% пассажиров, и дискомфорт будет усиливаться с увеличением концентрации CO ₂. Дискомфорт будет вызван различными газами, исходящими от дыхания и потоотделения человека, а не только CO ₂.При 2000 промилле большинство пассажиров будет чувствовать значительный дискомфорт, а у многих появятся тошнота и головные боли. Концентрация CO ₂ от 300 до 2500 ppm используется в качестве индикатора качества воздуха в помещении.

Острая токсичность углекислого газа иногда известна по названиям, данным ему шахтерами: blackdamp (также называемый дроссельной заслонкой или stythe ). Шахтеры пытались предупредить себя об опасном уровне углекислого газа в шахте, беря с собой канарейку в клетке во время работы.Канарейка неизбежно умрет до того, как CO ₂ достигнет уровня, токсичного для людей. (Канарейка также может указывать опасные уровни метана и других газов по тому же принципу.)

Уровни содержания углекислого газа в промилле (CDPL) являются суррогатом для измерения содержания загрязнителей в помещении, которые могут вызывать сонливость, головную боль или снижение активности. уровни активности. Чтобы устранить большинство жалоб на качество воздуха в помещении, общий показатель CDPL в помещении должен быть снижен до менее 600. NIOSH считает, что концентрация в воздухе в помещении, превышающая 1000, является признаком недостаточной вентиляции.ASHRAE рекомендует не превышать 1000 в пространстве.

[править] Физиология человека

См. Также: Газ артериальной крови

CO ₂ переносится в крови тремя различными способами. (Точные проценты варьируются в зависимости от того, артериальная это кровь или венозная).

Большая его часть (около 70% – 80%) превращается в ионы бикарбоната HCO ₃ ^– ферментом карбоангидразой в красных кровяных тельцах, ^[37] по реакции CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃ → H ⁺ + HCO ₃ ^–.

Гемоглобин, основная молекула, переносящая кислород в красных кровяных тельцах, переносит как кислород, так и углекислый газ. Однако CO ₂, связанный с гемоглобином, не связывается с тем же участком, что и кислород. Вместо этого он соединяется с N-концевыми группами на четырех цепях глобина. Однако из-за аллостерических эффектов на молекулу гемоглобина связывание CO ₂ снижает количество кислорода, связанного при данном парциальном давлении кислорода. Уменьшение связывания углекислого газа в крови из-за повышенного уровня кислорода известно как эффект Холдейна и играет важную роль в транспортировке углекислого газа из тканей в легкие.И наоборот, повышение парциального давления CO ₂ или более низкий pH вызовет выгрузку кислорода из гемоглобина, что известно как эффект Бора.

Углекислый газ – один из медиаторов местной ауторегуляции кровоснабжения. Если его уровень высок, капилляры расширяются, обеспечивая больший приток крови к этой ткани.

Бикарбонат-ионы имеют решающее значение для регулирования pH крови. Частота дыхания человека влияет на уровень CO ₂ в его крови. Слишком медленное или поверхностное дыхание вызывает респираторный ацидоз, а слишком быстрое дыхание приводит к гипервентиляции, что может вызвать респираторный алкалоз.

Хотя организму необходим кислород для обмена веществ, низкий уровень кислорода не стимулирует дыхание. Скорее, дыхание стимулируется повышенным уровнем углекислого газа. В результате вдыхание воздуха под низким давлением или газовой смеси без кислорода (например, чистого азота) может привести к потере сознания без какого-либо чувства голода. Это особенно опасно для летчиков-высотников. Именно поэтому бортпроводники инструктируют пассажиров в случае потери давления в салоне, прежде чем помогать другим, надеть кислородную маску на себя – в противном случае есть риск потерять сознание. van Gardingen, P.R .; Grace, J .; Jeffree, C.E .; Byari, S.H .; Miglietta, F . Мартини, М. Ханнан, Джерри. «Ваша роль в« парниковом эффекте »». Проверено 19 апреля 2006.

[править] Внешние ссылки

Авторские права

Свойства углекислого газа

Углекислый газ образуется при дыхании людей и животных. Он образуется при сгорании угля или углеводородов, ферментации жидкостей. Это бесцветный газ без вкуса и запаха.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ (CO2) – одна из самых стабильных молекул, поскольку состоит из одного атома углерода, ковалентно связанного с двумя атомами кислорода, и эта связь очень прочная, и это газ при стандартной температуре и давлении.

Углекислый газ может изменять pH воды, и он немного растворяется в воде с образованием слабой кислоты, называемой угольной кислотой, и это парниковый газ, поскольку он пропускает видимый свет, но сильно поглощает в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах. . Углекислый газ не горит и не способствует горению, поэтому он используется при тушении пожаров, он тяжелее воздуха, поэтому собирается путем вытеснения воздуха вверх.

Свойства газообразного диоксида углерода

Большинство единиц диоксида углерода имеют слабокислую природу, уровень кислотности можно изменить путем растворения молекул в воде, он растворим в этаноле и ацетоне, легко растворяется в воде, поэтому он не собирается за счет вытеснения воды.

Свойства углекислого газа.

Углекислый газ реагирует со щелочами с образованием карбонатов и бикарбонатов , это представляет собой линейную ковалентную молекулу, это кислый оксид, и он реагирует с водой с образованием угольной кислоты. Углекислый газ реагирует с магнием с образованием оксида магния (белый порошок) и углерода или угля (черного вещества), которые откладываются на стенках цилиндра.

Газообразный диоксид углерода получают путем добавления разбавленной соляной кислоты к карбонату кальция, его получают вытеснением воздуха вверх, поскольку он тяжелее воздуха, и он не собирается путем вытеснения воды, так как легко растворяется в воду, а также его готовят, добавляя лимонный сок или уксус к бикарбонату натрия (вспомогательный порошок).

Углекислый газ образует твердое вещество при температурах ниже -70 градусов по Цельсию (-94 ° по Фаренгейту). Он также может превращаться в жидкость, когда он растворяется в воде под постоянным давлением, он очень стабилен, и он практически не подвержен влиянию, так как взаимодействует со многими другими материалами в атмосфере.

W Когда мы вдыхаем углекислый газ в концентрациях, намного превышающих обычные атмосферные уровни, он может вызывать кислый привкус во рту и ощущение покалывания в носу и горле, поскольку углекислый газ растворяется в слизистых оболочках и слюна, и он образует слабый раствор угольной кислоты.

Молекула углекислого газа является умеренно реактивной и негорючей, но она поддерживает горение металлов, таких как магний, содержит две двойные связи и имеет линейную форму, не имеет электрического диполя и полностью окислена. .

Выбросы окиси углерода, источники, последствия, применение, симптомы отравления

Какие недостатки у углекислого газа?

Важность и использование двуокиси углерода

Ключевые различия между двуокисью углерода и окиси углерода

Большинство людей в лучшем случае имеют временное понимание химии, поэтому у обычного человека возникает некоторая путаница, когда дело доходит до отличия окиси углерода от двуокиси углерода.Хотя эти два вещества связаны общей связью через углерод, они обладают разными химическими свойствами и физическими характеристиками, которые их различают. Они также представляют различные угрозы для здоровья человека, что может быть важным фактором при принятии решения о том, какая система обнаружения газа для продажи лучше всего соответствует вашим потребностям.

Нужен ли вам газоанализатор CO2 или детектор газа CO, зависит от вашей отрасли и от того, какой газ с наибольшей вероятностью представляет опасность на рабочем месте. Разница между двумя химическими веществами больше, чем простое присутствие одного атома кислорода, и некоторые из этих свойств могут повлиять на безопасность сотрудников.Продолжайте читать, чтобы узнать больше о ключевых различиях между оксидом углерода и диоксидом углерода.

Химические различия

CO2 и CO похожи тем, что оба имеют связи между атомами углерода и атомами кислорода. Однако монооксид углерода представляет собой молекулу, состоящую из одного атома углерода, связанного с одним атомом кислорода тройной ковалентной связью. Углекислый газ имеет атом углерода, связанный с двумя атомами кислорода регулярной ковалентной связью, образуя молекулу. При полном сгорании образуется двуокись углерода.Это означает, что углеводород участвует в химической реакции с водой, в результате чего образуются молекула углекислого газа и молекула воды. Окись углерода образуется при неполном сгорании, которое происходит, когда имеется ограниченное количество доступного воздуха, которое ограничивает молекулу одним атомом кислорода.

Где это происходит

Еще одно различие между двумя химическими соединениями – их естественная доступность. Углекислый газ является ключевым компонентом атмосферы Земли и имеет решающее значение для биологических процессов всего растительного мира.Он естественным образом присутствует в атмосфере и является результатом как естественных процессов, так и деятельности человека, поскольку люди и животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ. Окись углерода, однако, не присутствует в атмосфере естественным образом. Он недолго выживает в атмосфере, потому что, в отличие от углекислого газа, он уязвим для процессов окисления. После создания он может накапливаться в замкнутых пространствах и оставаться там некоторое время, если не вентилировать.

Физические свойства

Двуокись углерода и окись углерода обладают некоторыми общими физическими свойствами, хотя и с двумя заметными различиями.Оба газа невидимы, бесцветны, без запаха и вкуса. Однако основное различие физических свойств состоит в том, что диоксид углерода негорючий. Фактически, пламя перестанет гореть в присутствии углекислого газа. Окись углерода считается легковоспламеняющейся и горит в присутствии пламени. Кроме того, двуокись углерода считается неядовитым газом, тогда как двуокись углерода ядовита и потенциально смертельна.

Опасности для здоровья

Еще одним ключевым моментом различия между диоксидом углерода и оксидом углерода является риск, который они представляют для здоровья человека.Углекислый газ обычно считается безопасным газом, поскольку он является естественным побочным продуктом процесса дыхания. Тем не менее, были редкие случаи, когда углекислый газ может накапливаться в замкнутом пространстве и представлять риск удушья, поскольку он занимает пространство, которое обычно удерживается кислородом. Избыточное воздействие углекислого газа может вызвать головные боли и головокружение. Однако окись углерода опасна в любой концентрации и при любом воздействии. При вдыхании окись углерода связывается с гемоглобином, который обычно переносит кислород в ткани тела.Это предотвращает адекватное насыщение тканей кислородом, что приводит к медленному удушению. Поскольку газ не обнаруживается пятью органами чувств, многие из тех, кто подвергается воздействию, не знают, что их отравили. Симптомы воздействия включают головную боль и вялость.

Хотя углекислый газ и окись углерода химически разделяются только присутствием атома кислорода, они представляют разные уровни угрозы на рабочем месте и обладают множеством различных свойств, которые их различают. Чтобы узнать больше, свяжитесь с DOD Technologies, Inc., по телефону (815) 680-6086.

углерода | Факты, использование и свойства

Свойства и использование

По весу углерод занимает 19-е место по содержанию элементов в земной коре, и, по оценкам, во Вселенной в 3,5 раза больше атомов углерода, чем атомов кремния. Только водород, гелий, кислород, неон и азот атомно более распространены в космосе, чем углерода. Углерод – это космический продукт «горения» гелия, в котором три ядра гелия с атомным весом 4 сливаются с образованием ядра углерода с атомным весом 12.

Британская викторина

36 вопросов из самых популярных научных викторин «Британники»

Насколько хорошо вы знаете астрономию? А как насчет квантовой механики? В этой викторине вы ответите на 36 самых сложных вопросов из самых популярных викторин “Британника” о науках. Его завершат только лучшие мастера викторины.

В земной коре элементарный углерод является второстепенным компонентом. Однако соединения углерода (т.е. карбонаты магния и кальция) образуют обычные минералы (например, магнезит, доломит, мрамор или известняк). Кораллы и раковины устриц и моллюсков состоят в основном из карбоната кальция. Углерод широко распространен в виде угля и органических соединений, которые составляют нефть, природный газ и все ткани растений и животных. Естественная последовательность химических реакций, называемых углеродным циклом, включающая преобразование атмосферного углекислого газа в углеводы путем фотосинтеза в растениях, потребление этих углеводов животными и их окисление в процессе метаболизма с образованием углекислого газа и других продуктов, а также возврат углерода. диоксид в атмосферу – один из важнейших биологических процессов.

Углерод как элемент был обнаружен первым человеком, обработавшим древесный уголь из огня. Таким образом, вместе с серой, железом, оловом, свинцом, медью, ртутью, серебром и золотом углерод был одним из небольшой группы элементов, хорошо известных в древнем мире. Современная химия углерода берет свое начало с разработки углей, нефти и природного газа в качестве топлива и с объяснения синтетической органической химии, которые в значительной степени развиваются с 1800-х годов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Элементарный углерод существует в нескольких формах, каждая из которых имеет свои физические характеристики. Две из его четко определенных форм, алмаз и графит, имеют кристаллическую структуру, но они различаются по физическим свойствам, потому что расположение атомов в их структурах отличается. Третья форма, называемая фуллереном, состоит из множества молекул, полностью состоящих из углерода. Сфероидальные фуллерены с закрытой клеткой называются бакерминстерфуллеренами или «бакиболами», а цилиндрические фуллерены – нанотрубками.Четвертая форма, называемая Q-углеродом, является кристаллической и магнитной. Еще одна форма, называемая аморфным углеродом, не имеет кристаллической структуры. Другие формы, такие как технический углерод, древесный уголь, сажа, уголь и кокс, иногда называют аморфными, но рентгеновское исследование показало, что эти вещества действительно обладают низкой степенью кристалличности. Алмаз и графит встречаются на Земле в природе, и их также можно производить синтетическим путем; они химически инертны, но соединяются с кислородом при высоких температурах, как и аморфный углерод.Фуллерен был случайно обнаружен в 1985 году как синтетический продукт в ходе лабораторных экспериментов по моделированию химического состава атмосферы гигантских звезд. Позже было обнаружено, что он встречается в природе в крошечных количествах на Земле и в метеоритах. Q-углерод также является синтетическим, но ученые предполагают, что он может образовываться в жарких средах ядер некоторых планет.

фуллерен
Две структуры фуллерена: удлиненная углеродная нанотрубка и сферический бакминстерфуллерен, или «бакиболл.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Слово углерод , вероятно, происходит от латинского carb , что по-разному означает «уголь», «древесный уголь», «тлеющий уголь». Термин алмаз , искаженное греческое слово adamas , «непобедимый», точно описывает постоянство этой кристаллизованной формы углерода, точно так же, как графит , название другой кристаллической формы углерода, полученной из греческий глагол graphein , «писать», отражает его свойство оставлять темный след при трении о поверхность.До открытия в 1779 году того, что графит при горении на воздухе образует диоксид углерода, графит путали как с металлическим свинцом, так и с похожим на поверхность веществом, минералом молибденитом.
Чистый алмаз – это самое твердое из известных природных веществ, которое плохо проводит электричество. С другой стороны, графит – это мягкое скользкое твердое вещество, которое хорошо проводит как тепло, так и электричество. Углерод как алмаз – самый дорогой и блестящий из всех природных драгоценных камней и самый твердый из встречающихся в природе абразивов.Графит используется как смазка. В микрокристаллической и почти аморфной форме он используется как черный пигмент, как адсорбент, как топливо, как наполнитель для резины и, смешанный с глиной, как «грифель» карандашей. Поскольку он проводит электричество, но не плавится, графит также используется для изготовления электродов в электрических печах и сухих элементах, а также для изготовления тиглей, в которых плавятся металлы. Молекулы фуллерена являются многообещающими для множества применений, включая материалы с высокой прочностью на разрыв, уникальные электронные устройства и устройства хранения энергии, а также безопасную герметизацию горючих газов, таких как водород.Q-углерод, который создается путем быстрого охлаждения образца элементарного углерода, температура которого повышена до 4000 K (3727 ° C [6740 ° F]), тверже, чем алмаз, и его можно использовать для изготовления алмазных структур (таких как в виде алмазных пленок и микроигл) внутри своей матрицы. Элементарный углерод нетоксичен.
Каждая из «аморфных» форм углерода имеет свой специфический характер, и, следовательно, каждая имеет свои специфические области применения. Все они являются продуктами окисления и других форм разложения органических соединений.Например, уголь и кокс широко используются в качестве топлива. Древесный уголь используется в качестве абсорбирующего и фильтрующего агента, а также в качестве топлива и когда-то широко использовался в качестве ингредиента в порохе. (Уголь – это элементарный углерод, смешанный с различными количествами углеродных соединений. Кокс и древесный уголь – это почти чистый углерод.) В дополнение к использованию в производстве чернил и красок сажа добавляется в резину, используемую в шинах, для улучшения ее износостойкости. Костный черный или животный уголь может адсорбировать газы и красящие вещества из многих других материалов.
Углерод, элементарный или комбинированный, обычно определяется количественно путем преобразования в газообразный диоксид углерода, который затем может абсорбироваться другими химическими веществами с получением взвешиваемого продукта или раствора с кислотными свойствами, который можно титровать.
Производство элементарного углерода
До 1955 года все алмазы добывались из природных месторождений, наиболее значительных в южной части Африки, но также встречающихся в Бразилии, Венесуэле, Гайане и Сибири. Единственный известный источник в Соединенных Штатах, в Арканзасе, не имеет коммерческого значения; Индия, когда-то являвшаяся источником прекрасных алмазов, не является важным поставщиком в настоящее время.Основным источником алмазов является мягкая голубоватая перидотическая порода, называемая кимберлитом (по названию известного месторождения в Кимберли, Южная Африка), обнаруженная в вулканических структурах, называемых трубками, но многие алмазы встречаются в аллювиальных отложениях, предположительно в результате выветривания первичных источников. Единичные находки по всему миру в регионах, где не указаны источники, не были редкостью.
Природные отложения обрабатываются дроблением, гравитационным и флотационным разделением, а также удалением алмазов путем их прилипания к слою смазки на подходящем столе.В результате получаются следующие продукты: (1) собственно алмаз – искаженные кубические кристаллические камни ювелирного качества от бесцветных до красных, розовых, голубых, зеленых или желтых; (2) борт – мелкие темные кристаллы абразивного, но не ювелирного качества; 3) баллас – хаотически ориентированные кристаллы абразивного качества; (4) маклес – треугольные кристаллы в форме подушечек, которые используются в промышленности; 5) карбонадо – смешанные алмазно-графитовые кристаллиты, содержащие другие примеси.
Успешная лабораторная переработка графита в алмаз была произведена в 1955 году.Процедура включала одновременное использование чрезвычайно высокого давления и температуры с железом в качестве растворителя или катализатора. Впоследствии железо заменили хромом, марганцем, кобальтом, никелем и танталом. Синтетические алмазы в настоящее время производятся в нескольких странах и все чаще используются вместо природных материалов в качестве промышленных абразивов.
Графит естественным образом встречается во многих областях, при этом наиболее важные месторождения находятся в Китае, Индии, Бразилии, Турции, Мексике, Канаде, России и на Мадагаскаре.Используются как открытая, так и глубокая добыча полезных ископаемых с последующей флотацией, но основная часть товарного графита производится путем нагревания нефтяного кокса в электрической печи. Лучше кристаллизованная форма, известная как пиролитический графит, получается при разложении низкомолекулярных углеводородов под действием тепла. Графитовые волокна со значительной прочностью на разрыв получают путем карбонизации натуральных и синтетических органических волокон.
Углеродные продукты получают путем нагревания угля (для получения кокса), природного газа (для получения сажи) или углеродистых материалов растительного или животного происхождения, таких как древесина или кость (для получения древесного угля), при повышенных температурах в присутствии недостаточное количество кислорода для горения.Летучие побочные продукты рекуперируются и используются отдельно.
ДИОКСИД УГЛЕРОДА
Двуокись углерода (CO ₂) – негорючий газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха. Он классифицируется как один из основных загрязнителей воздуха, если превышает его естественную концентрацию. Для его производства используется ряд процессов, включая сжигание, ферментацию и нагрев органических веществ. В основном он используется в пищевой промышленности и производстве напитков, хотя он также используется в качестве хладагента, в оборудовании пожаротушения, в качестве источника давления, аэрозольного пропеллента, а также в сварке и некоторых металлургических процессах.
Ниже приведены некоторые из его основных физических характеристик:
0 a 216,5K
0 a Нормальное давление a точка кипения: 194,67K
Молекулярный вес: 44,0098 Критическая температура: 304,21K
Температура плавления: 216,5K Критическая плотность: 466 кг / м ³
Нормальная плотность пара: 1.98 кг / м ³ (@ 273,15K; 1,0135 МПа)
Таблица 1. Двуокись углерода; значения теплофизических свойств насыщенной жидкости и пара
ПРИМЕЧАНИЕ: . Значения термодинамических свойств были получены из справочного материала [1], значения транспортных свойств были получены из справочного материала [3], а значения поверхностного натяжения были получены из справочного материала [2].
ССЫЛКИ
Ангус, С., deReuck, K. M., and Armstrong, B. (1972) Международные термодинамические таблицы флюидного состояния -3, Углекислый газ, Pergamon Press, Oxford.
Битон, К. Ф. и Хьюитт, Г. Ф., (1989) Данные о физических свойствах для инженера-проектировщика , Hemisphere Publishing Corporation, Нью-Йорк. DOI: 10.1016 / 0300-9467 (89) 80011-5
Vesovic, V: et al. (1990) Транспортные свойства диоксида углерода, J. Phys. Chem. Ref. Данные, 19: 763 .
Список литературы
Ангус, С., deReuck, K. M., and Armstrong, B. (1972) Международные термодинамические таблицы флюидного состояния -3, Углекислый газ, Pergamon Press, Oxford.
Битон, К. Ф. и Хьюитт, Г. Ф., (1989) Данные о физических свойствах для инженера-проектировщика , Hemisphere Publishing Corporation, Нью-Йорк. DOI: 10.1016 / 0300-9467 (89) 80011-5
Весович, В .: и др. (1990) Транспортные свойства диоксида углерода, J. Phys. Chem. Ref. Данные, 19: 763 .
Количество просмотров: 30100 Статья добавлена: 2 февраля 2011 г. Последнее изменение статьи: 8 февраля 2011 г. © Авторские права 2010-2021 К началу .

Молекулярный вес: 44,0098	Критическая температура: 304,21K
Температура плавления: 216,5K	Критическая плотность: 466 кг / м ³
Нормальная плотность пара: 1.98 кг / м ³	(@ 273,15K; 1,0135 МПа)

Физические свойства углекислого газа: Физические свойства углекислого газа :: HighExpert.RU

Физические свойства углекислого газа :: HighExpert.RU

Плотность углекислого газа при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа (1 атм) и различной температуре

Динамическая и кинематическая вязкость углекислого газа при нормальном атмосферном давлении и различной температуре

Основные физические свойства углекислого газа при различной температуре

Формулы физических свойств углекислого газа

Плотность CO

Теплоёмкость CO

Теплопроводность CO

Динамическая вязкость CO

Кинематическая вязкость CO

Температуропроводность CO

Число Прандтля CO

Химические свойства углекислого газа, реакции с другими веществами

Взаимодействие с другими веществами:

Заключение

Физические свойства углекислоты

Химические и физические свойства углекислого газа.

применение, технические характеристики и способы промышленного производства

Что такое углекислый газ

Свойства углекислого газа

Углекислый газ: получение в промышленности

Применение углекислого газа

Углекислый газ: хранение и транспортировка

Углекислый газ, химические свойства, получение

Оксиды углерода — урок. Химия, 8–9 класс.

Свойства диоксида углерода (CO2)

Диоксид углерода

Что такое диоксид углерода и как его обнаруживают?

Свойства диоксида углерода

Где на Земле мы находим углекислый газ?

Применение углекислого газа людьми

Роль диоксида углерода в экологических процессах

Выбросы углекислого газа людьми

Экологические проблемы – парниковый эффект

Углекислый газ и здоровье

О двуокиси углерода

[править] Химические и физические свойства

[править] История человеческого понимания

[править] Изоляция и производство

[править] Напитки

[править] Еда

[править] Пневматические системы

[править] Огнетушитель

[править] Сварка

[править] Удаление кофеина

[править] Фармацевтическая и другая химическая обработка

[править] Биологические приложения

[править] Лазеры

[править] Полимеры и пластмассы

[править] Извлечение нефти

[править] В качестве хладагентов

[править] Извлечение метана из угольных пластов

[править] Виноделие

[править] В атмосфере Земли

[править] В океанах

[править] Биологическая роль

[править] Роль в фотосинтезе

[править] Токсичность

[править] Физиология человека

[править] Внешние ссылки

Свойства углекислого газа

Ключевые различия между двуокисью углерода и окиси углерода

Химические различия

Где это происходит

Физические свойства

Опасности для здоровья

углерода | Факты, использование и свойства

Свойства и использование

Производство элементарного углерода

ДИОКСИД УГЛЕРОДА

ССЫЛКИ

Список литературы

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики